第九章 共价键与分子结构.ppt

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1、共价键和分子间作用力(covalentbondandintermolecularforce)第九章本章主要内容有:●共价键和共价化合物●分子间作用力和氢键删减内容：p184~187四、价层电子对互斥理论●原子间的结合方式及结合力（化学键）化学键:分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力。物质的性质分子的结构分子的性质●分子间的结合方式及结合力（分子间力）﹡正负离子间靠静电作用形成的化学键化学键（chemicalbond)☆金属键(metallicbond)○共价键（covalentbond)离子键(ionicbond)﹡○原子间通过共用电子对形成的化学键☆通过自由电

2、子将金属原子和金属离子联系在一起的作用力。第一节共价键和共价化合物(covalentbondandcovalentcompounds)化学键离子键共价键金属键经典共价理论现代共价理论（Lewis)现代价键理论分子轨道理论（VB法）（MO法）杂化轨道理论（HO法）VB法的补充◎Lewis经典的共价键理论：1.共价键是由成键原子双方各提供电子组成共用电子对所形成的。2.成键后,提供电子的原子一般都达到稀有气体原子的电子层结构，外围电子数=8。Lewis的经典共价理论：成功：初步揭示共价键与离子键的区别。H·+·Cl:H:Cl:(H-Cl)··········……:N·+·

3、N::NN:(NN)··≡不足：①无法解释电子配对成键原因。②无法说明一些共价分子的中心原子最外电子数＜8(BF3)或＞8(PCl5)仍相当稳定。③无法说明共价键的特性：方向性和饱和性。1927年海特勒（Heitler）和伦敦（London）用量子力学处理H2分子结构，提示了共价键的本质。鲍林（Pauling）等现代价键理论（VB法）Muiliken等分子轨道理论（MO法）杂化轨道理论（HO法）1916年Lewis经典价键理论(一)氢分子的形成：74.3pmr(pm)图9-1两个氢原子接近时的能量变化曲线（基态）基态实验值理论值基态：电子云密集区形成稳定共价键E(kJ

4、·mol-1）0■当相互靠近的两个氢原子中的单电子自旋方向相反时一、现代价键理论(VB法）（modernvalencebondtheory)电子配对法（一）氢分子的形成关于能量零点线：当两个H原子相距很远时，相互间的吸引和排斥可忽略。这时系统的能量等于两个独立的H原子能量之和（作为能量的相对零点）。当两个H原子从远处接近时，体系的总能量会发出变化，会出现两种状态：基态和排斥态。r(pm)图9-2两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■当相互靠近的两个氢原子中的单电子自旋方向相同时ψ20n=1,l=0,m=0,

5、si=+1/2n=1,l=0,m=0,si=-1/2可配对成键若两个H原子的si同为+1/2（或-1/2），则不能配对成键。【例9-5】两个H原子所处状态综上所述：量子力学对H2分子的处理表明：H2形成是两个H原子1s轨道重叠的结果。共价键的本性是电性的。但这种结合力是两核间电子云密集区对两核的吸引力（成键电子在两核间出现的概率大），而不是正负离子间的库仑引力。∴它不同于一般的静电作用。把对H2分子的研究结果到其他体系，可归纳出现代价键理论。推广（二）现代价键理论的基本要点1、共价键形成的主要条件两原子接近时，只有自旋方向相反的未成对电子（即单电子）可以相互配对（两原

6、子轨道有效重叠）使电子云密集于两核间，系统能量降低，形成稳定共价键。2、共价键的饱和性自旋方向相反的单电子(未成对电子)配对形成共价键之后，就不能再与其他单电子配对。每个原子形成共价键的数目受到原子内未成对电子数的限制。【例9-6】8O1s22s22p42s22p4末成对电子数2∴H2O√H2OCl×3、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。重叠越多，核间电子云密集，形成共价键越牢固。—原子轨道最大重叠原理(a)最大重叠现代价键理论(b)、(c)非最大重叠（三）共价键的类型与特征σ键π键：重叠方式两原子成键轨道沿键轴方向“头碰头”沿键

7、轴方向“肩并肩”重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布通过一个键轴的平面呈镜面反对称特征（1）重叠程度大（2）牢固（3）可单独存在（1）重叠程度小（2）易断开活泼性强（3）不能单独存在，只能与σ键共存。“头碰头”重叠—σ键x++s++s+s-spx++s-pxx++-+px-px-+x++--+-■特点：重叠程度大,牢固,可单独存在+-spxpx“肩并肩”重叠—π键+pz–pz(或py-py)++--x+-+-pz■特点：重叠程度小,易断开,与σ共存。pz【例9-7】N2分子的形成：NN2s2px2py2pz2s2px2py2pzσππ现代价键理论◎π键易断