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1、第2章分子结构[教学要求]1．掌握共价键的基本特征。2．掌握价键理论，杂化轨道理论。3．掌握分子轨道理论的基本内容。4．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。[教学重点]1．VSEPR；2．VB法；3．MO法[教学难点]MO法[教学时数]10学时[内容提要]1.共价键理论 路易斯理论 价键理论 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论 分子轨道理论2.分子间作用力 分子间偶极矩 分子间作用力--范德华力 氢键在中学化学里，我们已经了解到，原子与原子之间可以通过离子键、共价键或金属键结合成分子。本章主要围绕共价键讨论共价分子的各种成键理论及分子的性质。其他化学键理论将安排在下一章，结合晶体结构
2、加以讨论。§2.1共价键理论.一.路易斯结构式 1916年,美国的Lewis提出共价键理论，认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身的稳定。而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现。通过共用一对电子,每个H均成为He的电子构型,形成共价键。又如： Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了△X比较小的元素之间原子的成键事实.但Lewis没有说明这种键的实质,适应性不强.在解释BCl3,PCl5等未达到稀有气体结构的分子时,遇到困难：二价键理论(ValenceBondTheoryVB法) 1927年,Hei
3、tler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从经典的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论.1.氢分子中的化学键 量子力学计算表明,两个具有1s1电子构型的H彼此靠近,两个1s电子以自旋相反的方式形成电子对,使体系的能量降低。2H→H2△H=E(H2)－E(2H)=-D－0=-D<0△H<0,表示由2H形成H2时,放出热量。相反过程：H2→2H△H=E(2H)－E(H2)=0－(-D)=D>0吸热，即破坏H2的键要吸热(吸收能量),此热量D的大小与H2分子中的键能有关。 计算还表明,若两个1s电子保持以相同自旋的方式,则
4、r越小,V越大.此时,不形成化学键。如图中上方曲线所示,能量不降低。 H2中的化学键可以认为是电子自旋相反成对,使体系的能量降低。从电子云角度考虑,可认为H的1s轨道在两核间重叠,使电子在两核间出现的几率大,形成负电区,两核吸引核间负电区,使H结合在一起。如图：2.价键理论 将对H2的处理结果推广到其它分子中,形成了以量子力学为基础的价键理论(V.B法)1)共价键的形成A,B两原子各有一个成单电子，当A,B相互接近时,两电子以自旋相反的方式结成电子对,即两个电子所在的原子轨道能相互重叠,则体系能量降低,形成化学键,亦即一对电子则形成一个共价键。 形成的共价键越多,则体系能量越
5、低,形成的分子越稳定。因此,各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。例如：H2中,可形成一个共价键，HCl分子中,也形成一个共价键，N2分子怎样呢?已知N原子的价层电子结构：2s22p3 每个N原子有三个单电子,所以形成N2分子,N与N原子之间可形成三个共价键。写成：N≡N。考察CO分子：C2s22p2；O2s22p4形成CO分子时,与N2相仿,同样用了三对电子,形成三个共价键，不同之处是,其中一对电子在形成共价键时具有特殊性：C和O各出一个2p轨道重叠,但其中的电子是由O单独提供的。这样的共价键称为共价配位键。于是,CO可表示成：配位键形成条件：一种原子中有成对电子,而
6、另一原子中有可与成对电子所在轨道相互重叠的空轨道，在配位化合物中,经常见到配位键。在形成共价键时,单电子也可以由对电子分开而得到,如CH4的C原子2s22p22s中一个电子跃迁到空的2p轨道中(注：需要吸收能量),称为激发。 则形成CH4分子时,C与4个H成键.这将比形成2个共价键释放更多的能量,足以补偿激发时吸收的能量。同样,对PCl5的分子成键也容易解释了： 2)共价键的方向性和饱和性 共价键的数目由原子中单电子数决定(包括原有的和激发而生成的)，例如：O有两个单电子,H有一个单电子,所以结合成水分子,只能形成2个共价键;C最多能与H形成4个共价键。 原子中单电子数决定了共
7、价键的数目.即为共价键的饱和性。各原子轨道在空间分布是固定的,为了满足轨道的最大重叠,原子间形成共价键时,当然要具有方向性.例：HCl Cl的3pz和H的1s轨道重叠,要沿着z轴重叠,从而保证最大重叠,而且不改变原有的对称性。Cl2分子,也要保持对称性和最大重叠：而不能如此重叠：破坏了对称性。3)共价键的键型成键的两个原子间的连线称为键轴.按成键与键轴之间的关系,共价键的键型主要为两种：a)σ键σ键特点：将成键轨道,沿着键轴旋转任意角度,图形及符号均保持不变.即σ键
