分子结构和共价键理论

分子结构知识点总结化学一、分子的构成分子是物质的最小单元，由一个或多个原子通过共价键相互连接而成。

在分子中，原子的排列和连接方式决定了分子的性质。

分子的构成主要由原子的种类和数量决定。

不同种类的原子组合形成不同的分子，而相同种类的原子通过不同的连接方式也可以形成多种不同的分子。

例如，氧气分子由两个氧原子通过双键相连而成，水分子由一个氧原子和两个氢原子通过两个共价键相连而成。

二、分子的形状分子的形状是由原子间的排列和连接方式决定的，原子间的排列和连接方式受到原子之间的吸引力和排斥力的影响。

根据VSEPR理论（分子的价层电子对云模型），分子的形状是由分子中心原子周围的电子对的排布方式决定的。

根据VSEPR理论，分子的形状可以分为线性分子、三角平面分子、四面体分子、五面体分子等多种形状。

分子的形状直接影响着分子的性质，如分子的极性、电荷分布等。

三、共价键的理论与结构共价键是由原子之间的价电子对相互共享而形成的一种化学键。

共价键的理论通过描述共价键的生成原理和性质对化学反应的机理和过程进行了深入的研究。

根据共价键的理论，分子中的原子通过共价键连接在一起，形成了分子的稳定结构。

根据共价键的结构，可以将分子的形状、极性等性质进行详细的分析和预测。

四、分子结构的测定方法目前，研究人员通过多种方法来测定和研究分子的结构特性，主要包括X射线衍射、核磁共振、红外光谱等多种方法。

其中，X射线衍射是一种能够直接测定分子结构的方法，通过测定分子中原子之间的距离和角度等参数来确定分子的空间结构。

核磁共振可以通过测定分子中原子的核磁共振信号来分析分子中原子的排列和连接方式。

红外光谱可以通过分子吸收、散射不同波长的红外辐射来分析分子的化学键和结构。

总之，分子结构是化学领域中一个重要的研究课题，分子的构成、形状、共价键的理论和结构以及分子结构的测定方法都是理解和研究分子结构的重要知识点。

通过对这些知识点的深入研究，可以更好地理解化学反应的机理，并且为设计新的材料和药物提供理论基础。

第二章共价键理论和分子结构两个或多个原子之所以能结合在一起形成稳定的分子（或晶体），是因为原子之间存在着某种强烈的相互作用，即化学键。

因此，化学所关心的就是化学键。

典型的化学键可归纳为共价键、离子键和金属键等三种，广义的化学键还包括范德华力（Van der Waals）和氢键。

其中，较主要的是共价键，因绝大多数分子，尤其是种类繁多的有机分子都含有共价键。

研究共价键的理论主要有价键（Valence bond，即VB）理论和分子轨道（Molecular orbital，即MO）理论，两者都是在20世纪30年代通过量子力学对H2分子的近似处理方法发展起来，其中，价键理论很重视化学图像，而MO理论中的分子轨道更具普遍的数学形式，因此，两者各有所长，有些概念和理念已相互采用。

又因MO理论能解释价键理论不能解释的一些实验现象，且较易程序化，故随着计算机的发展，已成为当今研究化学键理论的主流方法。

本章着重讨论MO理论及其在分子结构中的应用。

§2.1 价键理论要点价键理论强调电子配对，其要点如下：（1）原子A和原子B各有一未成对电子，且自旋相反，则可配对形成共价键。

若A和B原子各有两个或三个未成对电子，则可两两配对形成共价双键和共价三键。

若A原子有两个未成对电子而B原子只有一个，则A原子和两个B原子形成AB2型分子。

（2）两个原子的未成对电子配对后，就不能和第三个原子的单电子配对，即共价键具有饱和性。

（3）两个原子间的电子云重叠越多，所形成的共价键越稳定，这就是电子云的最大重叠原理，表明共价键具有方向性。

尽管价键理论可解释共价键的饱和性和方向性，但还是有些实验现象不能自然地解释。

如O原子的基组态为1s22s22p4，有两个未成对电子，当O原子结合形成O2后，O2分子中应不再有未成对电子，但磁化率测定结果表明O2是顺磁性的，即其分子中有单电子存在。

又如，C 原子的基组态为1s 22s 22p 2，也有两个未成对电子，与O 原子应形成双键，但按照CO 分子的键长及键能数据与有机物中的C -O 单键和C=O 双键比较结果（见表1），CO 中C 与O 应该是以叁键相结合。

第二章共价键理论和分子结构本章是全书重点内容之一。

主要讨论共价键理论及分子结构。

一、重点及难点重点：1．线性变分法：线性变分法是本章的关键内容，无论是分子轨道理论还是价键理论都要用到它。

教学中，除了要使同学掌握线性变分法处理问题的具体步骤外，更要使他们明白为什么要这样作，根据是什么。

这就要求：在讲授中首先要讲清变分原理的基本思想；其次，在写线性变分函数时，应特别注重物理模型的分析。

2．分子轨道理论、Huckel分子轨道法难点：电荷密级与键级。

在教学中应紧紧抓往“定域键是离域键在局部区域的总效果”这一基本思想，导出公式，并使学生明确各公式的物理意义。

键级问题解决得好，“自由价、分子图”就不成问题了。

二、基本要求1．懂得变分原理的基本思想，掌握线性变分法。

通过对氢分子离子的处理，了解共价键的本质，并掌握α、β、s积分的物理意义。

2．掌握分子轨道理论的要点及成键三原则，并着重理解对称性原则的深刻含意。

3．掌握简单双原子分子的结构，并能对N2的结构作出解释。

4．掌握价键理论的基本要点。

5．了解杂化轨道理论，重点掌握s-p杂化及有关分子的结构，并能熟练地应用键角公式，成键能力公式进行有关计算。

6．掌握定域轨道和离域轨道的概念。

7．掌握HMO法，并能对丁二烯等简单分子进行处理。

8．掌握键级，电荷密级及自由价的物理含义和有关计算，并能利用分子图说明有关问题。

9．能找出分子中存在的对称元素及其生成的有关对称操作；能准确判定一般分子所属的点群。

三、基本内容分子结构：1、 几何结构：原子空间排布及相对位置、键长、键角。

2、 化学结构：原子间力——化学键（离子、共价、金属）第一节 H2+的分子轨道和共价键的本质1、氢分子离子的薛定谔方程1．定核近似（Born-Oppenheimer近似）EMBED Equation.3EMBED Equation.3假定两核不动，核动能为零。

2．原子单位制（Atomic Unit）(1) 单位长度 1a.u.= a0 = 0.529177A=52.9177pm(2) 单位质量 1a.u.= m e =9.1095 EMBED Equation.3 10-28g(3) 单位电荷 1a.u.= e = 1.60219 EMBED Equation.3 10-19C(4) 单位能量 1a.u.= EMBED Equation.3 =27.2166 eV(5) 单位角动量1a.u.= EMBED Equation.3 = 1.0545887EMBED Equation.3 10-34 J·s引入原子单位后的薛定谔方程EMBED Equation.3其中r a、r b、R均以a0为单位H2+的薛定谔方程可以使用球极坐标精确求解，但无推广意义，仅适用于H2+，绝大多数分子不能精确求解，因此采用近似处理方法：变分法。

高中杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构价键法（VB法）价键理论一：１、要点：⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；②、配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，服从保里不相容原理。

⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共用自旋相反的电子使能量降低而成键。

⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。

②、根据原子轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价键具有一定的方向性。

⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。

①、σ键和π键。

ⅰ、σ键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ轨道，生成的键称为σ键σ是希腊字母，相当于英文的s，是对称Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。

σ键形成的方式：ⅱ、π键：两个p 轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π轨道，生成的键称为π键（π相当于英文的p ，是平行parallel[`p ?r ?lel]的第一个字母）。

π键的形成过程：，σ键和π键的比较 σ键（共价键中都存在σ键） π键 （只存在不饱和共价键中）重叠方式 （成建方向）沿两电子云（原子轨道）的键轴方向以“头碰头”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠两互相平行的电子云（原子轨道）以“肩并肩”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠 重叠程度重叠程度较大 重叠程度较小 电子云形状共价键电子云（重叠部分）呈轴对称 共价键电子云（重叠部分）呈镜像对称 牢固程度强度较大，键能大，较牢固，不易断裂 强度较小，键能较小，不很牢固，易断裂 化学活泼性不活泼，比π键稳定 活泼，易发生化学反应健 型项 目类型s-s、s-p、、p-p、s-SP杂化轨道、s-SP2杂化轨道、s-SP3杂化轨道、杂化轨道间p－pπ键，、p－p大π键是否能旋转可绕键轴旋转不可旋转，存在的规律共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，有一个π键；共价叁键有一个σ键，有两个π键。

第二章共价键理论和分子结构讲解第二章：共价键理论和分子结构共价键理论是描述化学键形成的理论，它解释了原子是如何通过共享电子来形成化学键的。

共价键是一种通过共享电子对来使两个原子相互吸引的化学键。

共价键的形成基于原子的电子云的重叠，当两个原子靠近时，它们的电子云开始重叠，形成一个共享电子对。

共享的电子对对两个原子的原子核产生吸引力，将两个原子结合在一起形成稳定的分子。

共享电子对的数目通常取决于原子需要准确达到八个电子（称为八原则）。

共价键可以是单个、双重或三重键，这取决于原子之间共享的电子对数。

单共价键是仅共享一个电子对的化学键，双重键是共享两个电子对的化学键，三重键则共享三对电子。

共价键的形成可以通过独立原子的轨道重叠和自由基重叠来解释。

在共价键的理论中，有两个重要的概念需要了解：价电子和杂化。

价电子是处于最外层能级的原子的电子，它们决定了原子的化学性质和元素的周期表位置。

杂化是指在形成共价键时，原子轨道的重组，以便使电子重叠形成共享电子对。

分子结构是描述分子中原子排列和化学键连接方式的方式。

分子结构可以通过不同的方法确定，如实验技术（如X射线晶体学和光谱学）和理论计算方法（如量子化学计算）。

分子结构决定了分子的性质和反应行为。

分子结构的分析方法之一是通过原子间的距离和角度来确定。

在共价键中，原子之间的距离和角度是由共价键的强度和方向性决定的。

共价键的强度通常通过键长来表示，而键的方向性则由杂化决定。

另一个重要的分子结构参数是分子几何构型，它描述了原子在空间中的排列方式。

最常见的分子几何构型包括线性、角度、平面和立体构型。

分子几何构型是由化学键数和孤对电子数决定的。

分子结构的研究对于理解化学反应和预测化学性质非常重要。

例如，分子的空间结构可以影响其对光的吸收和发射行为，这是荧光和发射光谱等实验技术的基础。

另一方面，分子结构也可以用于预测分子的稳定性和反应性，有助于设计和改进化合物的性质和用途。

总之，共价键理论和分子结构是为了解释和描述化学键的形成和原子在空间中的排列而发展的理论。

分子结构和共价键理论分子结构是指分子中原子之间的几何排列和相对位置。

分子结构的确定对于理解分子的性质和反应机制至关重要。

根据分子结构的不同，分子可以分为线性、平面三角形、正四面体、平面四边形、平面五边形、八面体等各种类型。

而共价键是指通过共用电子对来连接原子的一种化学键。

共价键的形成是原子间电子的重叠和共享，通过共享电子形成的共价键的强度与原子间的距离和电子云的重叠程度有关。

根据电子对的数量和形式，共价键又可分为单键、双键、三键等不同类型。

共价键理论是用来解释共价键形成和分子结构的理论体系。

共价键理论最初由路易斯在1916年提出，由于其简单和直观的描述方式，被广泛接受和应用。

根据共价键理论，原子通过共享电子对来完成对外层电子的填充，以达到稳定的电子结构。

共价键的形成遵循八个原则，即凯库勒原则，也被称为共价键的“八个原则”。

凯库勒原则的具体内容有：1.原子通过共享电子对来完成稳定的电子结构。

2.原子中的电子仅能拥有共价键所需的电子对数。

3.每个电子对对应一个共价键。

4.共价键通常与共价键的长度成正比，共价键越长，键能越小。

5.共价键的长度与原子半径和离子半径有关。

6.共价键的强度与键能成正比，共价键越紧密，键能越大。

7.共价键的强度与电子云的重叠程度有关，重叠程度越大，共价键越强。

8.共价键的强度与原子质量有关。

根据共价键理论，可以解释分子的稳定性、电荷分布、偶极矩和分子极性等性质。

分子的稳定性与共价键的强度和长度有关，共价键越紧密、越短，分子越稳定。

分子的电荷分布与原子间电子的共享程度有关，共价键的形成使得电子密度在分子中产生偏移，形成电荷云的分布。

分子的偶极矩和分子极性与分子中原子的电负性差有关，原子对电子的吸引能力差异越大，分子的偶极矩越大。

除了凯库勒原则，还有一些额外的因素可以影响共价键的形成和分子结构的稳定性，如共振、键角张力和立体位阻等。

共振是指分子中的双键或三键的位置可以在不同原子之间变化，形成多个共振结构，增加了分子的稳定性。

杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构㈠共价键理论简介1.经典的化学键电子理论：1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。

他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。

柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。

路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [k ǝu`veilent]bond[b nd])。

用黑点代表价电子（即最外层s ，p 轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。

为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。

原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[l ǝun ]pair[pεǝ]electron[i`lektr n])。

Lewis 结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。

评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。

局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。

PCl5SF6BeCl2BF3NO，NO2…中心原子周围价电子数101246含奇数价电子的分子…③不能解释某些分子的性质。

含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。

２.1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。

1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。

３.1928年－1932年，德国的洪特(F.Hund)和美国的马利肯(R.S.Mulliken)两位化学家提出分子轨道理论，简称MO理论。