医用基础化学课件-第十章 分子结构.ppt

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1、第十章共价键和分子间作用力第一节现代价键理论第二节杂化轨道理论第三节价层电子对互斥理论第四节分子轨道理论简介第五节分子间作用力教学要求掌握共价键的本质、特征和类型掌握现代价键理论、杂化轨道理论熟悉分子间作用力的类型、特征掌握氢键的形成、特征和类型分子结构通常包括：⑴分子的化学组成，⑵分子的构型，⑶分子中原子之间的作用力，即化学键问题。早期研究主要集中在分子的化学组成方面，但现代原子结构理论建立后，分子结构的研究已深入到化学键的本质的探索中。分子间作用力(intermolecularforce)[定义]分子之间弱的相互作用力。[包括]范德华力和氢键等。化学键：分子或晶体中相邻两个或多个原子之间

2、强烈的相互作用。离子键：阴阳离子间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。金属键：金属晶体内部自由电子与金属离子之间。第一节现代价键理论1916年美国化学家Lewis提出经典的共价键电子理论。该理论认为两个或多个原子可以相互“共有”一对或多对电子，以便达到稀有气体原子最外层2个或8电子层结构（或称为Lewis结构），而生成稳定的分子。H·+·H→H∶H或H－H成功之处：初步揭示了共价键与离子键的本质区别，能解释共价键的饱和性经典理论的缺陷：为何电子同性排斥而却可以配对成键？为何有方向性？为何多于或少于8电子的结构依然存在？直到量子力学建立后，共价键的理论才开始发展

3、。1927年德国化学家海特勒（W.Heitler）和伦敦（F.London）把氢分子看成是两个核和两个电子组成的系统，用量子力学近似求解其薛定谔方程。一、氢分子的形成和共价键的本质两个氢原子接近时系统势能变化曲线两个含自旋方向相反电子的氢原子形成基态氢分子两个含自旋方向相同电子的氢原子不能形成稳定的氢分子，氢原子处于排斥态氢分子基态——ψ1s重叠的结果电子云原子轨道共价键的本质共价键的本质是电性的但不同于一般的静电作用，因为这种结合力是两核间的电子云密集区对两核的吸引力，成键电子是围绕两核运动的，只不过在两核间出现的概率较大而已。这不同于正负离子间的库仑力。二、现代价键理论要点（一）共价键的

4、形成:前提条件一是原子在化合前有单电子；自旋相反的单电子所处的两原子轨道重叠、单电子两两配对，使电子云密集于两核之间，系统能量降低，形成稳定的共价键。二是成键单电子的自旋方向相反。（二）共价键的饱和性和方向性(1)饱和性:两原子自旋相反的单电子配对成键之后，不能再与第三个原子的单电子配对成键元素符号BeNOF原子最外层电子构型未成对电子数分子中共价键数分子式03210321(2)方向性原子轨道最大重叠原理：成键时，两原子轨道重叠愈多，两核间电子云愈密集，形成的共价键愈牢固。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。共价键方向性示意图(c)无效重叠(b)无效重叠(a)有效

5、重叠（三）共价键的类型键(pibond):是两个原子的原子轨道(py-py和pz-pz)沿键轴x方向以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。按原子轨道重叠方式不同共价键分为键(sigmabond):两个原子的原子轨道(s-s、px-s、px-px)沿着键轴x方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。小结共价键类型形成方式重叠部分对称性质重叠程度稳定性存在形式常见成键轨道成键分子举例头碰头肩并肩沿键轴呈圆柱形对称沿键轴呈镜面反对称大小稳定，不易断裂稳定性小，易断裂可单独存在，分子的骨架不能单独存在，只能与σ键共存于双键或叁键中s-s,s-p,px-pxpy-py,pz-pzH-H,H-Cl,Cl

6、-ClN2中两个π键σ键π键键键++++++----+++++--+-实例实例H2SF2实例N2特殊的共价键—配位键成键原子中一个原子提供孤对电子，另一个原子提供空轨道形成配位键的特点形成过程特别，但是形成后与普通共价键无区别NH4+（四）共价键参数键能：从能量因素来衡量共价键强度的物理量键能越大，键越稳定键长：分子中两成键原子的核间平衡距离键长越短，键越稳定键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角反映分子空间构型的一个重要参数键的极性键的极性主要由成键原子的电负性不同而引起非极性共价键：成键原子的电负性相同，两个原子核的正电荷重心和成键电子对的负电荷重心恰好重合极性共价键：成键原子

7、的电负性不同，电负性大的原子带部分负电荷，电负性的原子带部分正电荷，键的正电荷重心和负电荷重心不重合由同一元素原子形成由不同元素原子形成一般来说，成键原子间电负性相差越大，键的极性越强A-B00.20.40.61.01.41.72.03.03.15离子性百分数%0149223950638992极性非极性逐渐增强离子键Pauling曾提出用离子性百分数来表示键的极性的大小一般将A-B=1.7作为离子键与