共价键和分子间力

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1、第八章共价键和分子间力第一节价键理论第二节杂化轨道理论第三节分子的极性、分子间力和氢键掌握现代价键理论的要点、共价键的特征、共价键的类型。掌握杂化轨道理论的要点，杂化轨道的类型和空间构型。能判断极性键和极性分子并能初步确定分子的空间构型。熟悉分子间力的种类和氢键，能判断物质间存在的分子间力的类型。了解氢键对物质性质的影响。目的和要求回顾化学键(chemicalbond)：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力。化学键共价键(配位键)离子键金属键回顾离子键共价键(配位)金属键正、负离子靠静电引力作用形成原子间通过共用e-对形成通过

2、自由e-将金属原子、离子联系在一起本质是电性的电性、波性改性共价键无方向性、饱和性，典型金属与典型非金属元素之间有方向性、饱和性电负性相同、相近元素之间无方向性、饱和性，金属元素之间本章着重解决三个问题分子中相邻原子间强烈作用力-价键理论(valencebondtheory,VB法)分子的几何构型-杂化轨道理论(hybridorbitaltheory)分子与分子之间较弱的作用力-分子间力第一节价键理论一、经典共价键理论→现代共价键理论1.要点：共价键是由成键原子双方各自提供外层单电子组成共用电子对而形成，形成共价键后，成键原子一般都

3、达到稀有气体原子最外层的电子组态，∴稳定。2.局限性：e均带负电，同性相斥，为什么能形成电子对？有些最外层e数>或<8e也形成稳定化学键PCl5→P：3s23p3+5Cl-，共5对e>8BF3→B：2s22p1+3F-，共3对e<8二、现代价键理论（valencebondtheory，简称VB法）1927年英国物理学家海特勒(WHeitler)和德国物理学家伦敦(FLondon)成功地用量子力学处理H2分子的结构。1931年美国化学家鲍林和斯莱特将其处理H2分子的方法推广应用于其他分子系统而发展成为价键理论(valencebondt

4、heory)，简称VB法或电子配对法。1.氢分子的形成当具有自旋状态相反的未成对电子的两个氢原子相互靠近时，它们之间产生了强烈的吸引作用，形成了共价键,从而形成了稳定的氢分子。ABAB基态推斥态基态推斥态核间几率密度分布

5、ψ

6、2比较①基态：电子自旋方向相反→两原子靠近，r↓→轨道发生重叠→波函数相加ψ=ψ1+ψ2→波加强→电子出现机会多→电子云密度增大→最大重叠→核对电子吸引↑，核之斥力↓→系统能量降低→当两个氢原子的核间距L=74pm时，其能量达到最低点，Es=436kJmol-1，两个氢原子之间形成了稳定的共价键，形成了氢分

7、子。量子力学从理论上解释了共价键形成原因②推斥态：电子自旋方向相同→两原子靠近，r↓→轨道发生重叠→波函数相减ψ=ψ1-ψ2→波抵消→电子出现机会少→核间几率密度减小，几乎为零→重叠部分空白区→核之斥力↑，核对电子吸引↓→系统能量↑→不稳定→不能形成H2分子。2.共价键的本质量子力学对氢分子结构的处理阐明了共价键的本质是电性的。由于两个氢原子的1s原子轨道互相叠加，两个1s都是正值，叠加后使核间的电子云密度加大，这叫做原子轨道的重叠，在两个原子之间出现了一个电子云密度较大的区域。一方面降低了两核间的正电排斥，另一方面又增强了两核对

8、电子云密度大的区域的吸引，这都有利于体系势能的降低，有利于形成稳定的化学键。自旋方向相反的两个未成对电子相互配对时，因其波函数符号相同，此时系统的能量最低，可以形成稳定的共价键。若A，B两原子各有一个未成对电子且自旋方向相反，则互相配对构成共价单键，如H－H单键。如果A、B两原子各有两个或三个自旋方向相反的未成对电子，则在两个原子间可以形成共价双键或共价三键。如N≡N分子以三键结合，因为每个N原子有3个未成对的2p电子。三、现代价键理论的基本要点价键理论成键的基本要点1.电子配对原理：一对一，成单键；多对多，成多键；0对0，不成键。

9、2.能量最低原理：在成键的过程中，自旋相反的单电子之所以要配对或偶合，主要是因为配对以后会放出能量，从而使体系的能量降低。放出的能量越多，化学键越稳定。3.原子轨道最大重叠原理：a.成键时，原子轨道一定要发生重叠；b.重叠部分越大，两核间电子几率密度越大，共价键越牢固，分子越稳定；c.根据量子力学原理，成键的原子轨道重叠部分波函数的符号（正或负）必须相同。共价键的特征1.共价键的饱和性：是指每个原子成键的总数或以单键联接的原子数目是一定的。解释：因为共价键是由原子间轨道重叠和共用电子形成的，而每个原子能提供的原子轨道和成单电子数是

10、一定的。如：两个H原子配对形成H2分子后，如有第三个H原子接近该H2分子，则不能形成H3分子。2.共价键的方向性指一个原子与周围原子形成的共价键有一定的方向解释：共价键具有方向性是因为原子轨道（s,p,d,f）有一定的方向性，它和相邻