第二炮兵工程学院
★ 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、金属键第二炮兵工程学院
1.离子键与离子结构
1）离子键的形成与特性一、化学键第二炮兵工程学院
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。
第二炮兵工程学院
2）离子的电子层结构第二炮兵工程学院
2.共价键与离子结构
1）概述第二炮兵工程学院共价键形成的根本动力是：原子中电子能级
(体系能量 )在形成分子后，会进一步 降低,
AB B
原子 A 原子 B
分子
A
E
第二炮兵工程学院
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
（价键理论）
电子配对 分子轨道杂化理论
（指原子轨道杂化）
第二炮兵工程学院
研究原子结合形成分子的 理论方法,目前主要有两种：
价键 (Valence Bond Theory,VB)理论 和 分子轨道 (Molecule
Orbital Theory,MO)理论
MO的数学处理较容易,因此在理论化学界更受重视
但 MO物理图象不如 VB理论清晰,一般的化学工作者,从定性的角度,更易接受 VB理论的描述和结论
不过,VB理论尚不如 MO理论完善 (MO不是本课程的要求 )
这里只概略介绍 VB理论的基本思想和主要结论第二炮兵工程学院
2）价键理论,海特勒和伦敦二人提出原子的排斥态和基态的概念。随着量子力学的发展，进一步发展成为杂化轨道理论。
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 ）
（ 1）氢分子共价键的形成 —— 共价键的本质第二炮兵工程学院
E/kj.mol
EA
ES★ 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
能量曲线 R/pm
排斥态基态第二炮兵工程学院
4、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
（ 2 ）理论要点
1、自旋相反的单电子配对成键，有单电子的原子靠近时，
e以自旋相反的方式配对成键 —— 电子配对原理表明,有多少单电子,能形成多少个键?化学键的 饱和性
2、原子形成分子时，按电子云重叠最大的方向成键?化学键的 方向性
3、原子轨道同号重叠 ;价轨道能量接近原则 (都容易满足 )
第二炮兵工程学院
+ +
y
x
y
- +-
y
x
y
- -+ +
y
x
y
+ +
- -
二者都满足,最大重叠、同号重叠 。
键 (头对头 )
e云在核连线轴线上密度最大
键 (肩并肩 )
e云在与核连线垂直的平面上密度最大
ψ=-ψ,∵| ψ|2=|-ψ|2
第二炮兵工程学院
y
x
+ +
-
y
x
+ +
-
如上图等等,则不允许,异号 非最大重叠第二炮兵工程学院
（ 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
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
第二炮兵工程学院
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
第二炮兵工程学院
（ 4）共价键的类型
1） σ 键
2） π 键第二炮兵工程学院两种共价键的区别第二炮兵工程学院
119.3o 180o 120o 104.5o 107.3o 109.47o
如,SO2 CO2 C6H6 H2O NH3 CH4
第二炮兵工程学院
3） 杂化轨道理论既然在路易斯的基础上，结合轨道杂化理论采用量子力学的计算方法进一步发展为 VB（ 电子配对法 ） 法，其实，电子配对过程就是原子轨道杂化的过程，前者引起了后者，因此，必要对原子轨道的杂化过程作一了解。
1932年美国化学家鲍林提出了杂化轨道理论。
第二炮兵工程学院如 s与 p亚层的能量就接近，因此可杂化 s+px电子云定义,(原子在相互结合成键过程中,原来能量接近 )的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道,称为 杂化轨道 杂化
第二炮兵工程学院杂化轨道理论要点第二炮兵工程学院
sp杂化第二炮兵工程学院
sp2杂化第二炮兵工程学院杂化的类型有,
第二炮兵工程学院杂化轨道的形状第二炮兵工程学院如何判断 分子中原子是否杂化和采用何种杂化？ 原则是,
1,有机分子中 C原子都杂化,因为 C总是 4价而不是 2价
2,化学键数目超过中心原子的单电子数,也都杂化
3,实测几何构型与 VB理论预期不符合时,如 H2O,NH3；
记住这 2个特例,推断其它,举一反三第二炮兵工程学院
4、杂化轨道都形成?键因为,VB要求最大重叠，而除 s外,p只能头对头 [1个 ]
和 肩并肩 。 肩并肩要求轨道平行，而 1条杂化轨道一旦形成?键，其余并不具备 相互 平行的条件又因为两个原子之间只能有一个?键，所以中心原子与多少个其它原子相连接，必定有多少个?键，这便是杂化轨道的 数目我们已经十分清楚：对于等性杂化,sp,sp2,sp3分别有 2,3,4条杂化轨道 ；反之，有 2,3,4条杂化轨道，必然对应 sp,sp2,sp3杂化第二炮兵工程学院解,由于分子中 C1和 C2分别连接 4个和 3
个其它原子,因此杂化轨道数分别是 4和 3,从而
C1采取 sp3和 C2 sp2杂化,由此可以确定 C1周围的键角接近 109o28’; C2周围的键角接近 120o
分子形状如图所示,
H H| |
H? C1? C2? O|
H
C C
H
OH
H
H ~120o~109.5
o
例,判断 CH3CHO的结构式、各键角的近似值,画出分子形状示意图第二炮兵工程学院二、分子间力和氢键
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
第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院非极性分子之间 极性和非极性分子之间极性分子之间色散力 诱导力第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院三、高分子材料第二炮兵工程学院作业,P112练习题之 1（ 1.2.3）,2,3题本章小结知识要点：
测不准原理,原子核外电子运动的不确定性；
电子运动的特征：波粒二象性；
波函数表达的意义,原子轨道 （ 指核外电子可能出现的空间范围而不是轨迹 ） ；
四个量子数的符号和表示的意义,电子组态表示的意义；
多电子原子能级次序和能级交错,核外电子排布原则及方法,原子核外电子排布式及原子和离子的外层电子排布式,未成对电子数；
第二炮兵工程学院
核外电子排布和元素周期律间的关系,屏蔽效应和有效核电荷的确定方法,周期表的划分,理解元素金属性,非金属性的变化规律；
一些金属化合物合金 （ 混合物合金,固溶体合金 ）
的性质并了解其原因和应用；
原子的基态,激发态和能级跃迁,光谱分析,可见,
紫外和 X射线的能量高低；
化学键本质及特征,电负性概念 （ 用于区分离子键和共价键 ） ；
第二炮兵工程学院
分子轨道、成键轨道、反键轨道,σ键,π键，以及等性和不等性杂化、孤对电子等概念；
氢键的形成及其本质，色散力，化学键、氢键、分子间力在能量和作用方面的区别；
分子的三种能级及其和分子光谱的关系，红外光谱的应用；
重点内容：
电子云和原子轨道的概念；核外电子排布规律、化学键和分子间作用力和氢键。
★ 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、金属键第二炮兵工程学院
1.离子键与离子结构
1）离子键的形成与特性一、化学键第二炮兵工程学院
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。
第二炮兵工程学院
2）离子的电子层结构第二炮兵工程学院
2.共价键与离子结构
1）概述第二炮兵工程学院共价键形成的根本动力是：原子中电子能级
(体系能量 )在形成分子后，会进一步 降低,
AB B
原子 A 原子 B
分子
A
E
第二炮兵工程学院
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
（价键理论）
电子配对 分子轨道杂化理论
（指原子轨道杂化）
第二炮兵工程学院
研究原子结合形成分子的 理论方法,目前主要有两种：
价键 (Valence Bond Theory,VB)理论 和 分子轨道 (Molecule
Orbital Theory,MO)理论
MO的数学处理较容易,因此在理论化学界更受重视
但 MO物理图象不如 VB理论清晰,一般的化学工作者,从定性的角度,更易接受 VB理论的描述和结论
不过,VB理论尚不如 MO理论完善 (MO不是本课程的要求 )
这里只概略介绍 VB理论的基本思想和主要结论第二炮兵工程学院
2）价键理论,海特勒和伦敦二人提出原子的排斥态和基态的概念。随着量子力学的发展，进一步发展成为杂化轨道理论。
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 ）
（ 1）氢分子共价键的形成 —— 共价键的本质第二炮兵工程学院
E/kj.mol
EA
ES★ 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
能量曲线 R/pm
排斥态基态第二炮兵工程学院
4、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
（ 2 ）理论要点
1、自旋相反的单电子配对成键，有单电子的原子靠近时，
e以自旋相反的方式配对成键 —— 电子配对原理表明,有多少单电子,能形成多少个键?化学键的 饱和性
2、原子形成分子时，按电子云重叠最大的方向成键?化学键的 方向性
3、原子轨道同号重叠 ;价轨道能量接近原则 (都容易满足 )
第二炮兵工程学院
+ +
y
x
y
- +-
y
x
y
- -+ +
y
x
y
+ +
- -
二者都满足,最大重叠、同号重叠 。
键 (头对头 )
e云在核连线轴线上密度最大
键 (肩并肩 )
e云在与核连线垂直的平面上密度最大
ψ=-ψ,∵| ψ|2=|-ψ|2
第二炮兵工程学院
y
x
+ +
-
y
x
+ +
-
如上图等等,则不允许,异号 非最大重叠第二炮兵工程学院
（ 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
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
第二炮兵工程学院
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
第二炮兵工程学院
（ 4）共价键的类型
1） σ 键
2） π 键第二炮兵工程学院两种共价键的区别第二炮兵工程学院
119.3o 180o 120o 104.5o 107.3o 109.47o
如,SO2 CO2 C6H6 H2O NH3 CH4
第二炮兵工程学院
3） 杂化轨道理论既然在路易斯的基础上，结合轨道杂化理论采用量子力学的计算方法进一步发展为 VB（ 电子配对法 ） 法，其实，电子配对过程就是原子轨道杂化的过程，前者引起了后者，因此，必要对原子轨道的杂化过程作一了解。
1932年美国化学家鲍林提出了杂化轨道理论。
第二炮兵工程学院如 s与 p亚层的能量就接近，因此可杂化 s+px电子云定义,(原子在相互结合成键过程中,原来能量接近 )的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道,称为 杂化轨道 杂化
第二炮兵工程学院杂化轨道理论要点第二炮兵工程学院
sp杂化第二炮兵工程学院
sp2杂化第二炮兵工程学院杂化的类型有,
第二炮兵工程学院杂化轨道的形状第二炮兵工程学院如何判断 分子中原子是否杂化和采用何种杂化？ 原则是,
1,有机分子中 C原子都杂化,因为 C总是 4价而不是 2价
2,化学键数目超过中心原子的单电子数,也都杂化
3,实测几何构型与 VB理论预期不符合时,如 H2O,NH3；
记住这 2个特例,推断其它,举一反三第二炮兵工程学院
4、杂化轨道都形成?键因为,VB要求最大重叠，而除 s外,p只能头对头 [1个 ]
和 肩并肩 。 肩并肩要求轨道平行，而 1条杂化轨道一旦形成?键，其余并不具备 相互 平行的条件又因为两个原子之间只能有一个?键，所以中心原子与多少个其它原子相连接，必定有多少个?键，这便是杂化轨道的 数目我们已经十分清楚：对于等性杂化,sp,sp2,sp3分别有 2,3,4条杂化轨道 ；反之，有 2,3,4条杂化轨道，必然对应 sp,sp2,sp3杂化第二炮兵工程学院解,由于分子中 C1和 C2分别连接 4个和 3
个其它原子,因此杂化轨道数分别是 4和 3,从而
C1采取 sp3和 C2 sp2杂化,由此可以确定 C1周围的键角接近 109o28’; C2周围的键角接近 120o
分子形状如图所示,
H H| |
H? C1? C2? O|
H
C C
H
OH
H
H ~120o~109.5
o
例,判断 CH3CHO的结构式、各键角的近似值,画出分子形状示意图第二炮兵工程学院二、分子间力和氢键
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
第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院非极性分子之间 极性和非极性分子之间极性分子之间色散力 诱导力第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院三、高分子材料第二炮兵工程学院作业,P112练习题之 1（ 1.2.3）,2,3题本章小结知识要点：
测不准原理,原子核外电子运动的不确定性；
电子运动的特征：波粒二象性；
波函数表达的意义,原子轨道 （ 指核外电子可能出现的空间范围而不是轨迹 ） ；
四个量子数的符号和表示的意义,电子组态表示的意义；
多电子原子能级次序和能级交错,核外电子排布原则及方法,原子核外电子排布式及原子和离子的外层电子排布式,未成对电子数；
第二炮兵工程学院
核外电子排布和元素周期律间的关系,屏蔽效应和有效核电荷的确定方法,周期表的划分,理解元素金属性,非金属性的变化规律；
一些金属化合物合金 （ 混合物合金,固溶体合金 ）
的性质并了解其原因和应用；
原子的基态,激发态和能级跃迁,光谱分析,可见,
紫外和 X射线的能量高低；
化学键本质及特征,电负性概念 （ 用于区分离子键和共价键 ） ；
第二炮兵工程学院
分子轨道、成键轨道、反键轨道,σ键,π键，以及等性和不等性杂化、孤对电子等概念；
氢键的形成及其本质，色散力，化学键、氢键、分子间力在能量和作用方面的区别；
分子的三种能级及其和分子光谱的关系，红外光谱的应用；
重点内容：
电子云和原子轨道的概念；核外电子排布规律、化学键和分子间作用力和氢键。
