第 6章化学键与分子结构
★ 化学键 —— 分子或晶体中相邻原子或离子间的强烈吸引作用力
★ 化学键的基本类型：
离子建、共价键、金属键主讲：甘孟瑜
6.1 离子键和离子结构
1,离子键的形成
NaCl分子：
11Na (X=1.01) 1s2 2s2 2p6 3s1
17Cl (X=3.16) 1s2 2s2 2p6 3s2
3p5
离子键 —— 正负离子间通过静电作用力而形成的化学键。
Na+ 1s2 2s2 2p6
Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
2,离子键的特征
★ 离子键的本质是静电作用力，只 有电负性相差较大的元素之间才能形成离子键。
★ 离子键是极性键。
★ 离子键无方向性，无饱和性。
6.2 共价键与分子结构
H2 Cl2 N2 HCl H2O --------
1,Lewis 共价键概念 ——共用电子对例 Cl2,
17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
C2H2：
6C 1s2 2s2 2p2
BF3：
9F 1s2 2s2 2p5
5B 1s2 2s2 2p1
Cl─ Cl
H-C ≡C-H
F
│B
╱ ╲F F
共价键理论价键理论杂化轨道理论价层电子对互斥理论分子轨道理论
6.2.1 价键理论
两个氢原子的 1s电子自旋方向相同 (推斥态 )
两个氢原子的 1s电子自旋方向相反 （ 基态 ）
E/kj.mol
EA
ES
能量曲线 R/pm
（ 1）氢分子共价键的形成 ——共价键的本质
★ 共价键 —— 原子之间由于成键电子的原子轨道发生重叠而形成的化学键
r = 74pm
(a0 = 53pm)
Es = -458 kj·mol-1
（ 2）价键理论要点
具有自旋反向的未成对电子的原子接近时,
可因原子轨道的重叠而形成共价键 。
——电子配对原理
一个电子与另一个自旋反向的电子配对成键后,
不能再与第三个电子配对成键 。
原子轨道重叠程度越大,共价键越牢固 。
——原子轨道最大重叠原理例,H2 ↑↓
H ↑
H3 ×
（ 3）共价键的特征
饱和性 ——一个电子与另一个自旋反向的电子配对后，
不能再与第三个电子配对成
共价键的极性极性共价键 ——成键原子的电负性不同共价键 HCl H2
非极性共价键 ——成键原子的电负性相同
H2 Cl2
方向性 ——沿轨道的伸展方向重叠,同号重叠例 H2S 16S,3s2 3p4
H,1s1
↑↓ ↑ ↑
↑↓ 3px 3py 3pz
3s
（ 4）共价键的类型
1） σ键
2） π键
（ 5） 共价键的键能定义,在 298K和 100kpa条件下，气态分子,断开 1mol化学键所需的能量
键能是一个平均值例 H2O,O-H的键能
H2O(g) = H (g) + OH (g) E = 502kj·mol-1
OH(g) = H（ g） + O (g) E = 426kj·mol-1
O-H,E = 465kj·mol-1
应用键能可以估算化学反应的能量变化
O
╱ ╲
H H
H H
C + 2O=O = O=C=O + 2 O
H H H H
例 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
反应物 E = 1660kj + 996kj 生成物 E = 1596kj +
1860kj
= 2656kj = 3456kj
反应总能量变化 = 3456kj – 2656kj =800kj
键能 4× 415kj 2× 498kj 2× 798kj 4× 465kj
6.2.2 杂化轨道理论
sp2杂化乙烯分子
sp杂化不等性杂化
6.4 分子间作用力和氢键
1,分子间作用力：色散力,诱导力,取向力特点,（ 1） 本质 ——弱的静电引力
（ 2） 分子间作用力较弱分子间力＜ 10 kj·mol-1
共价键键能,102 kj·mol-1
离子键晶格能,102~103 kj·mol-1
（ 3） 分子间力作用范围 5× 10-10pm
2,氢键氢键的形成
H2O O的电负性 = 3.5
H的电负性 = 2.1
例 F—H F
N—H O
氨基酸 —C=O
╲ NH—
氢键表示为 X—H Y
由氢原子参与成键的特殊形式的分子间作用力 。
★ 化学键 —— 分子或晶体中相邻原子或离子间的强烈吸引作用力
★ 化学键的基本类型：
离子建、共价键、金属键主讲：甘孟瑜
6.1 离子键和离子结构
1,离子键的形成
NaCl分子：
11Na (X=1.01) 1s2 2s2 2p6 3s1
17Cl (X=3.16) 1s2 2s2 2p6 3s2
3p5
离子键 —— 正负离子间通过静电作用力而形成的化学键。
Na+ 1s2 2s2 2p6
Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
2,离子键的特征
★ 离子键的本质是静电作用力，只 有电负性相差较大的元素之间才能形成离子键。
★ 离子键是极性键。
★ 离子键无方向性，无饱和性。
6.2 共价键与分子结构
H2 Cl2 N2 HCl H2O --------
1,Lewis 共价键概念 ——共用电子对例 Cl2,
17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
C2H2：
6C 1s2 2s2 2p2
BF3：
9F 1s2 2s2 2p5
5B 1s2 2s2 2p1
Cl─ Cl
H-C ≡C-H
F
│B
╱ ╲F F
共价键理论价键理论杂化轨道理论价层电子对互斥理论分子轨道理论
6.2.1 价键理论
两个氢原子的 1s电子自旋方向相同 (推斥态 )
两个氢原子的 1s电子自旋方向相反 （ 基态 ）
E/kj.mol
EA
ES
能量曲线 R/pm
（ 1）氢分子共价键的形成 ——共价键的本质
★ 共价键 —— 原子之间由于成键电子的原子轨道发生重叠而形成的化学键
r = 74pm
(a0 = 53pm)
Es = -458 kj·mol-1
（ 2）价键理论要点
具有自旋反向的未成对电子的原子接近时,
可因原子轨道的重叠而形成共价键 。
——电子配对原理
一个电子与另一个自旋反向的电子配对成键后,
不能再与第三个电子配对成键 。
原子轨道重叠程度越大,共价键越牢固 。
——原子轨道最大重叠原理例,H2 ↑↓
H ↑
H3 ×
（ 3）共价键的特征
饱和性 ——一个电子与另一个自旋反向的电子配对后，
不能再与第三个电子配对成
共价键的极性极性共价键 ——成键原子的电负性不同共价键 HCl H2
非极性共价键 ——成键原子的电负性相同
H2 Cl2
方向性 ——沿轨道的伸展方向重叠,同号重叠例 H2S 16S,3s2 3p4
H,1s1
↑↓ ↑ ↑
↑↓ 3px 3py 3pz
3s
（ 4）共价键的类型
1） σ键
2） π键
（ 5） 共价键的键能定义,在 298K和 100kpa条件下，气态分子,断开 1mol化学键所需的能量
键能是一个平均值例 H2O,O-H的键能
H2O(g) = H (g) + OH (g) E = 502kj·mol-1
OH(g) = H（ g） + O (g) E = 426kj·mol-1
O-H,E = 465kj·mol-1
应用键能可以估算化学反应的能量变化
O
╱ ╲
H H
H H
C + 2O=O = O=C=O + 2 O
H H H H
例 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
反应物 E = 1660kj + 996kj 生成物 E = 1596kj +
1860kj
= 2656kj = 3456kj
反应总能量变化 = 3456kj – 2656kj =800kj
键能 4× 415kj 2× 498kj 2× 798kj 4× 465kj
6.2.2 杂化轨道理论
sp2杂化乙烯分子
sp杂化不等性杂化
6.4 分子间作用力和氢键
1,分子间作用力：色散力,诱导力,取向力特点,（ 1） 本质 ——弱的静电引力
（ 2） 分子间作用力较弱分子间力＜ 10 kj·mol-1
共价键键能,102 kj·mol-1
离子键晶格能,102~103 kj·mol-1
（ 3） 分子间力作用范围 5× 10-10pm
2,氢键氢键的形成
H2O O的电负性 = 3.5
H的电负性 = 2.1
例 F—H F
N—H O
氨基酸 —C=O
╲ NH—
氢键表示为 X—H Y
由氢原子参与成键的特殊形式的分子间作用力 。
