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Chemical Bond and Structure 2
10 化学键与物质结构
Chemical Bond and Structure
主要内容
◆原子之间的作用力:化学键
◆分子中原子排列:分子构型
◆分子之间作用:分子间力
Pauling,L.(1901-1994)
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物质的性质由什么决定？
2Na (s) + Cl2(g) = 2NaCl (s)颜色银灰色黄绿色无色
状态固体气体晶体
导电性极强极弱极弱
酸碱性？
化学反应？
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化学键：物质的化学性质
分子间力：物质的物理性质
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化学键
化学键：分子内部原子之间的作用力。
化学键理论可以解释：
1、分子的形成及其稳定性
2、分子的几何构型
3、分子的化学性质
已经明确了的化学键：
离子键、共价键、金属键
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7.1 离子键（Ionic Bond)
7.1.1 离子键形成
离子键由正负离子的静电引力结合的化学键形成离子键的条件：元素电负性相差≥1.7电负性相差越大，键的离子性越强。
离子键的特点是没有方向性，没有饱和性。
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以离子键结合的化合物称离子型化合物——离子晶体
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97.1.2 离子键的强度——晶格能（1)定义：晶格能?Na +(g)+Cl -(g)=NaCl(s) U = -788.0kJ.mol
-1?相互远离的气态正、负离子结合成1mol 离子晶体时所放出的能量。用U 来表示,单位kJ.mol -1。
?晶格能越大，离子键越强，
?化合物的稳定性越大。
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离子电荷、ro 对晶体晶格能和熔点的影响
化合物离子电荷r o /pm 晶格能/kJ·mol-1 熔点/℃NaF 1 231 923 993NaCl 1 282 786 801NaBr 1 298 747 747NaI 1 323 704 661MgO 2 210 3 791 2 852CaO 2 240 3 401 2 614SrO 2 257 3 223 2 430BaO 2 256 3 054 1 918
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(2)影响晶格能大小的因素
r
Z Z K U 21 Z 1 Z 2是正负离子的电荷，r 是核间距
K 与晶体的类型有关的常数
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决定U 的因素有三个
A 晶体的类型——主要因素
B 离子电荷——电荷大，作用力大，晶格能大，晶体的稳定性大，熔点高。
C 离子半径——半径大，作用力小，晶格能小，晶体的稳定性小，熔点低。
在晶体类型相同的条件下，可以利用离子的电荷和半径对晶格能的大小进行比较。
试比较
(1)NaCl和KCl (2) MgO和NaCl
晶体的熔点高低
(1)电荷相同（+1）r (Na+) < r (K+) U(NaCl) > U(KCl)
NaCl熔点高于KCl.
(1)MgO中电荷为+2（-2) , NaCl中电荷为+1(-1)
半径r (Mg2+) < r (Na+) , r (O2-) >r (Cl-)
U(MgO) > U(NaCl) MgO熔点高于NaCl
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7.2 共价键理论
Covalent Bond Theory
7.2.1 氢分子的形成
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7.2.2 价键理论的基本要点
（1）形成共价键时，仅成键原子价电子轨道和其中的电子参加作用。
（2）在共价键形成时，含有自旋相反电子的原子价电子轨道发生重叠，形成稳定的共价键。
共价键的本质
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7.2.3 共价键的特点
（1）共价键具有饱和性
——价电子轨道是有限的（2）共价键具有方向性
——原子轨道具有方向性
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7.2.4 共价键的类型
（1）σ键（2）π键
头碰头重叠肩并肩重叠
，此键必为σ键，若是多键，则有一个σ键，其余为π键
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σ键和π键比较
电子云重叠程度σ键> π键
成键电子云的流动性σ键< π键
参加反应的活泼性σ键< π键
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双键的形成
三键的形成
离域大键 的形成
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7.2.5 共价键参数
(1)键角-分子的几何形状
(2)键长-键的强弱
(3)键能-键的强弱
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正四面体构型
23三角锥构型
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25V
字形构型
267.3 杂化轨道理论（H ybrid Orbital Theory ）
7.3.1杂化轨道的基本要点
（1）原子形成分子的过程中，为了增加原子轨道的成键能力，原子倾向于将能量相近的、类型不同的价电子轨道重新组合成一组新的轨道。这种原子轨道重新组合的过程称为杂化，杂化后的原子轨道称杂化轨道。
（2）杂化轨道的数目等于杂化前原子轨道的数目。杂化轨道的总能量等于杂化前原子轨道的总能量。
（3））为了减少轨道之间的斥力，杂化轨道在空间的分布采取最大的夹角。
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7.3.2 杂化轨道类型与分子的空间构型
(1) sp
杂化与直线型分子28Be:↑↓激发↑↑杂化↑↑
2s 2p 2s 2p sp 2p
sp —p
BeCl 2分子的形成
↑↓↑↓
成键BeCl 2分子的形成
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(2)sp 2
杂化与平面三角形分子30BF 3分子的形成
B:↑↓↑激发↑↑↑杂化↑↑↑
2s 2p 2s 2p sp 22p
P F 成键sp 2—p
↑↓↑↓↑↓
BF 3分子的形成
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(3)sp 3
杂化与四面体分子32
CH 4分子的形成
C:↑↓↑↑激发↑↑↑↑杂化↑↑↑↑
2s 2p 2s 2p sp 3
sp 3—s
↑↓↑↓↑↓↑↓
s H
成键
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(4)sp 3不等性杂化与有关分子的构型
N:↑↓↑↑↑不等行杂化↑↓↑↑↑成键↑↓2s 2p sp 3sp 3—s O:↑↓↑↓↑↑不等行杂化↑↓↑↓↑↑成键↑↓↑↓2s 2p sp 3sp 3—s
↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
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7.3.3 主族元素杂化轨道及分子构型
杂化轨道数= σ键数+ 孤电子对数
分析OF 2，CO 2，BF 4-, SO 2 ，SO 3, AlCl 3, 等杂化轨道类型及分子或离子的空间构型
37分子或离子σ
键数孤电子
对数杂化轨道数
杂化类型分子
构型
CO 2 BeCl 2
HgCl 2 Hg 2Cl 2C 2H 2
202sp 直线SO 3 BF 3
SO 3 C 2H 4AlCl 3303sp 2平面三角形BF 4-CH 4
SiF 4 NH 4+
404sp 3正四面体NH 3 PCl 3 H 3O + 314sp 3不等性
三角锥
OF 2, H 2O 224sp 3不等性
V 形
杂化轨道数= σ键数+ 孤电子对数
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C 60的成键情况？？
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7.4 分子极性、分子间力和氢键
Molecular Polar ，
Intermolecular Forces and Hydrogen Bonds
7.4.1 分子的极性
(1) 键的极性
非极性键—化学键中共用电子对没有偏移的化学键。极性键—成键共用电子对有偏移的化学键。
影响极性大小的因素—键的极性大小与成键两原子的电负性差值有关，两原子的电负性相差越大，键的极性越强
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键的极性大小顺序是
H —I < H —Br < H —Cl < H —F 。