第九章共價鍵與分子結(jié)構(gòu)

第九章共價鍵與分子結(jié)構(gòu)第1頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容有:●共價鍵和共價化合物●分子間作用力和氫鍵刪減內(nèi)容：p184~187四、價層電子對互斥理論第2頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月●原子間的結(jié)合方式及結(jié)合力（化學(xué)鍵）化學(xué)鍵:分子或晶體中相鄰兩原子或離子間的強烈作用力。物質(zhì)的性質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)分子的性質(zhì)●分子間的結(jié)合方式及結(jié)合力（分子間力）第3頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月﹡正負離子間靠靜電作用形成的化學(xué)鍵化學(xué)鍵（chemicalbond)

☆金屬鍵(metallicbond)

○共價鍵（covalentbond)

離子鍵(ionicbond)﹡○

原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵☆

通過自由電子將金屬原子和金屬離子聯(lián)系在一起的作用力。第4頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)共價鍵和共價化合物(covalentbondandcovalentcompounds)第5頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月

化學(xué)鍵離子鍵

共價鍵

金屬鍵經(jīng)典共價理論現(xiàn)代共價理論（Lewis)

現(xiàn)代價鍵理論分子軌道理論（VB法）（MO法）雜化軌道理論（HO法）VB法的補充第6頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月◎Lewis經(jīng)典的共價鍵理論：1.共價鍵是由成鍵原子雙方各提供電子組成共用電子對所形成的。2.成鍵后,提供電子的原子一般都達到稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)，外圍電子數(shù)=8。第7頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月Lewis的經(jīng)典共價理論：成功：初步揭示共價鍵與離子鍵的區(qū)別。H·+·Cl:H:Cl:(H-Cl)

··········……:N·+·N::NN:(NN)··≡不足：①無法解釋電子配對成鍵原因。②無法說明一些共價分子的中心原子最外電子數(shù)＜8(BF3)或＞8(PCl5)仍相當(dāng)穩(wěn)定。③無法說明共價鍵的特性：

方向性和飽和性。第8頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月1927年海特勒（Heitler）和倫敦（London）用量子力學(xué)處理H2分子結(jié)構(gòu)，提示了共價鍵的本質(zhì)。

鮑林（Pauling）等現(xiàn)代價鍵理論（VB法）Muiliken等分子軌道理論（MO法）雜化軌道理論（HO法）1916年Lewis經(jīng)典價鍵理論第9頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)氫分子的形成：74.3pmr(pm)圖9-1兩個氫原子接近時的能量變化曲線（基態(tài)）基態(tài)實驗值理論值基態(tài)：電子云密集區(qū)形成穩(wěn)定共價鍵E(kJ·mol-1）0■當(dāng)相互靠近的兩個氫原子中的單電子自旋方向相反時

一、現(xiàn)代價鍵理論(VB法）（modernvalencebondtheory)電子配對法第10頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）氫分子的形成

關(guān)于能量零點線：當(dāng)兩個H原子相距很遠時，相互間的吸引和排斥可忽略。這時系統(tǒng)的能量等于兩個獨立的H原子能量之和（作為能量的相對零點）。當(dāng)兩個H原子從遠處接近時，體系的總能量會發(fā)出變化，會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：基態(tài)和排斥態(tài)。第11頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月r(pm)圖9-2兩個氫原子接近時的能量變化曲線（排斥態(tài)）排斥態(tài)：電子云稀疏區(qū)不能成鍵E(kJ·mol-1）0排斥態(tài)■當(dāng)相互靠近的兩個氫原子中的單電子自旋方向相同時ψ20第12頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月n=1,l=0,m=0,si

=+1/2n=1,l=0,m=0,si

=-1/2可配對成鍵

若兩個H原子的si同為+1/2（或-1/2），則不能配對成鍵?！纠?-5】兩個H原子所處狀態(tài)第13頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月綜上所述：量子力學(xué)對H2分子的處理表明：

H2形成是兩個H原子1s軌道重疊的結(jié)果。共價鍵的本性是電性的。但這種結(jié)合力是兩核間電子云密集區(qū)對兩核的吸引力（成鍵電子在兩核間出現(xiàn)的概率大），而不是正負離子間的庫侖引力?！嗨煌谝话愕撵o電作用。把對H2分子的研究結(jié)果到其他體系，可歸納出現(xiàn)代價鍵理論。推廣第14頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）現(xiàn)代價鍵理論的基本要點1、共價鍵形成的主要條件兩原子接近時，只有自旋方向相反的未成對電子（即單電子）可以相互配對（兩原子軌道有效重疊）使電子云密集于兩核間，系統(tǒng)能量降低，形成穩(wěn)定共價鍵。第15頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月2、共價鍵的飽和性自旋方向相反的單電子(未成對電子)配對形成共價鍵之后，就不能再與其他單電子配對。

每個原子形成共價鍵的數(shù)目受到原子內(nèi)未成對電子數(shù)的限制?！纠?-6】8O1s22s22p42s22p4末成對電子數(shù)2∴H2O√H2OCl×第16頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月3、共價鍵的方向性：共價鍵的形成將盡可能沿著原子軌道最大程度重疊的方向進行。重疊越多，核間電子云密集，形成共價鍵越牢固。

—原子軌道最大重疊原理第17頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)最大重疊現(xiàn)代價鍵理論(b)、(c)非最大重疊第18頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）共價鍵的類型與特征

σ鍵π鍵：重疊方式兩原子成鍵軌道沿鍵軸方向“頭碰頭”沿鍵軸方向“肩并肩”重疊部分沿鍵軸呈圓柱形對稱分布通過一個鍵軸的平面呈鏡面反對稱特征（1）重疊程度大（2）牢固（3）可單獨存在（1）重疊程度?。?）易斷開活潑性強（3）不能單獨存在，只能與σ鍵共存。第19頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月“頭碰頭”重疊—σ鍵x++s++s+s-spx++s-pxx++-+px-px-+x++--+-■特點：重疊程度大,牢固,可單獨存在+-spxpx第20頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月“肩并肩”重疊—π鍵+pz–pz(或py-py)++--x+-+-pz■特點：重疊程度小,易斷開,與σ共存。pz第21頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-7】N2分子的形成：N

N

2s2px2py2pz

2s2px2py2pz

σππ第22頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代價鍵理論第23頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月◎π鍵易斷開，不能單獨存在，只能與σ鍵共存于具有雙鍵或叁鍵的分子中，

◎σ鍵比π鍵牢固，σ鍵是構(gòu)成分子的骨架,能單獨存在于兩原子間，以共價結(jié)合的兩原子間一定并且只能有一個σ鍵。

例：NN

πσπ共價單鍵：σ共價雙鍵：1個σ，1個π共價叁鍵：1個σ，2個π第24頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月◎配位共價鍵（共價鍵的一個特例）◆定義：在成鍵的兩原子中，由一方單獨提供孤對電子進入另一方的價層空軌道共用所形成的共價鍵?！粜纬蓷l件（1）一個原子的價電子層有孤對電子。（2）另一個原子的價電子層有空軌道。根據(jù)共用電子對來源不同,可分為:共價鍵正常共價鍵配位共價鍵第25頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-8】

NH4+的結(jié)構(gòu)式為（σ配位鍵）[]+

HHNHH現(xiàn)代價鍵理論NH3+H+NH4+第26頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-9】CO分子

2s2px2py2pz

2s2px2py2pz

C

O(π配位鍵)：CO:σπLσπ現(xiàn)代價鍵理論第27頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鍵參數(shù)表征化學(xué)鍵性質(zhì)的物理量◎鍵能：化學(xué)鍵的平均解離能，鍵能愈大，鍵愈牢固。

◎鍵長：分子中兩成鍵原子的核間平衡距離。鍵長愈短，鍵愈牢固。單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞叁鍵鍵長第28頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月◎鍵角：分子中同一原子形成的化學(xué)鍵之間的夾角。反應(yīng)分子空間構(gòu)型的一個主要參數(shù)。Cl－Be－ClV形結(jié)構(gòu)直線形結(jié)構(gòu)

OHH104。45’鍵角鍵長確定分子空間構(gòu)型180。第29頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月◎鍵的極性：由成鍵原子的電負性不同引起HCl分子正負電荷重心重合正負電荷重心不重合

H2分子HH非極性共價鍵極性共價鍵第30頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月電負性差值鍵性0非極性共價鍵0～1.7極性共價鍵＞1.7離子鍵成鍵原子的電負性差值會引起化學(xué)鍵的變化第31頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)現(xiàn)代價鍵理論（VB法）（2）解釋了共價鍵的方向性和飽和性。（3）但不能解釋分子的空間構(gòu)型（1）用簡明的“電子配對”概念闡明了共價鍵的形成。第32頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月例:基態(tài)6C,1s22s22px12py1,未成對電子數(shù)2按VB法只能形成2個共價鍵，中心原子有四個等同C—H鍵。但事實上，CH4是正四面體構(gòu)型，+4？第33頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月三、軌道雜化理論（hybridorbitaltheory,簡稱HO法）（一）軌道雜化理論創(chuàng)立背景（二）軌道雜化理論基本要點1、軌道雜化和雜化軌道在成鍵過程中，同一原子中的幾個能量相近的原子軌道可進行組合，重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等的新的原子軌道?！蜻^程—軌道雜化◎新軌道—雜化軌道第34頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月2、等性雜化與不等性雜化等性雜化：只含單電子的原子軌道或全由不含電子的空軌道參加的雜化。新軌道成分，能量相同。不等性雜化：含有孤對電子的軌道參加雜化。新軌道能量，成分不完全相同。根據(jù)參加雜化的原子軌道不同，雜化可分成各種類型：spsp2sp3dsp2···第35頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月3、雜化軌道提高成鍵能力雜化軌道的角度波函數(shù)在某個方向的值比雜化前大得多（從角度分布圖形可看出），更有利于原子軌道間最大程度的重疊，提高了成鍵能力。其大小順序為：s＜p＜sp＜sp2＜sp3原子軌道雜化后，其角度分布發(fā)生了變化。第36頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月+xy+-xy+spxy+雜化-+-+-(b)兩個sp雜化軌道(a)sp雜化過程圖9-6sp雜化的過程和雜化軌道雜化軌道理論第37頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月4、雜化軌道之間力圖在空間取得最大夾角分布，使體系能量降低。不同類型的雜化軌道夾角不同分子的空間構(gòu)型不同第38頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）雜化軌道理論的應(yīng)用s-p型雜化{按雜化軌道種類分按雜化軌道能量分{sp雜化sp2雜化sp3雜化{等性雜化不等性雜化第39頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-1】解釋BeCl2分子空間構(gòu)型---sp雜化4Be的外層電子排布：2s2已知實驗事實：有2個等同的Be—Cl鍵鍵角180。直線形分子雜化軌道理論第40頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月BeCl2分子空間構(gòu)型—等性sp雜化（基態(tài)）2p2s（激發(fā)態(tài)）sp2p（雜化態(tài)）2個sp雜化軌道（化合態(tài)）2p

sp—p

σ2p2s激發(fā)與2個Cl的3p軌道重疊成鍵雜化第41頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月BeCl2的空間構(gòu)型—sp雜化BeClCl180°++--Besp圖9-7BeCl2分子構(gòu)型和sp雜化軌道的空間取向直線形Cl3p-+Cl3p-+第42頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-2】解釋BF3的空間構(gòu)型—sp2雜化5B2s22p1已知實驗事實：3個B—F鍵等同鍵角120。平面三角形第43頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月BF3分子空間構(gòu)型—等性sp2雜化（基態(tài)）（激發(fā)態(tài)）（雜化態(tài)）3個sp2雜化軌道（化合態(tài)）激發(fā)與3個F的2p軌道重疊成鍵2p2spsp2—p

σ雜化sp2p2p2s第44頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月++--+-B圖9-8sp2雜化軌道的空間取向和BF3分子構(gòu)型BFFF120°平面三角形sp2--pσsp2--pσ雜化軌道理論F-+F+-F+-第45頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-3】解釋CH4分子空間構(gòu)型—sp3雜化6C2s22p2已知實驗事實：：4個C—H鍵等同鍵角109。28，正四面體第46頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4分子空間構(gòu)型—等性sp3雜化（基態(tài)）（激發(fā)態(tài)）（雜化態(tài)）4個sp3雜化軌道（化合態(tài)）

2p2s激發(fā)與4個H的1s軌道重疊成鍵2s2p雜化Sp3雜化sp3—p

σ第47頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月正四面體雜化軌道理論第48頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月NH3:7N的外層電子排布2s22p3已知實驗事實：分子中三個N—H鍵鍵角107。18，空間構(gòu)型為三角錐形【例9-4】解釋NH3和H2O分子的空間構(gòu)型不等性sp3雜化第49頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月NH3分子的空間構(gòu)型—不等性sp3雜化不等性sp3雜化（基態(tài)）（雜化態(tài)）（化合態(tài)）※孤對電子不參加成鍵雜化與三個H原子的1s軌道重疊成鍵2p2ssp3—s

σ孤對電子第50頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月NHHH圖9-12NH3分子結(jié)構(gòu)示意圖◆不等性雜化——參加雜化的軌道含孤對電子107°18，空間構(gòu)型三角錐形孤對電子第51頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月H2O分子的空間構(gòu)型—不等性SP3雜化8O2s22p4已知實驗事實：分子中2個O—H鍵鍵角104。45，空間構(gòu)型V字形第52頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月H2O分子的空間構(gòu)型—不等性sp3雜化不等性sp3雜化（基態(tài)）（雜化態(tài)）（化合態(tài)）※孤對電子不參加成鍵雜化與二個H原子的1s軌道重疊成鍵sp3—s

σ2p2s孤對電子第53頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月OHH圖9-12H2O分子結(jié)構(gòu)示意圖孤對電子空間構(gòu)型V形104°45，第54頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月雜化類型

spsp2sp3參與雜化的1個s1個s1個s

原子軌道1個p2個p3個p雜化軌道數(shù)234

雜化軌道夾角

180。120。109。28，空間構(gòu)型直線形平面三角形正四面體實例

BeCl2BF3CH4

HgCl2BCl3SiH4NH4+

··················sp型組合成的三種等性雜化第55頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月雜化類型不等性sp3參與雜化的1個s(孤)1個s(孤)

原子軌道3個p3個p(其中一個孤)雜化軌道數(shù)44

雜化軌道夾角

107。18，104。45，空間構(gòu)型

三角錐形V字形實例

NH3H2OPH3H2Ssp型組合成的不等性雜化第56頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)現(xiàn)代價鍵理論（VB法）雜化軌道理論（HO法）現(xiàn)代價鍵理論（VB法）用電子配對概念闡明了共價鍵的形成解釋了共價鍵的方向性和飽和性。雜化軌道理論（HO法）解釋了軌道成鍵能力和分子的空間構(gòu)型豐富和發(fā)展了VB法，事實上仍屬于VB法局限性：立足成鍵原子間的相互配對，無法說明某些分子的整體性質(zhì)。第57頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代價鍵理論無法解釋某些分子的整體性質(zhì)，例：O2的順磁性8O1s22s22px22py12pz1····按VB法:O2:OO:σπ分子中電子全部配對，沒有成單電子反磁性物質(zhì)但磁性測定：分子中有2個成單電子O2分子是順磁性物質(zhì)。

如何解釋?用1932年Mulliken等人提出的分子軌道理論。第58頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月主要是由其中電子的自旋引起的。通常，在反磁性物質(zhì)中電子都已成對，在順磁性物質(zhì)中則含有成對單子。關(guān)于物質(zhì)的磁性第59頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代價鍵理論無法解釋某些分子的整體性質(zhì)，例：O2的順磁性8O1s22s22px22py12pz1····按VB法:O2:OO:σπ分子中電子全部配對，沒有成單電子反磁性物質(zhì)但磁性測定：分子中有2個成單電子O2分子是順磁性物質(zhì)。

如何解釋?用1932年Mulliken等人提出的分子軌道理論。第60頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月主要是由其中電子的自旋引起的。通常，在反磁性物質(zhì)中電子都已成對，在順磁性物質(zhì)中則含有成對單子。關(guān)于物質(zhì)的磁性第61頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月五、分子軌道理論（molecularorbitaltheory）簡稱MO法

（一）MO法的基本要點

基本立足點：原子在形成分子時，所有電子都有貢獻，分子中的電子不再從屬于某個原子，而是在整個分子空間范圍內(nèi)運動?！獜娬{(diào)分子的整體性。第62頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月1、分子波函數(shù)ψ稱為分子軌道。分子中每個電子的空間運動狀態(tài)都可用一個分子波函數(shù)ψ（即分子軌道）來描述。原子軌道與分子軌道的區(qū)別

原子軌道(AO)分子軌道(MO)（1）單核系統(tǒng)多核系統(tǒng)（2）名稱：s,p,d,fσ,π,δ有相應(yīng)的能量和形狀ψ2表示電子在空間各處出現(xiàn)的概率密度第63頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月2、分子軌道是由組成分子的原子軌道線性組合而成。(Linearcombinationofatomicorbitals,LCAO)◎組合產(chǎn)生的分子軌道，按能量高低可分為:成鍵分子軌道：能量＜原來的原子軌道

σ，π······

反鍵分子軌道：能量＞原來的原子軌道

σ﹡，π﹡······

非鍵分子軌道：能量=原來的原子軌道第64頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月1sa1sb兩個原子軌道兩種組合方式兩個分子軌道E波瓣符號相反位相不相符++-+-σ*s-s++++σs-s波瓣符號相同位相相符圖S-S軌道的線性組合◎組合前后軌道總數(shù)不變，且成鍵分子軌道和反鍵分子軌道成對產(chǎn)生。H2分子第65頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月3、原子軌道組合成分子軌道時，必須遵守三大原則。對稱性匹配原則能量相近原則最大重疊原則｝在符合原則①的前提下，決定MO組合效率的問題。首要！決定有無組成MO的可能。第66頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月將兩個原子軌道的角度分布圖進行的兩個對稱操作：旋轉(zhuǎn)和反映。（a)旋轉(zhuǎn):觀察AO繞鍵軸（x軸）旋轉(zhuǎn)180。若空間位置，形狀，波瓣符號均未變。旋轉(zhuǎn)具有對稱性若空間位置，形狀不變，但符號變了。旋轉(zhuǎn)具反對稱性①對稱性匹配原則只有對稱性匹配的原子軌道才能組成分子軌道。先第67頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)反映：觀察AO對包含鍵軸的某一平面(xyorxz)進行反映（即照鏡子）。具有鏡面對稱若空間位置，形狀未變，但波瓣符號了。具有鏡面反對稱若空間位置，形狀，波瓣符號均未變。第68頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月則兩者屬對稱性匹配。注意◎?qū)ΨQ性匹配的判斷：能組合成分子軌道若兩個原子軌道對(a)旋轉(zhuǎn)(b)反映這兩個對稱操作均為對稱或均為反對稱，旋轉(zhuǎn)和反映兩個判據(jù)缺一不可。第69頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月若一個AO對對稱操作是對稱，而另一個AO對同一對稱操作是反對稱，則二者屬對稱性不匹配。不能組合成分子軌道◎?qū)ΨQ性不匹配的判斷：第70頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月圖9-12s原子軌道和px原子軌道對稱性匹配示意圖s,px軌道繞x軸旋轉(zhuǎn)180。

，其空間位置形狀和波瓣符號均未變，對旋轉(zhuǎn)具有對稱性。+第71頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月s,px軌道對包含鍵軸的xy平面上下的空間位置，形狀和波瓣符號均未變，對xy平面的反映具有對稱性。圖9-12s原子軌道和px原子軌道對稱性匹配示意圖+第72頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論s,px軌道同號重疊為對稱性匹配s,px軌道異號重疊

也屬對稱性匹配

圖9-12s原子軌道和px原子軌道對稱性匹配示意圖+第73頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月對旋轉(zhuǎn)和反映這兩個對稱操作，圖9-14s原子軌道和pz原子軌道對稱性不匹配示意圖∴s,pz原子軌道屬對稱性不匹配。s軌道具對稱性，pz軌道具反對稱性第74頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（對xy平面）（對x軸）σ分子軌道π分子軌道※符合對稱性匹配原則的幾種常見AO組合:s-s,s-px,px-

pxpy-py,pz-pz成鍵MO反鍵MO同號波函數(shù)疊加(即++重疊或--重疊)異號波函數(shù)疊加(即+-重疊)◆組合方式σ、πσ*、π*第75頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月++++++-+-Eσs-sσ*s-sss++++++Eσs-pσ*s-pspx-+-+-+-異號同號異號同號圖9-16s-s,s-px原子軌道線性組合(對x軸)成分子軌道示意圖

第76頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月+Eπp-pπ*p-ppy-異號同號+++-Eσp-pσ*p-p異號同號-+-+-+--+-++-Py-++-+-+++-+--+pxpx圖9-16px-px,py-py原子軌道線性組合(對x軸)成分子軌道示意圖第77頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月3、原子軌道組合成MO必須遵循的三大原則（1）對稱性匹配原則（2）能量相近原則：在對稱性匹配的AO中，只有能量相近的AO才能有效的組成MO，而且能量愈相近愈好。第78頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月原子軌道類型軌道能量(kJ/mol)H1s-1312■從對稱性匹配來看，H的1s均可與F的1s、2s、2p組成分子軌道。F1s-6718F2s-3871F2p-1797■從能量近似原則來看，H的1s只可與F的2p組成分子軌道。即通過σs-px單鍵形成HF分子?！纠?-14】第79頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）軌道最大重疊原則:兩個符合對稱性匹配原則的AO線性組合時，重疊程度越大，MO能量越低，成鍵的穩(wěn)定性越大。3、原子軌道組合成MO必須遵循的三大原則（1）對稱性匹配原則（2）能量相近原則：在對稱性匹配的AO中，只有能量相近的AO才能有效的組成MO，而且能量愈相近愈好。第80頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電子在分子軌道中的排布遵守:鮑利不相容原理，能量最低原理和洪特規(guī)則。（這與電子在原子軌道中的排布相似）（一）MO法的基本要點1.分子軌道波函數(shù)ψ稱為分子軌道。3.原子軌道組合成MO必須遵循的三大原則。2.分子軌道是由組成分子的原子軌道線組合而成。第81頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月■第二周期元素同核雙原子分子的分子

軌道能級圖分為兩組：(a)與(b)。5、用鍵級表示鍵的牢固程度鍵級=?（成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù)）◎鍵級越大，化學(xué)鍵越牢固◎鍵級=0，表示原子不可能結(jié)合為分子。(二）同核雙原子分子的分子道能級圖第82頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月同核雙原子分子的分子軌道能級圖Li2

、Be2、B2、C2

、N2O2

、F2

|E2s-E2p|＞1500kJ/mol2s與2p不發(fā)生相互作用Eπ2p＞σ2pE|E2s-E2p|＜1500kJ/mol2s與2p發(fā)生相互作用Eπ2p＞σ2pE能級圖(a)圖9-17能級圖(b)第83頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月1s1s2s2s2p2pσ1sσ2sσ2pxσ1s*σ2s*σ2px*π2pzπ2pz*σ1s<σ1s<σ2s<σ2s<σ2px<π2py=π2pz

<π2py=π2pz<σ2px*****適用(O2,F2)圖9-17(a)π2pyπ2py*第84頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月1s1s2s2s2p2pσ1sσ2sσ2pxσ1s*σ2s*σ2px*π2pzπ2pz*σ1s<σ1s<σ2s<σ2s<π2py=π2pz

<σ2px

<π2py=π2pz

<σ2px*****圖9-17(b)(適用Li2、Be2、B2、C2、N2)π2pyπ2py*第85頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月解：分子軌道排布式鍵級H2[

(σ1s)2](2-0)/2=1H2+[(σ1s)1]

(1-0)/2=0.5∴穩(wěn)定性H2＞H2+

He2不能形成【例9-15】應(yīng)用MO法解釋H2、H2+分子離子和He2分子能否存在？He2[(σ1s)2(σ1s)2](2-2)/2=0﹡MO法的應(yīng)用實例第86頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-16】用MO法解釋N2分子的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。7N，N2共14個e(σ

2p＞π

2p)[(σ1s)2(σ1s)2(σ2s)2(σ2s)2(π2py)2=(π2pz)2(

σ2px)2]﹡πσπ其分子軌道排布式其分子軌道能級

∴N2分子結(jié)構(gòu)式：NN鍵級=(10-4)/2=3N2相當(dāng)穩(wěn)定﹡第87頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月8O,O2共16個e【例9-17】用MO法解釋O2分子的順磁性分子軌道排布式:O2分子結(jié)構(gòu)式[(σ1s)2(σ1s)2(σ2s)2(σ2s)2(

σ2px)2(π2py)2=(π2pz)2(π2py)1(π2pz)1]﹡﹡﹡﹡分子軌道能級:σ

2p＜π

2p三電子π鍵三電子π鍵σ鍵是順磁性物質(zhì)（內(nèi)含2個未成對的2p電子）鍵級=(10－6)/2=2表現(xiàn)較強化學(xué)活潑性:①②:OO:······(注:O2+共15個eO2-共17個e)第88頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）異核雙原子分子分子軌道能級圖MO法也適用影響分子軌道能級高低的主要因素是原子的核電荷數(shù)。兩個組成原子分子軌道的原子序數(shù)能級≤14σp＞πp（與N2相同）＞14

σp＜πp（與O2F2相同）第89頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-18】解釋N2與CO性質(zhì)的相似性核電荷數(shù)分子軌道電子排布式N2

14

CO6+8=14同上﹡ππσ

N2與CO有完全相同的分子軌道電子排布式，成鍵類型和鍵級。被稱為等電子體，性質(zhì)相似。(σ1s)2(σ1s)2(σ2s)2(σ2s)2(π2py)2=(π2pz)2(

σ2px)2﹡第90頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)分子間的作用力第91頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月一、分子的極性分子極性非極性分子：正負電荷重心相重合的分子如：H2,

Cl2極性分子：正負電荷重心不重合的分子，如：HCl,H2O,NH3第92頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月對雙原子分子：分子極性與鍵的極性一致。多原子分子：◎由非極性共價鍵構(gòu)成的是非極性分子，如：P4、S8◎由極性共價鍵構(gòu)成的其極性還由分子空間構(gòu)型決定。如：BeCl2,CH4直線形正四面體雖然都是極性鍵，但正負電荷重心重合非極性分子如：H2、HCI第93頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月□分子極性大小的量度——偶極矩(μ)μ=q.d電量(1.6×10-19C)正負電荷重心的距離(10-10m）(單位10-30C·m)OHH鍵的極性不能抵消正負電荷重心不重合,極性分子偶極矩越大的分子，其極性越強。第94頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月□根據(jù)偶極矩的數(shù)據(jù)可推測某些分子的空間構(gòu)型。三原子分子SO2CO2μ(c·m）5.33×10-100空間構(gòu)型V字型直線型極性分子非極性分子第95頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的極化概念μ永久偶極矩(極性分子固有的偶極)△μ

誘導(dǎo)偶極矩(外電場作用下,極化產(chǎn)生偶極)◎分子的極化:外電場作用下,使分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩的現(xiàn)象。±非極性分子極性分子－＋μ=0μ＞0μ＋－＋－μ△μ＋＋－＋－△第96頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月二、范德華力(VanderWaals力)按作用力產(chǎn)生的原因和特性，可分為三種：取向力：誘導(dǎo)力：色散力：本質(zhì)由永久偶極取向而產(chǎn)生由永久偶極與誘導(dǎo)偶極之間產(chǎn)生由瞬間偶極之間產(chǎn)生極—極極—非極極—極極—極極—非極非極—非極存在環(huán)境第97頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月取向力:發(fā)生在極性分子之間＋－＋－＋－＋－＋－＋－abc圖9-19兩個極性分子相互作用示意圖第98頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月誘導(dǎo)力極性分子之間極性分子與非極性分子之間＋－＋－＋－＋－圖9-20極性分子和非極性分子相互作用示意圖++第99頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月色散力極性分子之間＋極性分子之間與非極性分子之間非極性分子之間＋＋＋－＋－＋－＋－圖色散力示意圖＋－＋－第100頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月Vanderwaals力(范德華力)取向力誘導(dǎo)力色散力極性分子之間＋＋＋極性分子與非極性分子之間非極性分子之間＋＋＋分子間作用力產(chǎn)生原因永久偶極的取向永久偶極誘導(dǎo)偶極“瞬時”偶極第101頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月□

分子間力不屬化學(xué)鍵，其特點：①本質(zhì)：靜電引力（無方向性、飽和性）③作用范圍:小,幾百個~幾十個pm對大多數(shù)分子，色散力為主，只有極性大的分子，取向力才比較顯著。②強度:較弱，只有化學(xué)鍵的1/10～/100④

結(jié)果:分子相互約束,分子性質(zhì)發(fā)生變化。第102頁，課件共117頁，創(chuàng)作于2023年2月□分子間力可解釋和推測同類物質(zhì)的b.pm.p等物理性質(zhì)的變化規(guī)律：三種力中以色散力為主，色散力大小與分子變形性有關(guān)。分子愈大，愈易變形，色散力愈大。結(jié)論：一般情況下，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)