化学键与分子结构杂化轨道

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1、价键理论●怎样解释形成双键和叁键的原子间共享2对、3对电子？前面我们对共价键的讨论都是在路易斯学说的基础上进行的，给了我们一些有价值的概念.但有关共价键的许多疑问都无法得到回答：●电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么关系？●能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形状？解决了这些问题才能揭示成键本质显然，上面的图形反映出两原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论的基础.H2分子的形成◆能量最低原理因此，共价键的形成条件为：◆键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子◆键合双方原子轨道应尽可能最大

2、程度地重叠两个中性原子相互接近时,不复存在离子键中离子正、负电荷间的强吸引力，其他作用力则依然存在.形成化学键，能量曲线需要形成一个“势井”.如何实现？（1）价键理论(valencebondtheory)基本观点8.6.1共价作用力的本质和共价键的特点◆σ键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆形，表明电子云密度饶键轴（原子核之间的连线）对称.形象的称为“头碰头”.s－ss－pp－p◆π键：重叠轨道的电子云密度饶键轴不完全对称.形象的称为“肩并肩”.p－p(2)共价键的键型由于共价键在形成时各个原子提供的轨道类型不同，所以形成的共价键的键型也有不同.例如：有σ键，π键

3、和键等.本章只要求熟知前两种.σ键示意图π键成键方式PH3形成条件：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道.配位键（共价键里的一种特殊形式）2s22p3（3）共价键的特征●具有饱和性（是指每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道数是一定的）●结合力的本质是电性的●具有方向性（是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具有一定的方向，满足最大重叠要求。）HCl例如：NNHOH8.6.2杂化轨道（hybridorbital）●原子轨道为什么需要杂化？●原子轨道为什么可以杂化？●如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？Pauling求助“杂化概念”建立了新的化学键理论－－

4、杂化轨道理论.上面介绍的s轨道与p轨道重叠方式并不能解释大多数多原子分子中的键长、键角和成键数目.例如,如果H2O和NH3分子中的O－H键和N－H键是由H原子的1s轨道与O原子和N原子中单电子占据的2p轨道重叠形成的，HOH和HNH键角应为90°；事实上,上述两个键角各自都远大于90°.CH4的C原子形成4个键。●成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道——杂化轨道（1）基本要点●轨道成分变了●轨道的能量变了●轨道的形状变了结果是更有利于成键！●杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变●杂化前后轨道数目不变(2)杂化形式2p2s2s2psp3foursp3hyb

5、ridorbital●sp3杂化轨道excitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinCH4HybridorbitalConfigurationofCingroundstateNH3中N原子采取sp3不等性杂化sp3杂化ValencebondpicturesofNH3FormationofthecovalentbondsinNH3ConfigurationofNingroundstateHybridorbital在sp3及其他杂化轨道中，还存在着“不等性杂化”，即杂化后的轨道中填充的有中心原子的孤电子对.这样我们就可以解释象

6、水和氨这样的分子结构了.H2O中O原子采取sp3不等性杂化sp3杂化ValencebondpicturesofH2OFormationofthecovalentbondsinH2Osp3HybridorbitalConfigurationofOingroundstate●sp2杂化轨道2s2p轨道2s2p2s2psp2threesp2hybridorbitalexcitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinBCl3HybridorbitalConfigurationofBingroundstate定义：多个原子上相互平行的

7、p轨道连贯重叠在一起构成一个整体，而p电子在这个整体内运动所形成的键.表示符号：形成条件：●参与成键的原子应在一个平面上，而且每个原子都能提供1个相互平行的p轨道●n<2m作用：“离域能”会增加分子的稳定性；影响物质的理化性质离域键（键）OOOO3的分子结构N2O4Nsp2其他例子：NO3-CO3=Kroto,H.W.;Heath,J.R.;O'Brien,S.C.;Curl,R.F.;Smalley,R.E..C60:buckminsterfullerene.Nature(London,UnitedKingdom)(198