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共价键与分子结构的关系共价键是化学中最常见和重要的化学键类型之一。
它是由两个原子之间共享一个或多个电子而形成的。
共价键的形成和性质直接影响着分子的结构和性质。
在本文中，我们将探讨共价键与分子结构之间的关系，并进一步探讨共价键对分子性质的影响。
1. 共价键的概念和特点共价键是化学键中最常见的类型，特点是通过原子之间的电子共享而形成。
它通常形成于非金属原子之间，如氢气（H₂）、氧气（O₂）等。
共价键中的电子以成对的形式存在，这是因为每个原子都希望满足与其他原子形成八个电子的稳定状态。
共价键可以是单一、双重或三重键，取决于电子的共享程度。
2. 共价键对分子形状的影响共价键的数量和类型直接影响着分子的形状。
根据分子的Valence Shell Electron Pair Repulsion（VSEPR）理论，原子围绕着中心原子排列，使得键和非键电子尽可能地远离彼此，最小化电子间的排斥。
由此可见，共价键的数量和类型决定了分子中原子之间的几何排列。
3. 偶极矩和分子极性共价键的极性对分子的性质和相互作用起着重要的作用。
当两个原子结合成共价键时，若两个原子的电负性差异较大，共享电子将更倾向于偏离电负性较低的原子。
这将导致一个带正电的极性末端和一个带负电的极性末端的形成。
这种分子称为极性分子，具有偶极矩。
4. 共价键类型对分子的性质的影响共价键的类型也对分子的性质产生重要影响。
单一共价键是最常见的类型，具有中等强度和长度。
双重共价键比单一共价键更短且更强，而三重共价键则更短且更强。
这种强度和长度的差异影响了分子的性质，如熔点、沸点和溶解度。
5. 共价键与分子反应的关系共价键也决定了分子在化学反应中的行为。
共价键在化学反应中可能断裂或形成，这取决于所涉及的键的强度和反应条件。
在共价键断裂的过程中，原子会重新排列以产生新的化学物质。
结论：共价键是分子结构的基础，它直接影响着分子的形状、极性和性质。
通过共享电子，原子之间形成了稳定的化学键，并在分子中排列成特定的结构。
第10章共价键与分子结构Molecular Structure 分子结构Chemical bond 化学键ionic bond 离子键covalent bond 共价键metallic bond 金属键valence bond theory 价键理论hybrid orbital theory 杂化轨道理论valence shell electron pair repulsion theory 价层电子对互斥理论molecular orbital theory 分子轨道理论quantum mechanics 量子力学Valence Electrons 价电子saturation feature of covalent bond 共价键的饱和性orientation feature of covalent bond 共价键的方向性principle of the greatest overlapping 最大重叠原理Lewis Structures 路易斯结构Octet Rule 八隅体规则Sigma bond σsigma键Pi bond πpi 键Coordination bond 配位键hybrid orbitals 杂化轨道delocalized πbond 离域pi键parallel 平行于perpendicular to 垂直于Hybridization Theory 杂化理论Tetrahedral Geometry 四面体几何构型Trigonal pyramidal 三角锥形Equivalent Hybridization 等性杂化Nonequivalent Hybridization 非等性杂化bonding pairs 成键电子对nonbonding pairs 未成键电子对electron pairs geometry 电子对几何构型molecular geometry 分子几何构型Repulsion 排斥paramagnetic 顺磁性的Diamagnetic 反磁性的bonding MO 成键分子轨道antibonding MO 反键分子轨道bonding electrons 成键电子antibonding electrons 反键电子In-phase 同相out-of-phase 不同相Homonuclear Diatomic molecule 同核双原子分子Heteronuclear Diatomic molecule 异核双原子分子Bond Order 键级magnetic moment 磁矩Bohr magneton 玻尔磁子Bond Parameters 键的参数bond energy 键能Bond length 键长Bond angle 键角Bond polarity 键的极性nonpolar covalent bond 非极性共价键polar covalent bond 极性共价键。
第十章共价键与分子间力首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP]例10－1试用杂化轨道理论说明乙烯分子的形成及其构型。
析根据杂化轨道理论，形成乙烯分子时，C原子的价层电子要杂化。
共价键形成时，σ键在成键两原子间能单独存在，且只存在一个；л键在成键两原子间不能单独存在，但可存在多个。
乙烯分子中C原子的4个价电子分别与其它原子形成三个σ键，C、C原子间的双键中有一个是л键。
三个σ键决定分子构型，因此C原子有三个原子轨道参与杂化，形成三个等性杂化轨道。
解乙烯分子C2H4中有2个C原子和4个H原子，每个基态C原子的价层电子组态为2s2 2p2，在形成乙烯分子的过程中，1个2s电子被激发到2p空轨道上，然后1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道，彼此间夹角为120º。
每个C原子的2个sp2杂化轨道各与1个H原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键；2个C原子间各以1个sp2杂化轨道互相重叠，形成1个σ键。
由于2个C 原子的这6个sp2杂化轨道处于同一平面，未参与杂化的2p z轨道则垂直于该平面，“肩并肩” 重叠形成1个π键，构成C＝C双键。
乙烯分子中6个原子在一个平面上，分子呈平面构型。
例10-2 利用价层电子对互斥理论预测I3-的空间构型。
析先确定中心原子的价电子对数，中心原子提供7个电子，配位提供1个电子，加上负离子的电荷数，得价层电子数的总和再除以2。
然后根据价层电子对构型和孤对电子决定I3-的空间构型。
解I3-中有3个I原子，我们可将其中1个I作为中心原子，其余2个作为配位体。
中心原子I有7个价电子，2个配位I原子各提供1个电子，I3-离子的负电荷数为1，所以中心原子的价电子对数为（7 + 2 + 1）∕2 ＝5 。
价层电子对构型为三角双锥，因配位原子数为2，说明价层电子对中有2对成键电子对和3对孤对电子，以3对孤对电子处在三角双锥的三角形平面上排斥能最小，所以I3-为直线型。
第十章共价键和分子间作用力本章教学要求掌握现代价键理论、杂化轨道理论熟悉共价键的本质、特征和类型，分子间作用力了解价层电子对互斥理论、分子轨道理论(chemical bond)。
化学键分为离子键(ionic bond)、共价键(covalent bond)和金属键(metallic bond)。
本章依据量子力学阐述共价键的现代理论，同时要介绍物质分子与分子之间比较弱的相互作用力，即分子间作用力(intermolecular force)，它包括范德华力(van der Waals force)和氢键(hydrogen bond)。
第一节现代价键理论1916年美国化学家路易斯(G.N. 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“共用”一对或多对电子，以便达到稀有气体原子最外层2或8电子层结构（路易斯结构），而生成稳定的分子。
例如：H·+ ·H →H∶H 或H－H分子中通过共用电子对连接的化学键称为共价键，也可用短横线表示。
该理论初步揭示了共价键与离子键的区别，能解释共价键的饱和性。
但不能解释一些分子的中心原子最外层电子数虽然少于或多于8仍能稳定存在的事实，如：也无法说明为什么共用互相排斥的两个带负电荷的电子能使原子成为稳定分子的本质原因。
直到量子力学建立以后，共价键的理论才开始发展。
一、氢分子的形成和共价键的本质* G.N. Lewis加州大学伯克利分校教授，Lewis提出共价键的电子理论对发展化学价理论奠定了基础；他还创造性地提出了酸碱电子理论。
他的研究生中先后有5人获得诺贝尔奖。
图氢分子是最简单的典型共价键分子。
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。
结果得到H 2分子形成的势能曲线，见图10-1。
当两个H 原子彼此远离时没有相互作用，它们的势能为零。
