分子軌道理論的基本要點

第一節(jié)共價鍵第二節(jié)分子的極性本章內容第八章分子結構和化學鍵第三節(jié)分子間作用力和氫鍵第四節(jié)離子鍵

第一節(jié)共價鍵1.經典價鍵理論2.現(xiàn)代價鍵理論3.雜化軌道理論4.價層電子對互斥理論5.分子軌道理論6.鍵參數(shù)第八章分子結構與化學鍵掌握價鍵理論的基本要點和特征；2.掌握雜化軌道理論；3.熟悉價層電子對互斥理論；4.了解分子軌道理論。第八章分子結構與化學鍵

第一節(jié)共價鍵教學目標一、經典價鍵理論

原子共用電子對形成分子二、現(xiàn)代價鍵理論（1）共價鍵的形成和本質；（2）價鍵理論的基本要點；（3）共價鍵的特征；（4）共價鍵的類型。三、雜化軌道理論（1）雜化軌道的概念；（2）雜化軌道的基本要點；（3）雜化軌道的類型；（4）等性雜化與不等性雜化。第一節(jié)共價鍵本節(jié)內容四、價層電子對互斥理論

（1）價層電子對互斥理論的基本要點；（2）推測分子的空間構型的方法；（3）判斷分子空間構型的實例；五、分子軌道理論（1）分子軌道理論的基本要點；（2）幾種簡單分子軌道的形成；（3）分子軌道能級圖及其應用；六、鍵參數(shù)（1）鍵級；（2）鍵能；（3）鍵長；（4）鍵角；第一節(jié)共價鍵本節(jié)內容分子中原子之間可以通過共用電子對形成分子。靠共用電子對形成的化學鍵稱為共價鍵。兩個原子間共用一對電子形成的共價鍵稱為單鍵，共用兩對電子形成的共價鍵稱為雙鍵，共用三對電子形成的共價鍵稱為叁鍵。

一、經典價鍵理論第一節(jié)共價鍵

這種由原子間電子云密度較大的區(qū)域對兩核的吸引所形成的化學鍵稱為共價鍵。+

二、現(xiàn)代價鍵理論

（一）共價鍵的形成和本質第一節(jié)共價鍵

（1）兩個原子各提供自旋方向相反的未成對電子，進行配對形成共價鍵。

（2）電子配對時，兩個原子的原子軌道盡可能最大程度地重疊（原子軌道的最大重疊原理）。（二）價鍵理論的基本要點

二、現(xiàn)代價鍵理論

●具有飽和性●具有方向性（三）共價鍵的特征第一節(jié)共價鍵+++1sz+3pzz以HF

為例2px1s+1sz+3pzz++++++x（1）（2）

二、現(xiàn)代價鍵理論

（三）共價鍵的特征第一節(jié)共價鍵

σ鍵：原子軌道沿鍵軸方向以“頭碰頭”方式重疊，軌道重疊部分沿鍵軸呈圓柱形對稱。形成σ鍵的電子叫σ電子。++++++

二、現(xiàn)代價鍵理論（四）共價鍵的類型（1）σ鍵和π鍵第一節(jié)共價鍵

π鍵：原子軌道以“肩并肩”方式重疊，軌道重疊部分通過鍵軸的平面具有鏡面反對稱性。形成π鍵的電子叫π電子。

二、現(xiàn)代價鍵理論

（四）共價鍵的類型第一節(jié)共價鍵N2分子中的化學鍵二、現(xiàn)代價鍵理論

（四）共價鍵的類型第一節(jié)共價鍵

凡共用電子對由一個原子單方面提供為兩個原子共用而形成的共價鍵稱為共價配鍵，或配位鍵。

（2）配位鍵

二、現(xiàn)代價鍵理論

（四）共價鍵的類型第一節(jié)共價鍵

原子在形成分子時，由于原子間相互作用的影響，同一原子中能量相近的某些原子軌道，在成鍵過程中重新組合成一組新軌道，這種重新組合的過程稱為“雜化”，所形成的新軌道稱為雜化軌道。三、雜化軌道理論（一）雜化軌道的概念

第一節(jié)共價鍵只有同一原子能量相近的原子軌道才能進行雜化；雜化軌道成鍵時，要滿足化學鍵間最小排斥原理；雜化軌道的成鍵能力增強，鍵能大（雜化后軌道伸展方向、形狀和能量發(fā)生改變）；雜化前后軌道數(shù)目不變。（二）雜化軌道的基本要點

三、雜化軌道理論第一節(jié)共價鍵

（1）sp雜化2s2p2s2psp2p激發(fā)雜化Cl－Be－Cl基態(tài)Be原子的結構

BeCl2中共價鍵的形成雜化軌道

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵（1）sp雜化

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵2s2p軌道2s2p2s2p激發(fā)雜化

BF3中共價鍵的形成雜化軌道

（2）sp2雜化

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵

三、雜化軌道理論（2）sp2雜化sp2雜化軌道的形成（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵（3）sp3雜化2p2s2s2p激發(fā)雜化CH4中共價鍵形成基態(tài)碳原子的結構雜化軌道

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵H2O中O原子采取sp3不等性雜化雜化軌道sp3雜化H2O中共價鍵形成基態(tài)氧原的結構104o45/不等性雜化

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵（三）雜化軌道的類型等性雜化:完全由一組具有未成對電子的原子軌道或空軌道參與雜化而形成的簡并雜化軌道的過程。不等性雜化：由于雜化軌道中有不參加成鍵的孤對電子對的存在，雜化后所得到的一組雜化軌道并不完全簡并。

三、雜化軌道理論（4）

等性雜化與不等性雜化第一節(jié)共價鍵NH3中N原子采取sp3不等性雜化sp3雜化基態(tài)氮原子的結構NH3中共價鍵形成雜化軌道

三、雜化軌道理論（三）雜化軌道的類型第一節(jié)共價鍵（一）基本要點

分子或離子的空間構型取決于中心原子的價層電子對數(shù)。價層電子對數(shù)=成鍵電子對數(shù)+孤對電子數(shù)-離子電荷數(shù)代數(shù)值四、價層電子對互斥理論

孤對電子－孤對電子>孤對電子－成鍵電子對>成鍵電子對－成鍵電子對價層電子對之間靜電斥力大小順序：第一節(jié)共價鍵（二）推斷分子或離子的空間構型的步驟

（1）

首先確定中心原子的價層電子對數(shù)CH4中中心原子C的價層電子對數(shù)（4+4）/2=4NH4+中中心原子N的價層電子對數(shù)（5+4-1）/2=4SO42-中中心原子S的價層電子對數(shù)（6+2）/2=4

四、價層電子對互斥理論第一節(jié)共價鍵（2）

確定電子對排布

（3）推斷分子的空間構型確定中心原子的孤對電子對數(shù)，根據(jù)斥力最小原則，確定分子空間構型注意：電子對的空間構型和分子的空間構型的區(qū)別和聯(lián)系價層電子對數(shù)23456電子對排布方式直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體

四、價層電子對互斥理論（二）推斷分子或離子的空間構型的步驟第一節(jié)共價鍵NO2

2直線形

20

330

平面三角形

21直線形CO2平面三角形BF3角形（V形）

四、價層電子對互斥理論（三）判斷分子（離子）幾何構型的實例價層電子電子對成鍵未成對分子構型實例對數(shù)理想構型電子對電子對第一節(jié)共價鍵

440

四面體

31

22正四面體CH4三角錐體NH3角形（V形）H2O

四、價層電子對互斥理論價層電子電子對成鍵未成對分子構型實例對數(shù)理想構型電子對電子對（三）判斷分子（離子）幾何構型的實例第一節(jié)共價鍵

550

41

32

23三角雙錐變形四面體T形直線形三角雙錐

第一節(jié)共價鍵價層電子電子對成鍵未成對分子構型實例對數(shù)理想構型電子對電子對

660

51

42平面正方形正八面體四方錐形八面體ICl4-SF6

第一節(jié)共價鍵四、價層電子對互斥理論BrF5價層電子電子對成鍵未成對分子構型實例對數(shù)理想構型電子對電子對五、分子軌道理論

分子中電子的空間運動狀態(tài)叫分子軌道，簡稱MO。也可以用波函數(shù)

表示，它具有一定的能量和形狀。

（1）波函數(shù)

分子中每個電子的運動狀態(tài)可以通過薛定諤方程求解，用波函數(shù)

來描述，即

為分子軌道。

（2）分子軌道由原子軌道線性組合而成

分子軌道的數(shù)目＝參與組合的原子軌道數(shù)目成鍵分子軌道

=c1(

A+

B)

反鍵分子軌道*=c2(

A-

B)（一）分子軌道理論的基本要點第一節(jié)共價鍵

（一）分子軌道理論的基本要點

（3）原子軌道線性組合成分子軌道遵循三原則

▲

對稱性匹配原則▲能量近似原則▲軌道最大重疊原則決定成鍵的效率決定是否能成鍵

五、分子軌道理論第一節(jié)共價鍵s+-ss-s++++s+s++-s原子軌道組合成分子軌道（1）σ軌道

ns-ns原子軌道的組合

（二）幾種簡單分子軌道的形成

五、分子軌道理論第一節(jié)共價鍵ns-np原子軌道的組合五、分子軌道理論（二）幾種簡單分子軌道的形成（1）σ軌道第一節(jié)共價鍵np-np

原子軌道的組合

五、分子軌道理論（二）幾種簡單分子軌道的形成（1）σ軌道第一節(jié)共價鍵（2）π軌道np-np

原子軌道的組合五、分子軌道理論（二）幾種簡單分子軌道的形成第一節(jié)共價鍵O2分子的軌道能級圖

aa五、分子軌道理論（三）分子軌道能級圖及其應用（1）同核雙原子分子的分子軌道能級圖圖a適用于O2和F2（

2s和2p軌道能量相差較大）第一節(jié)共價鍵N2分子的軌道能級圖五、分子軌道理論（三）分子軌道能級圖及其應用（1）同核雙原子分子的分子軌道能級圖ba圖b適用于B2～N2（

2s和2p軌道能量相差較小）第一節(jié)共價鍵

成鍵電子數(shù)與反鍵電子數(shù)相等,凈結果是產生的吸引力與排斥力相抵消,即兩個He

原子間不形成共價鍵。1s1s量能“He2”He

五、分子軌道理論（三）分子軌道能級圖及其應用（1）同核雙原子分子的分子軌道能級圖He第一節(jié)共價鍵（2）同核雙原子分子的分子軌道式第二周期同核雙原子分子的分子軌道能級圖五、分子軌道理論（三）分子軌道能級圖及其應用第一節(jié)共價鍵

化學鍵的性質在理論上可以由量子力學計算作定量討論，也可以通過表征鍵的性質的某些物理量來描述，如：鍵能、鍵長、鍵角和鍵級。表征化學鍵性質的物理量統(tǒng)稱為鍵參數(shù)。六、鍵參數(shù)

第一節(jié)共價鍵

（一）鍵級

鍵級=2反鍵軌道電子數(shù)成鍵軌道電子數(shù)-

鍵級實際上是凈的成鍵電子對數(shù)，一對成鍵電子構成一個共價鍵，所以一般鍵級＝鍵的數(shù)目。鍵級可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)，鍵級越大，鍵的強度越強，分子越穩(wěn)定。六、鍵參數(shù)第一節(jié)共價鍵1s1s能量“He2”HeHe2鍵級=0六、