分子结构及其性质讲解

孤对—孤对>孤对—成键>成键—成键
推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
• 确定中心原子的价层电子对数，判断电子对
的空间构型。
价层电子对数
1 2
中心原子的价电子数
配位原子提供的价电子数

离子电荷
负 正离 离子 子
在计算配位原子提供的价电子数时，H与卤素的每 个原子各提供一个价电子，氧或硫原子则可认为不 提供共用电子，即当氧、硫原子为配位原子时，配 位原子提供的价电子数为0。例如：
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§9.3 分子轨道理论（MO法）异 核双原子分子
分子轨道 同核双原子分子 异核双原子分子 原子轨道和分子轨道的对称性
分子轨道
A B AB
例：A原子提供 a原子轨道，B原子提供b原子轨
道。分子轨道理论认为它们结合时形成了分子
轨道，可采取原子轨道线性组合的方法求得分
子轨道的波函数：
I ca a cb b
BeCl2:(sp杂化)
2s
Be:
2p
2p
sp 2p
2s
2s
激发
sp杂化
NH3:(不等性杂N化)
NH 3
HNH 10718' H HH
sp 3杂化
4、离域键（大键）和共轭分子
（1）定域( localized)和离域( delocalized) ， C6H6，CH3CH＝CH2
140pm 140pm
H
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3.杂化轨道 杂化轨道: 同一原子中，能量相近的原 子轨道混合起来，形成成键能力更强的 新轨道。
杂化：上述过程叫杂化。
杂化轨道数：等于参加杂化的原子轨 道数目之和。
如： sp杂化—s+p 杂化轨道数=2
杂化轨道的组成：参加杂化的原子轨道
平均化。
如：sp：
s 2

p 2
s 2p
Sp2：
3

3
154pm CC
134
CC
C
120
C
O 128pm
O
O
O N OO
电子的离域
O3
NO3-
§9.2 价层电子对互斥理论(VSEPR 法)
价层电子对互斥理论的基本要点：
分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价 层电子对数。
价层电子对数是指σ键电子对与孤对电子。
价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。从价层 电子对间的斥力大小来看：
SO42中S的价层电子对数
6

0 2

2

4
• 根据斥力最小原则，价层电子与电子对空 构型关系如下：
价层电子 数
电子对空 间构型
2 直线型
3
4
平面三角 四面体 形
5
6
三角双锥 八面体
• 确定中心原子的孤对电子数，推断分子 的空间构型。
➢ 若中心原子的价层电子对全是σ键，电子对的空 间构型就是该分子的空间构型。如BeH2，BF3， CH4，PCl5，SF6分别为直线形、三角形、四面 体、三角双锥和八面体。
➢ 成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。
共价键特点：
➢ 饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可 与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成 键。
➢ 方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着 一定的方向结合。
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2. 共价键的键型
σ键：头碰头(s-s, s-p, p-p); s—s轨道成键：
ca a c b
分子轨道形成三原则：
能量相近 对称性匹配 最大重叠
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同核双原子分子：
第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N)
第二周期同核双原子分子：O2 (O,F)
N2的电子构型：
N2
(1s
)2
(1*s
)2
(
2s
)2
(
* 2s
杂化轨道的特征—角度分布图有大、小 头，有利于成键（提 高重叠程度）。
-
杂化类型：
sp3杂化 sp2杂化 sp杂化 不等性杂化
CH4:(sp3杂化)
2p
2s
C:
2p
2p
s p3
2s
2s
激发
sp3杂化
BF3:(sp2)杂化
2p
2s
2s
激发
2p
B: 2s
2p
s p2
sp2杂化
2p
排斥态 0
基态
O
74pm
R
H2分子形成过程能量 随核黄素间距变化示意图
1.2 价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论(VB法): ➢ 形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未
成对价电子用以成对。
A、B两原子各提供2个或3个未成对电子，且自 旋方向相反，则A、B两个原子可形成双键或三键。
A、B两原子的电子配对成键后，不能再与第三个 原子的电子配对成键。
分子结构及其性质讲解
分子
离子
原子
氢键 分子 静电力 共价键 间力 (离子键)
它们决定了物质的物理性质
化学键
分子或晶体中相邻原子（或离 子）间强烈的吸引作用。
离子键； 共价键； 金属键。
共价键
早期共价键理论是路易斯的共用电子 对理论。即:原子间靠共用电子对结合起 来的化学键是共价键。如：
各原子都满足了稀有气体的稳定结 构，形成了分子。
➢ 若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空 间构型将不同于电子对的空间构型。如，NH3分 子价层电子对数为4，电子对空间构型为四面体， 但分子的空间构型为三角锥，因为四面体的一 个顶点被孤对电子占据。
练习题:
解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子 的轨道杂化方式。
)2
(
2
p
)4
(
2
p
)2
或
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
2
p
)2
O2的电子构型：
O2
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2Fra Baidu bibliotek
p
)2
(
2
p
)4
(
* 2p
)2
或
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
p
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
但是像PCl5和SF6 ： 是没有稀有气体的稳定结构的。
§9.1 价键理论
共价键的本质与特点 共价键的键型 杂化轨道
1. 共价键的本质与特点
1.1 量子力学处理H2分子的结果
Heitler和London在用量子力学处理 H2分子形成过程中，得到H2分子能量E和 核间距R的关系曲线。如图所示:
E
s—p轨道成键：
p—p轨道成键：
•π键：肩并肩 (p-p, p-d)
p-dπ键
σ键，重叠程度大，较稳定； π键，重叠程度小，较活泼。 多重键中，必有一σ键，其余为π键。
•配位键：共用的一对电子由一个原子单独 提供的共价键。如：CO，NH4+， [Ag(NH3)2]+等。
C O
H
H N H