基础化学--第十章-共价键与分子间力.ppt

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1、第十章共价键与分子间力CovalentBondandIntermolecularForces内容提要现代价键理论氢分子的形成现代价键理论的要点共价键的类型键参数杂化轨道理论杂化轨道理论的要点轨道杂化类型及实例价层电子对互斥理论内容提要分子轨道理论简介分子轨道理论的要点分子轨道理论的应用分子间的作用力分子的极性与分子的极化vanderWaals力氢键教学基本要求掌握现代价键理论要点和σ键、π键的特征;杂化轨道理论基本要点，sp型杂化特征,等性、不等性杂化概念及应用。2.熟悉用价层电子对互斥理论预测分子空间构型;分子轨道理论要

2、点，第一、二周期同核双原子分子的分子轨道能级图，并能用其解释同核双原子分子的磁性与稳定性;分子间力类型、特点、产生原因；氢键形成条件、特征、应用。3.了解键参数，离域π键的产生条件，自由基的基本概念。第一节现代价键理论化学键(chemicalbond)：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力，成键能量约为几十到几百千焦每摩。chemicalbond共价键离子键金属键正常共价键配位共价键第一节现代价键理论氢分子的形成1926年Heitler和London用量子力学研究氢分子的形成，解释共价键的本质。第一节现代价键理论两氢

3、原子靠近，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，系统能量降低，核间距达74pm(理论值87pm）时形成稳定共价键。两个氢原子的电子自旋相反，轨道才能重叠成键，称为氢分子的基态(groundstate)。电子自旋方向相同时，轨道重叠部分的波函数ψ值相减，互相抵消，核间电子的概率密度几乎为零，称为氢分子的排斥态(repulsionstate)。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。第一节现代价键理论第一节现代价键理论现代价键理论（valencebondtheory,VB法）两个原子自旋相反的单电子配对，原子轨

4、道重叠，核间电子云密集，系统能量降低，形成稳定的共价键。原子中单电子才能配对。所以每个原子形成共价键的数目等于单电子数目。这就是共价键的饱和性。原子轨道重叠愈多，核间电子云愈密集，共价键愈牢固，称为原子轨道最大重叠原理。因此原子轨道将沿最大程度方向重叠，决定了共价键的方向性。第一节现代价键理论HCl分子形成时，图(a)为最大重叠第一节现代价键理论共价键的类型σ键按成键重叠方式：π键正常共价键按电子对来源：配位共价键第一节现代价键理论σ键和π键σ键：原子轨道沿键轴（成键核间连线，设为x轴）以“头碰头”方式进行重叠，重叠部分沿

5、键轴呈圆柱形对称分布，形成σ共价键。如s-s、s-px和px-px轨道重叠。第一节现代价键理论σ键：例第一节现代价键理论σ键特点：σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠程度大，因而σ键比π键牢固。σ键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架，两原子间只可能有1个σ键。一般地，p-p重叠形成σ键（记为σp-p）比s-s重叠形成σ键（记为σs-s）牢固。第一节现代价键理论σ键和π键π键：互相平行的py或pz轨道则以“肩并肩”方式进行重叠，的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称。第一节现代价键理论π键：例N2第一节现代价键理论π键特点：π

6、键较易断开，化学活泼性强。一般它是与σ键共存于具有双键或叁键的分子中。第一节现代价键理论正常共价键和配位共价键如果共价键是由成键两原子各提供1个电子配对成键的，称为正常共价键。如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位共价键（coordinatecovalentbond），简称配位键（coordinationbond）。配位键用“→”表示，箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子。第一节现代价键理论例:H++:NH3[HNH3]+←CO第一节现代价键理论键

7、参数表征化学键性质的物理量称为键参数（bondparameter）共价键的键参数主要有键能、键长、键角及键的极性。第一节现代价键理论键能（bondenergy）——从能量因素来衡量共价键强度的物理量双原子分子的键能(E)就等于分子的解离能(D)。在100kPa和298.15K下，将1摩尔理想气态分子AB解离为理想气态的A、B原子所需要的能量，称为AB的解离能，单位为kJ·mol-1。例如，对于H2分子H2(g)→2H(g)E(H—H)＝D(H—H)＝436kJ·mol-1第一节现代价键理论对于多原子分子，键能和解离能不同。

8、例如，H2O分子中有两个等价的O-H键，H2O(g)→OH(g)+H(g)ΔH1=502kJ·mol-1OH(g)→O(g)+H(g)ΔH2=423.7kJ·mol-1E(O-H)=463kJ·mol-1同一种共价键在不同的多原子分子中的键能虽有差别，但差别不大。我们可用不同分子中同一种键能的平均值即平