分子结构与配位化合物

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1、基础化学化学化工学院第9章共价键和分子间作用力第9章共价键和分子间作用力§9.2分子间的作用力§9.1共价键和共价化合物■定义：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力■类型：(chemicalbond)化学键化学键离子键共价键金属键(ionicbond)(covalentbond)(metallicbond)◆正、负离子间靠静电作用形成的化学键(chemicalbond)●原子间通过共用电子对形成的化学键■通过自由电子将金属原子和金属离子联系在一起的作用力化学键离子键共价键金属键(ionicbond)(covalen

2、tbond)(metallicbond)经典共价键理论现代共价键理论现代价键理论分子轨道理论(valencebondtheory)(molecularorbitaltheory)(chemicalbond)§9.1共价键和共价化合物9.1.1现代价键理论9.1.2键参数9.1.3杂化轨道理论9.1.4分子轨道理论9.1.1现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论共价键是由成键原子双方提供电子组成共用电子对所形成的。初步揭示共价键与离子键的区别无法解释电子配对成键的原因及共价键的方向性等成功缺陷■191

3、6年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论■1927年海特勒(Heitler)和伦敦（London)用量子力学处理H2分子结构，揭示了共价键的本质。■鲍林（Pauling)等在此基础上建立了现代价键理论(valencebondtheory),简称VB法。■当两个氢原子的单电子自旋方向相反时r(pm)两个氢原子接近时的能量变化曲线（基态）E(kJ·mol-1）01.共价键的形成以氢分子的形成为例1.共价键的形成以氢分子的形成为例r(pm)两个氢原子接近时的能量变化曲线（基态）基态电子云密集区E(kJ·mol-1）0■当两个氢

4、原子的单电子自旋方向相反时74.3pmE(kJ·mol-1）r(pm)两个氢原子接近时的能量变化曲线（基态）基态实验值理论值0■当两个氢原子的单电子自旋方向相反时基态电子云密集区形成稳定共价键1.共价键的形成以氢分子的形成为例r(pm)两个氢原子接近时的能量变化曲线（排斥态）E(kJ·mol-1）0■当两个氢原子的单电子自旋方向相同时排斥态电子云稀疏区ψ201.共价键的形成以氢分子的形成为例r(pm)两个氢原子接近时的能量变化曲线（排斥态）排斥态电子云稀疏区不能成键E(kJ·mol-1）0排斥态■当两个氢原子的单电子自旋方

5、向相同时ψ201.共价键的形成以氢分子的形成为例■当两个氢原子电子自旋方向相反时,两核间电子云比较密集,系统能量降低,可形成H2。◆共价键本质成键的两原子轨道最大程度地重叠，两核间的电子云密集区与两核的强烈吸引作用。■当两个氢原子电子自旋方向相同时,两核间电子云十分稀疏,系统能量升高,不能成键。1.共价键的形成以氢分子的形成为例2.现代价键理论的基本要点(1)两原子接近时，自旋方向相反的未成对电子可以配对，形成共价键。(2)成键电子的原子轨道重迭越多,所形成的其价键越牢固------最大重迭原理.现代价键理论简称VB法(2

6、)共价键的方向性共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。“原子轨道最大重叠原理”(1)共价键的饱和性自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再与其它单电子配对。共价键的特征泡利不相容原理xz3px-1sHCl成键示意图最大重叠++xz3px-++1s非最大重叠xz3px-1sHCl成键示意图最大重叠++·rr共价键的方向性原子轨道的重迭（1）有效重迭（正重迭）两原子轨道以对称性相同的部分重迭。即“+”与“+”重迭，“－”与“－”重迭。——对称性匹配原则有效重迭使体系能量降低，可形成共价键。（2）无效重迭

7、（负重迭）两原子轨道以对称性相反的部分重迭。即“+”与“－”重迭，“－”与“+”重迭。无效重迭使体系能量升高，不能形成共价键。E成键不成键spx++-++-++-+++-对称性不匹配异号同号对称性匹配+-+-++--++--+-++-pxpxE不成键对称性不匹配异号成键同号对称性匹配Epp+--++-+-+++-+-+－-+成键同号对称性匹配不成键对称性不匹配异号3.共价键的类型根据原子轨道重迭部分的对称性进行分类（1）σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。（2）π键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号

8、重叠(肩并肩)。键轴园柱形对称平面反对称“头碰头”重叠—σ键■特点：重叠程度大，牢固，可单独存在。xs++s+s-s++xpx+s+s-px+-++-xpx+px-px-++-px++--σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。s-ss-pp-p“肩并肩”重叠—π键x++--+pz-pz++