第一章 原子结构和分子结构第二节 化学键与分子结构第一章 原子结构和分子结构
第二节 化学键与分子结构一、电负性元素原子吸引电子能力大小的一个相对数值。
规定,Li=1.0 或 F=4.0
其他元素都与其相比较而得出相对值。
从教材表 1-5可以看出：
电负性的数值越 大,其原子吸引电子的能力越 强 ；
电负性的数值越 小,其原子吸引电子的能力越 弱 。
二、离子键
1.化学键：
分子或晶体中 直接相邻 的两个或多个原子或离子之间 强烈的相互作用 称为 化学键。
2.离子键,
以氯化钠的生成为例：
2Na + Cl2 = 2NaCl
化学键有离子键、共价键、金属键等。
即,Na(3s1 ) -e → Na +(2s22p6)
Cl(3s23p5) –e → Cl -(3s23p6)
Na+ + Cl- → Na + Cl-
注意：
正、负离子 一旦形成,它们之间既有吸引力又有排斥力。开始吸引力大于排斥力，
使两者逐趋靠近。 当吸引力 与 排斥力达到平衡状态时,整个体系的能量就将低到最低，
正、负离子之间即形成 了 稳定的化学键 。该类化学键就称为 离子键。
★ 离子键的 特点,
既无方向性，
又无饱和性。
三、共价键
1.共价键的形成两个氢原子相互靠近时的情形,
从上图可以看出：
在分子中只有自旋方向相反的 2个电子才能占据同样的空间轨道，才可成键。
共价键的本质,是原子轨道的重叠，
重叠程度越大该共价键就越稳定。
形成共价键应具备的条件是：
（ 1） 两原子中有未成对电子（单电子）
且其自旋方向必须相反。
（ 2） 两原子轨道要沿着最大重叠方向进行重叠，才能形成稳定的共价键（即最大重叠原理）。
2.共价键的特性
（ 2） 方向性在形成共价键时，成键电子的电子云重叠愈多，核间电子云密度愈大，形成的共价键愈牢固。
因此,共价键的形成尽可能沿着电子云密度最大的方向,这就是共价键的 方向性。
（ 1）饱和性由于只有自旋方向相反的未成对电子才能成键，因此 当一个电子和另一个电子配对后，能不能再跟第三个原子的电子配对成键。 这就是共价键的 饱和性。
3.共价键的类型
（ 1） σ 键,原子轨道以,头碰头,方式重叠形成的键，叫 σ 键 。
如 H2,HC1。
（ 2） π 键,原子轨道以,肩并肩,方式重叠形成的键，叫 π 键。
如,N2分子，
键型 重叠方式 对称情况 重叠程度 键能 化学活泼性
σ 头碰头 沿键轴方向圆柱形对称 大 大 不活泼
π 肩并肩 镜面反对称 小 小 活泼（易反应）
σ 键如,s—s s—px px—px
π 键如,py—py pz—pz
头碰头,形成 σ 键
肩并肩,形成 π 键重键情况,单键,σ 键重键：双键,σ 键 ＋ π 键叁键,σ 键 ＋ 2个 π 键
4.配位键,共用电子对由一个原子单独提供而形成的键，叫配位键。
配位键形成的条件：其中一个原子的价电子层有孤对电子，另一个原子的价电子层有可接受孤对电子的空轨道，如 CO,[NH4+]、
[H3N—Ag—NH3]+
例如氮分子的结构所有的双、叁键中，一个是 σ键，
其余的均为 π键；
σ键可单独存在，
π键不能单独存在。
σ 键 与 π 键的比较
σ键 π键参加成键的轨道 S,p 及各种杂化轨道 仅 p 轨道电子云重叠方式 头对头 肩并肩重叠程度及键能 大 小该键牢固否 牢固 不牢固沿键轴旋转键断裂否 不断裂 断裂
…… …… ……
根据价键理论，碳原子由 基态 获得能量变为 激发态后,4个单电子的能量是不相同的。但实验测得,在
CH4分子中,4个 C－ H键的键能相同，键长相等，键角均为 109.5°,分子为正四面体的空间构型。如何解释？
发现了问题：
同理，按价键理论解释 H2O和 NH3分子的形成时,∠ HOH和 ∠ NNH均应 90°,而实验测定值分别为 104.5° 和 108° ；当用价键理论解释多原子分子中价键的形成时遇到了困难时，
为了解释这些事实,泡林 (Pauling)于 1931
年在电子配对理论的基础上提出 杂化轨道理论 作为对价键理论的补充和发展
（二）杂化轨道理论
1.杂化轨道理论的要点
⑴ 该原子中不同类型的能量相近的原子轨道可能混合起来,重新组合成一组新的原子轨道 。
⑵ 同一原子中的 n个原子轨道参加杂化,只能得到 n个新的杂化轨道,且这些杂化轨道的能量相等 。
⑶ 杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力增强了,形成的分子更加稳定 。
⑷ 杂化轨道成键时均形成 σ 键 。
2.杂化轨道理论的过程杂化轨道理论认为,在同一原子中能量相近的不同类型的几条原子轨道混杂起来,重新组成同等数目的能量完全相同的杂化原子轨道 。 在原子形成分子的过程中,经过 激发,杂化,轨道重迭等过程,这就是杂化轨道理论的过程 。
(1)激发,
如在 CH4形成的分子时，碳原子欲与 4个氢结合，
必定要从 2s轨道的一个电子激发到 2pz轨道上，才有 4个未成对电子分别与四个氢结合成键。在成键过程中，激发和成键是同时发生的，从基态变为激发态所需的能量，可由形成更多的共价键而放出更多的能量来补偿。
(2)杂化,
处于激发态的几条不同类型的原子轨道进一步线性组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫杂化。杂化后形成的新轨道称为杂化轨道。
(3)轨道重叠,
杂化轨道的电子云分布更为集中，故杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力强。杂化轨道与其它原子成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理，原子轨道重叠愈多，形成的化合物愈稳定。化合物的空间构型也是由满足原子轨道最大重叠的方向决定的。
3.杂化轨道的类型和分子的空间构型
⑴ sp3杂化与甲烷分子的空间构型
sp3杂化轨道 ————甲烷
⑵ sp2杂化与 乙烯 分子的空间构型
sp2杂化轨道 ————乙烯、氟化硼乙烯分子
⑶ sp杂化与 乙炔 分子的空间构型
sp杂化轨道 ————乙炔、氯化铍（ BeCl2）
⑷ 不等性 杂化与 NH3和 H2O分子 结 构
① NH3的结构 --- sp3不等型杂化
② H2O的结构 ---sp3不等型杂化三
、
氢键水的缔合氢键.jpg
Shui5.jpg
形成氢键的条件：
（氢键通常用 X-H···Y来表示）
① X,Y为电负性大且原子半径较小的原子，如 F,O,N等。
② X-H···Y三原子在一条直线上注意,氢键不是化学键，
是分子间的力。
本次课基本要求
1,了解氢键的有关知识；
2,掌握离子键,共价键,杂化轨道理论等有关知识；
3,明确元素电负性的意义 。
思考题
1,离子键,共价键是怎样形成的？
2、共价键形成的条件是什么？为什么共价键具有方向性和饱和性，而离子键没有？
3、某化合物的分子是由原子序数为 6的原子和原子序数为 8的两个原子组成，它们形成的键是离子键还是共价键？是 σ 键还是
π 键？
4、指出下列分子的中心原子可能采用的杂化类型，预测分子的空间构型。
BCl 3 BeCl2 CCl4
本周实验内容实验四 分析天平称量练习请事先预习！
实验地点,实验楼一层西头 化学实验室时 间 实验班级周五 4－ 5节 动科周四晚 7,00 园林、生科以下为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
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讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
第二节 化学键与分子结构一、电负性元素原子吸引电子能力大小的一个相对数值。
规定,Li=1.0 或 F=4.0
其他元素都与其相比较而得出相对值。
从教材表 1-5可以看出：
电负性的数值越 大,其原子吸引电子的能力越 强 ；
电负性的数值越 小,其原子吸引电子的能力越 弱 。
二、离子键
1.化学键：
分子或晶体中 直接相邻 的两个或多个原子或离子之间 强烈的相互作用 称为 化学键。
2.离子键,
以氯化钠的生成为例：
2Na + Cl2 = 2NaCl
化学键有离子键、共价键、金属键等。
即,Na(3s1 ) -e → Na +(2s22p6)
Cl(3s23p5) –e → Cl -(3s23p6)
Na+ + Cl- → Na + Cl-
注意：
正、负离子 一旦形成,它们之间既有吸引力又有排斥力。开始吸引力大于排斥力，
使两者逐趋靠近。 当吸引力 与 排斥力达到平衡状态时,整个体系的能量就将低到最低，
正、负离子之间即形成 了 稳定的化学键 。该类化学键就称为 离子键。
★ 离子键的 特点,
既无方向性，
又无饱和性。
三、共价键
1.共价键的形成两个氢原子相互靠近时的情形,
从上图可以看出：
在分子中只有自旋方向相反的 2个电子才能占据同样的空间轨道，才可成键。
共价键的本质,是原子轨道的重叠，
重叠程度越大该共价键就越稳定。
形成共价键应具备的条件是：
（ 1） 两原子中有未成对电子（单电子）
且其自旋方向必须相反。
（ 2） 两原子轨道要沿着最大重叠方向进行重叠，才能形成稳定的共价键（即最大重叠原理）。
2.共价键的特性
（ 2） 方向性在形成共价键时，成键电子的电子云重叠愈多，核间电子云密度愈大，形成的共价键愈牢固。
因此,共价键的形成尽可能沿着电子云密度最大的方向,这就是共价键的 方向性。
（ 1）饱和性由于只有自旋方向相反的未成对电子才能成键，因此 当一个电子和另一个电子配对后，能不能再跟第三个原子的电子配对成键。 这就是共价键的 饱和性。
3.共价键的类型
（ 1） σ 键,原子轨道以,头碰头,方式重叠形成的键，叫 σ 键 。
如 H2,HC1。
（ 2） π 键,原子轨道以,肩并肩,方式重叠形成的键，叫 π 键。
如,N2分子，
键型 重叠方式 对称情况 重叠程度 键能 化学活泼性
σ 头碰头 沿键轴方向圆柱形对称 大 大 不活泼
π 肩并肩 镜面反对称 小 小 活泼（易反应）
σ 键如,s—s s—px px—px
π 键如,py—py pz—pz
头碰头,形成 σ 键
肩并肩,形成 π 键重键情况,单键,σ 键重键：双键,σ 键 ＋ π 键叁键,σ 键 ＋ 2个 π 键
4.配位键,共用电子对由一个原子单独提供而形成的键，叫配位键。
配位键形成的条件：其中一个原子的价电子层有孤对电子，另一个原子的价电子层有可接受孤对电子的空轨道，如 CO,[NH4+]、
[H3N—Ag—NH3]+
例如氮分子的结构所有的双、叁键中，一个是 σ键，
其余的均为 π键；
σ键可单独存在，
π键不能单独存在。
σ 键 与 π 键的比较
σ键 π键参加成键的轨道 S,p 及各种杂化轨道 仅 p 轨道电子云重叠方式 头对头 肩并肩重叠程度及键能 大 小该键牢固否 牢固 不牢固沿键轴旋转键断裂否 不断裂 断裂
…… …… ……
根据价键理论，碳原子由 基态 获得能量变为 激发态后,4个单电子的能量是不相同的。但实验测得,在
CH4分子中,4个 C－ H键的键能相同，键长相等，键角均为 109.5°,分子为正四面体的空间构型。如何解释？
发现了问题：
同理，按价键理论解释 H2O和 NH3分子的形成时,∠ HOH和 ∠ NNH均应 90°,而实验测定值分别为 104.5° 和 108° ；当用价键理论解释多原子分子中价键的形成时遇到了困难时，
为了解释这些事实,泡林 (Pauling)于 1931
年在电子配对理论的基础上提出 杂化轨道理论 作为对价键理论的补充和发展
（二）杂化轨道理论
1.杂化轨道理论的要点
⑴ 该原子中不同类型的能量相近的原子轨道可能混合起来,重新组合成一组新的原子轨道 。
⑵ 同一原子中的 n个原子轨道参加杂化,只能得到 n个新的杂化轨道,且这些杂化轨道的能量相等 。
⑶ 杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力增强了,形成的分子更加稳定 。
⑷ 杂化轨道成键时均形成 σ 键 。
2.杂化轨道理论的过程杂化轨道理论认为,在同一原子中能量相近的不同类型的几条原子轨道混杂起来,重新组成同等数目的能量完全相同的杂化原子轨道 。 在原子形成分子的过程中,经过 激发,杂化,轨道重迭等过程,这就是杂化轨道理论的过程 。
(1)激发,
如在 CH4形成的分子时，碳原子欲与 4个氢结合，
必定要从 2s轨道的一个电子激发到 2pz轨道上，才有 4个未成对电子分别与四个氢结合成键。在成键过程中，激发和成键是同时发生的，从基态变为激发态所需的能量，可由形成更多的共价键而放出更多的能量来补偿。
(2)杂化,
处于激发态的几条不同类型的原子轨道进一步线性组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫杂化。杂化后形成的新轨道称为杂化轨道。
(3)轨道重叠,
杂化轨道的电子云分布更为集中，故杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力强。杂化轨道与其它原子成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理，原子轨道重叠愈多，形成的化合物愈稳定。化合物的空间构型也是由满足原子轨道最大重叠的方向决定的。
3.杂化轨道的类型和分子的空间构型
⑴ sp3杂化与甲烷分子的空间构型
sp3杂化轨道 ————甲烷
⑵ sp2杂化与 乙烯 分子的空间构型
sp2杂化轨道 ————乙烯、氟化硼乙烯分子
⑶ sp杂化与 乙炔 分子的空间构型
sp杂化轨道 ————乙炔、氯化铍（ BeCl2）
⑷ 不等性 杂化与 NH3和 H2O分子 结 构
① NH3的结构 --- sp3不等型杂化
② H2O的结构 ---sp3不等型杂化三
、
氢键水的缔合氢键.jpg
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形成氢键的条件：
（氢键通常用 X-H···Y来表示）
① X,Y为电负性大且原子半径较小的原子，如 F,O,N等。
② X-H···Y三原子在一条直线上注意,氢键不是化学键，
是分子间的力。
本次课基本要求
1,了解氢键的有关知识；
2,掌握离子键,共价键,杂化轨道理论等有关知识；
3,明确元素电负性的意义 。
思考题
1,离子键,共价键是怎样形成的？
2、共价键形成的条件是什么？为什么共价键具有方向性和饱和性，而离子键没有？
3、某化合物的分子是由原子序数为 6的原子和原子序数为 8的两个原子组成，它们形成的键是离子键还是共价键？是 σ 键还是
π 键？
4、指出下列分子的中心原子可能采用的杂化类型，预测分子的空间构型。
BCl 3 BeCl2 CCl4
本周实验内容实验四 分析天平称量练习请事先预习！
实验地点,实验楼一层西头 化学实验室时 间 实验班级周五 4－ 5节 动科周四晚 7,00 园林、生科以下为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
讯问者，智之本；
思虑者，智之道也。
—— 询问，是增长智慧的根本；
思考，是增长智慧的途径。
基础部 刘修堂现在为答疑时间，
有问题请举手示意。
