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1、第二章化学键与分子间作用力第1节共价键模型一.共价键形成和本质1.从氢分子形成图说起(1)氢原子间距离与能量的关系：(2)为什么会出现这种情况?2.共价键的本质:高概率地出现在两个原子核间的电子与两个原子核之间的电性作用是共价键的本质.如:H2是H原子间1s电子HCl是H的1s电子与Cl的3p电子Cl2是两个Cl原子3p轨道上的一个电子。1.通常电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键；2.成键原子一般有未成对电子，用来相互配对成键（自旋反向）；3.成键原子的原子轨道在空间重叠使体系能量降低。3.共价键的形成条件二、共价键的特征（1
2、）、饱和性：原子有几个未成对电子就形成几个共价键。因为S轨道是球形对称的，所以S轨道与S轨道形成的共价键没有方向性。（2）方向性：是不是所有的共价键都具有方向性？问题：1.σ键：“头碰头”X++s—sX++-px—s+--+Xpx—px形成σ键的电子称为σ电子。原子轨道沿核间连线重叠(即头碰头方式)形成的共价键,叫σ键.三、共价键的类型2.π键：“肩并肩”+I+IXZZpZ—pZ形成π键的电子称为π电子。原子轨道在核间连线两侧进行重叠(即采用肩并肩)方式形成的共价键,叫π键.σ键的类型π键的类型非极性键——共用电子对不偏向任何原子的共价键
3、，同种非金属元素的原子形成的共价键。极性键——共用电子对发生偏向的共价键，不同种非金属元素的原子形成的共价键。成键原子的电负型相差越大，键的极性越强。3.极性键和非极性键【讨论】氯化氢、碘化氢的分子结构十分相似，它们都是双原子分子。分子中都有一个共价键，但它们表现出来的稳定性却大不一样。这是为甚麽呢？二.共价键的参数参数概念:描述共价键性质的物理量.1.键能：在101.3kPa,298K条件下,断开1molAB(g)分子中的化学键,使其分别变成气态A原子和气态B原子所吸收的能量.称为A-B键能.用EA-B表示.[提出问题](1)键能是共价
4、键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系?(2)键能与化学反应的能量变化有什么联系?怎样利用键能的数据计算反应的热效应?规律:键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定.练习:由表2-1-1的数据判断,下列分子的稳定性A.Cl2,Br2,I2B.NH3,H2O2.键长:两个成键原子核间的距离.规律:键长越短,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定.练习:由表2-1-2的数据判断,下列分子的稳定性A.H2,Cl2B.HCl,HBr,HI键长：成键两原子间的平均间距。3.键角:在多原子分子中两个化学键之间的夹角.键角决定分子的空间构
5、型.4.共价键键能与键长的关系：结论：键长越短，键能越大，共价键越稳定。第2节共价键与分子的空间构型109.5°一、一些典型分子的立体构型105°甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？？？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，碳原子价电子:2S22P2思考杂化轨道理论杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂
6、化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于:容纳σ键电子和孤对电子1.sp3杂化C的基态例：CH4分子形成2s2p2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109.5°同一个原子的一个ns轨道与三个np轨道进行杂化组合为sp3杂化轨道。sp3杂化轨道间的夹角是109.5,分子的几何构型为正四面体形。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同
7、的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。2714四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，形成一个正四面体构型的分子。109.5°①形成分子时，由于原子间的相互作用，使同一原子内部能量相近的不同类型原子轨道重新组合形成的一组新的能量相同的杂化轨道。有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。②杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大，从而形成稳定的化学键
8、。即杂化轨道增强了成键能力。③杂化轨道之间在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。sp杂化同一原子
