大學近代化學基礎第2章

第二章分子結構和晶體結構

物質由分子組成，分子由原子構成，除稀有氣體外，都不是單原子狀態(tài)存在，而是以原子相互結合成分子或晶體的形式存在。物質的化學性質主要取決于分子的內部結構，為了更好地掌握物質的性質及其化學變化規(guī)律，有必要在研究原子結構的基礎上討論化學鍵和分子結構。

分子結構:

①分子的組成：指構成分子的原子種類和數(shù)目。

②分子的空間構型：指分子的空間幾何形狀，包括分子內部原了的連接次序、空間排布、鍵角、鍵長及分子大小等。

③化學鍵：分子或晶體中原子、離子之間的強烈相互作用。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.1離子鍵和離子晶體2.1.1離子鍵的形成及特征1.離子鍵的構成

1916年德國化學家柯塞爾，基于稀有氣體原子的電子層結構特別穩(wěn)定的事實，提出了離子理論。認為：當電負性很小的金屬原子和電負性很大的非金屬原子相互靠近時，前者易失去電子變成陽離子，后者易得到電子變成陰離子。正、負離子靠靜電引力作用結合在一起，這種靜電引力作用稱為離子鍵。如NaCl的形成。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

Na-e→Na+

(1s22s22p63s1)(1s22s22p6)

(X=0.9)Na+Cl-Cl＋e→Cl-

1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6(X=3.0)(Ar)

離子鍵可存在于氣體分子中，大量的是存在于離子晶體中。一般情況下，以離子鍵結合的化合物都

是以離子晶體的形式存在。所以，NaCl、KCl均為化學式。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.離子鍵的特征

<1>由正負離子形成

<2>無方向性和飽和性：離子可近似地看成一個彌漫著電子云的圓球，離子電荷分布是球形對稱的，所以離子能從任何方向吸引帶相反電荷的離子；而且吸引力越大就盡可能吸引越多的異號離子，只受空間大小的限制。3.鍵的離子性大小取決于電負性差值大小

△X＞1.7離子鍵

△X=1.7離子性占50%（單鍵）（但HF例外△X=1.7）2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.1.2離子晶體1.晶體的特征晶體：具有規(guī)則幾何外形的固體。晶體的特點：微觀粒子排列的周期性點陣、晶格，P30晶胞：能表現(xiàn)晶體一切特征的最小單位晶體的特征：（1）有固定幾何形狀（2）有固定熔點（3）各向異性（4）能產(chǎn)生X—衍射圖2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.三種離子晶體的晶格（AB型）

離子晶體的晶格結點上交替地排列著正離子和負離子，正負離子間靠離子鍵結合。在離子晶體中，正負離子按一定的配位數(shù)在空間排列著。這種排列情況是多種多樣的，常見的AB型離子晶體的結構類型有三種：NaCl型、CsCl型及ZnS型（見圖2-4）。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地AB型離子晶體的結構特點：

由于正負離子間的靜電作用力較強，所以離子晶體一般具有較高的熔點及沸點。由庫侖定律可知，離子所帶的電荷越高，離子半徑越小，靜電作用力也就越大，離子晶體的熔點及沸點也就越高。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地3.晶格中離子的配位數(shù)和半徑比規(guī)則：從表中可見，正負離子結合成晶體可形成不同的空間構型，因為形成離子晶體時，只有正負離子靠得越近，體系的能量越低，晶體才越穩(wěn)定。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地4.晶格能

P32

不同類型的晶體組成和構型不同，其熔點、沸點、硬度及熱穩(wěn)定性不同。晶體的這些性質與晶格微粒間作用力的大小有關。這種作用力，可以用晶格能來衡量。對于離子晶體，晶格能定義為：在標準狀態(tài)下，從相互遠離的正負氣態(tài)離子結合成1mol離子晶體時所釋放出的能量，用U表示。

由于實驗上的困難，一般無法直接測量晶格能，但是可以用德國化學家玻恩(BornM)和哈伯(HaberF)設計的熱化學循環(huán)利用標準熱化學數(shù)據(jù)計算晶格能。這種方法稱為玻恩－哈伯循環(huán)法。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.2共價鍵理論（I）

價鍵理論（VB法）

1916年美國化學家路易斯最早提出了“共價鍵”的設想，他認為原子和原子結合成分子是通過共用電子對以滿足每個原子具有穩(wěn)定稀有氣體的電子結構來實現(xiàn)的。所以稱這種共用電子對結合而形成的化學鍵為共價鍵。

如：

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

雖然這樣成功地解釋了一些分子的形成，但對某些分子內存在的單電子鍵或中心原子外層電子數(shù)少于或多于8e而能穩(wěn)定存在的事實不能解釋。對于共價鍵的單質也無法說明。直到1927年海勒特和倫敦應用量子化學研究氫分子的結構后，對共價鍵的本質才有了初步的解釋。后來鮑林等人發(fā)展了這一成果，建立了現(xiàn)代的價鍵理論、雜化軌道理論、價層電子對互斥理論。

1932年美國化學家密立根和法國化學家洪特認為成鍵電子可以在整個分子內運動，又提出了分子軌道理論（MO法）。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.2.1鍵參數(shù)

用來表征化學鍵性質的物理量叫鍵參數(shù)。對共價型分子來講，鍵參數(shù)通常指鍵能、鍵長、鍵角、鍵級以及鍵的極性等。又稱為分子結構參數(shù)。

1.鍵解離能（D）與鍵能在標準條件下，1mol氣態(tài)分子AB解離成氣態(tài)原子A和B的反應釋放或吸收的能量叫AB的解離能。

如：水的解離：DH-OH=499kJ·mol－1

DH-O=429kJ·mol－1

H2O分子中，兩個O-H解離能的平均值為

D平均＝1/2（499＋429）kJ·mol－12024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.鍵長分子中兩個成鍵原子核間的平均距離叫鍵長或鍵距。鍵長和鍵能都是共價鍵的重要性質，可用X射線、分子光譜實驗或熱化學方法測知。3.鍵角

在多原子分子中，中心原子若同時和兩個以上的原子鍵合，從中心原子的核到與它鍵合的原子核的連線叫鍵軸，每相鄰兩鍵軸的夾角叫鍵角。

所謂鍵能，通常是指在標準狀態(tài)下1mol氣態(tài)分子拆并成氣態(tài)原子時，斷裂每個鍵所需能量的平均值。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.2.2價鍵理論：（VB法）1.共價鍵的形成原理

<1>成鍵條件：①成鍵的兩原子中要有成單電子，而且自旋方向必須相反。若成鍵原子中各有兩個或三個未成對電子，則可分別兩兩成對形共價雙鍵和三鍵。

②最大重疊原理③對稱性原理

共價鍵的本質，仍然是電性作用力。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.共價鍵的鍵型和特征

<1>共價鍵的鍵型根據(jù)原子軌道重疊的對稱性來分，可分為σ鍵和π鍵①σ

鍵原子軌道重疊部分對鍵軸是圓柱形對稱原子軌道沿鍵軸方向以“頭碰頭”方式進行重疊。如：S─SH─HS─PXH─ClPX─PXCl─Cl2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地π鍵：原子軌道的重疊部分對鍵軸所在的某一特定平面具有反對稱性。

原子軌道沿鍵軸方向以“肩并肩”方式重疊。如：PZ─PZπ鍵鍵特點：軌道重疊程度小、鍵弱、不穩(wěn)定。在共鍵雙鍵和共價三鍵中，除σ

鍵外，還有π鍵。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地如：N2

分子中

N:1s22s22p3

NN成鍵情況：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地<2>共價鍵的特征：

（1）飽和性根據(jù)成鍵原理，一個原子所能形成共價鍵的數(shù)目受未成對電子數(shù)目的限制。如：

O：2s22p4(2個單電子)O==ON：2s22p3(3個單電子)NN

根據(jù)鮑林原理：兩個自旋方向相反的電子配對形成共價鍵，再有第三個電子參加，必有兩個自衡平行，則要排斥，故不容。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）方向性：

從原子軌道角度分布圖看，除s外，其它p、d、f在空間都有特定的伸展方向，根據(jù)對稱原理和最大重疊原理，成鍵電子的原子軌道只有沿著同號的原子軌道伸展方向進行最大重疊，才能形成穩(wěn)定的共價鍵。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地3.配位共價鍵

前面講的共價鍵，其共用電子對都是由成鍵的每個原子各提供一個e形成的，此外，還有一類共價鍵，有共用電子對是由單方面提供的，這類共價鍵稱為配位共價鍵。簡稱配價鍵或配位鍵。

形成配位鍵必須具備兩個條件（1）一個原子的價電子層要有孤對電子。（2）另一個原子的價電子層要有空軌道。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.2.3共價分子的空間構型──雜化軌道理論

價鍵理論成功地說明了一些共價分子的形成和本質。但在說明某些分子的形成和空間構型方面，都遇到了困難。

如BeCl2

：Be（1s22s2）原子中沒有單電子，按價鍵理論，根本不能成鍵，但BeCl2確實存在。

又如碳原子只有兩個成單電子，只能形成2個共價鍵，但實際上CH4分子中有4個C—H鍵。鍵角也不是90o，而是109.5o，而且4個C—H鍵強度相同，價鍵理論不能解釋。

為了解決這一問題，1931年鮑林在價鍵理論的基礎上提出了雜化軌道理論。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地1雜化軌道理論的要點（1）同一原子內，能量相近形狀不同的各原子軌道（s、p、d、f）混合起來組成成鍵能力更強的新軌道（雜化軌道），這種原子軌道重新組合的過程稱為原子軌道的雜化。

激發(fā)→雜化→軌道重疊成鍵2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）雜化軌道由原子軌道通過（加加減減）重疊而成。雜化軌道數(shù)目等于參與雜化的原子軌道數(shù)目。

一個s軌道和一個p軌道雜化形成兩個sp雜化軌道。等性雜化:不等性雜化:（3）雜化軌道的成鍵能力更強，與其它軌道重疊時，重疊得更多，形成的共價鍵更牢固。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

2雜化類型與分子空間構型的關系（1）sp雜化軌道1個ns軌道與1個np軌道雜化形成2個sp雜化軌道：

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地BeCl2的成鍵過程：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）sp2雜化

1個ns軌道和2個np軌道雜化形成3個sp2雜化軌道如BF3

：3個sp2雜化軌道與3個F原子的軌道重疊形成3個鍵。

分子形狀為平面三角形（B原子處于中心，3個F處于三個頂點上），屬于這類的還有：BCl3、BBr32024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地乙烯分子的成鍵過程：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（3）sp3雜化：1個ns軌道和3個np軌道雜化→4個sp3雜化軌道。4個sp3雜化軌道與4個氫原子的s軌道重疊，形成4個鍵。屬于這一類的還有CCl4、CHCl3、等。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地小結：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（4）不等性sp3雜化

A：對于NH3：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.2.4價層電子對互斥理論（VSEPR）

：

20世紀60年代初吉勒斯匹和尼霍姆在總結前人見解的基礎上，提出了分子或原子團的幾何構型的簡單規(guī)則，稱為價層電子對互斥理論，簡稱VSEPR法。應用這個理論時，不需要用原子軌道的概念而是通過價電子的排布來判斷分子的幾何構型。

1.

VSEPR法的要點（1）共價分子或原子團的幾何構型，主要決定于中心原子價電子層中電子對（包括成鍵電子對和孤對電子）的排斥情況。

例如:BeH2分子,其電子式可寫成：,是直線型結構，即H—Be—H。原因:??2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）電子對間相互排斥力的大小，主要決定于電子對間的夾角或成鍵情況。斥力大小的一般規(guī)律:

①電子對之間的夾角越小，排斥力越大，各種不同夾角斥力的大小的順序為:30°>60°>90°>120°②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，簡寫為:LP―LP>LP―BP>BP―BPLP:孤對電子，BP:成鍵電子對根據(jù)電子對相互排斥最小的原則，分子的幾何構型與電子數(shù)目和類型有關。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.用VSEPR法判斷簡單分子構型的一般原則（1）確定中心原子價層的電子對數(shù)①當出現(xiàn)單電子時，單電子算作一對，如9/2=5。②作為配位體，H提供1個電子，鹵素原子提供一個電子。氧族原子作為配位原子時，不提供電子，但氧族原子作中心原子時，價電子數(shù)為6。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地④負離子的價電子數(shù)=中心原子的價電子數(shù)+所帶負電荷數(shù)。正離子的價電子數(shù)=中心原子的價電子數(shù)-所帶正電荷數(shù)。（2）確定成鍵電子對和孤對電子的數(shù)目，并以此確定中心原子價電子構型和分子的空間構型。例如:CO2中C的價層電子對數(shù)=4/2=2，CO2中有兩個配位原子（O原子）通過2對電子與中心原子C連接，所以CO2中無孤對電子對，即CO2中中心原子的價電子構型為直線型，分子也為直線型2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.3共價鍵理論（Ⅱ）：分子軌道理論（MO法）

價鍵理論比較直觀，能較好地說明許多分子的形成和空間構型，但也還存在著一定的局限性。例如把成鍵電子僅局限于成鍵兩個原子之間，缺乏對分子作一個整體全面的考慮。對某些分子和離子的結構無法解釋，如O2分子中存在三電子鍵，以及對物質的磁性等問題無法解釋。1931年由穆利肯提出的分子軌道理論，著眼于分子的整體性，把分子中電子歸于整個分子，比較全面地反映了分子內部電子的各種運動狀態(tài)。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地1、分子軌道理論的要點：（1）分子中每個電子都在整個分子骨架中運動，電子運動狀態(tài)也可用波函數(shù)ψ來描述，這個ψ就稱為分子軌道。（2）分子軌道由原子軌道線形組合而成，分子軌道數(shù)目等于組成分子軌道的原子軌道數(shù)目之和。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地①所謂線性組合就是原子軌道地通過線形加加減減重疊組合形成分子軌道，由于原子軌道中有正、負號之分，所以其組合也有兩種情況：同號波函數(shù)疊加，兩核間密度增大，能量降低，形成成鍵分子軌道。異號波函數(shù)疊加，兩核間密度降低，能量升高，形成反鍵分子軌道。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）成鍵三原則：能量近似原則

a.能量近似原則只有能量相近的原子軌道才能組合成分子軌道，且能量越接近越好。如：

大，不行。

E相近，可形成有效分子軌道HF2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

b.最大重疊原則：原子軌道發(fā)生重疊時，在可能范圍內重疊程度越大，形成的化學鍵越牢固。

c.對稱性匹配原則：

若某一圖形，施行某種操作后，圖形重合，符號不變，則稱該圖有某種對稱性。所謂對稱匹配是指：對稱性相同的原子軌道重疊，方可形成有效分子軌道。即s-px，pz-dxz。各自對稱性相同，故可分別形成有效分子軌道。對稱性不同的則不能形成有效分子軌道，稱它為非鍵分子軌道。如px-pz。

不能成鍵，稱這種組合為非鍵組合，形成非鍵分子軌道。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地(3)分子軌道的形成類型、形狀和能量由于原子軌道對稱性不同，因而重疊而形成的分子軌道類型也不一樣，有對稱性的原子軌道重疊形成σ分子軌道，而反對稱性的原子軌道重疊形成π分子軌道。分子軌道都有都應的能量及形狀，其能量和形狀取決于原子軌道的類型和原子軌道的重疊情況。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（4）原子軌道用光譜符號s，p，d，f表示，而分子軌道用對稱符號σ

，π

，δ

…

表示，填入σ與σ*軌道上的電子叫σ電子，構成的鍵叫σ鍵；填入π和π*軌道上的電子叫π電子，構成的鍵叫π鍵。（5）在分子軌道中，填充電子的原則也遵從能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.3.2分子軌道能級及其應用

分子軌道的能量從理論上推算是很復雜的，目前主要是借助于光譜實驗來確定的。如果把分子內各軌道的能量按高到低順序排列起來，就可以得到分子軌道級圖。對于一、二周期同核雙原子分子，其分子軌道能級圖有以下兩種情況：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（1）是2s和2p原子軌道能量相差較大的情況：

適用于O2、F2

（圖2-25-a）其能級由低到高的順序排列為：σ1s﹤σ1s*﹤σ2s﹤σ2s*﹤σ2p﹤π2py=π2pz﹤π2py*=π2pz*﹤σ2p*2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（2）2s和2p原子軌道能量相差較小的情況:（△E﹤11.59eV），形成的分子軌道要發(fā)生相互作用，使σ2px能量升高，致使:σ2p>π2py=π2pz其能級由低到高的順序排列為：σ1s﹤σ1s*﹤σ2s﹤σ2s*﹤π2py=π2pz﹤σ2p﹤π2py*=π2pz*﹤σ2p*2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地例：P482.1，2.2，2.3鍵級=（外層成鍵電子數(shù)-外層反鍵電子數(shù)）/2

一般說來：鍵級越大，鍵越強2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.4原子晶體和混合型晶體

1.原子晶體：原子間通過共價鍵形成的晶體。晶格結點上占據(jù)的是原子。如：C、Si、Ge?；衔铮篠iC、B4C、SiO2（半徑小、性質相似）特點：大分子、熔、沸點高、硬度大、熱脹系數(shù)小、不導電。如：金剛石。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.混合型晶體：晶體內部晶格微粒間包含有兩種以上的鍵型時，稱為混合型晶體。鏈狀結構和層狀結構物質。石墨：層狀晶體導電原因：離域大π鍵。

除石墨外，云母、墨磷等也都屬于層狀過渡型晶體。另外，纖維狀石棉屬鏈狀過渡型晶體，鍵中Si和O間以共價鍵結合，硅氧鏈與陽離子以離子鍵結合，結合力不及鍵內共價鍵強，故石棉容易被撕成纖維。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.5金屬鍵和金屬晶體

在一百多種元素中約有五分之四是金屬元素，在80多種金屬單質中，除汞為液態(tài)外，其余均為金屬晶體。金屬具有的通性：有特殊的金屬光澤，有高的導電性和導熱性，延展性等。多數(shù)金屬具有較高的密度、硬度、熔點和沸點。

以上共性表明：金屬具有類似的內部結構和相同的化學鍵類型。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.5.1金屬鍵的自由電子理論：這種理論認為：（1）金屬原子的價電子比較容易電離成離子，而每個正離子也容易捕獲自由電子還原成原子。（2）金屬原子和離子緊密堆積在一起構成金屬晶體。自由電子氣：

這種自由電子將金屬原子和離子膠粘在一起，形成少電子多中心鍵，叫做金屬鍵。這種金屬鍵沒有飽和性和方向性，共用電子可以在整個晶體內運動，所以是一種改性共價鍵。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.5.2金屬鍵的能帶理論（分子軌道理論）

基本要點：

1.在金屬晶格中原子十分靠近，這些原子的價層軌道可以線性組合成許多分子軌道。n個原子軌道可組合成n個分子軌道，其中有n/2個成鍵軌道，n/2個反鍵分子軌道。這些分子軌道的集合稱為能帶。

2.能帶中各分子軌道間能量差很小，電子可以容易地從一個分子軌道進入另一個分子軌道，所以，把能帶中能量差很小的軌道看作是一種連續(xù)的能譜。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（3）按照組成能帶的原子軌道和電子在能帶中分布的不同，將能帶分為滿帶、導帶和禁帶等多種能帶之分。

①滿帶：充滿電子的低能量能帶。

②導帶：參加組合的原子軌道如未充滿電子,則形成未充滿電子的能帶，還有空的分子軌道。

③禁帶：相鄰能帶之間的空隙，又叫帶隙。帶隙是電子的禁區(qū)，所以叫做禁帶。禁帶實際上是滿帶頂?shù)綄У字g的能量差。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地（4）金屬中相鄰的能帶有時可以重疊。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地固體的能帶結構：2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.5.3金屬晶體在金屬中由金屬陽離子與電子之間相互作用而成的晶體。晶格結點間的作用力是金屬鍵。三種密堆積方式：P542024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

2.7分子間力和氫鍵分子間的相互作用稱為分子間力，又叫范德華力。2.7.1分子極性的量度——偶極矩分子的極性：分子是否有極性，關鍵要看分子中電荷中心是否重合。電荷中心即電荷集中點。正、負電荷中心重合者分子沒有極性，稱非極性分子正、負電荷中心不重合者分子有極性，積極性分子對于雙原子分子：鍵有極性、分子就有極性（鍵的極性與分子的極性一致，且鍵越強、分子的極性也越強）。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地對于多原子分子：含有極性鍵的多原子分子不一定是極性分子，還與分子的空間構型有關系。

在極性分子中，正、負電荷中心分別形成了正、負兩極，又稱偶極。偶極間的距離d叫做偶極長度。偶極長度d與正極(或負極)上電荷（q）的乘積叫做分子的偶極矩（μ）。

μ=q·d

偶極矩是一個矢量，其方向是從正極到負極。偶極矩大小的數(shù)量級為10-30C·m。

表2－7列出了一些物質的分子偶極矩。

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地２.7.2分子間力的本質和類型瞬時偶極：靠近的兩分子間由于同極相斥異極相吸，瞬時偶極間總是處于異極相鄰的狀態(tài)。我們把瞬時偶極間產(chǎn)生的分子間力叫做色散力。雖然瞬時偶極存在的時間極短，但偶極異極相鄰的狀態(tài)總是不斷地重復著，所以任何分子(不論極性與否)相互靠近時，都存在著色散力。

同族元素單質及其化合物，隨分子量的增加，分子體積越大，瞬時偶極矩也越大，色散力越大。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地非極性分子受極性分子電場的作用，原來重合的正、負電荷中心分離開來產(chǎn)生誘導偶極。誘導偶極與極性分子固有偶極間的作用力叫做誘導力。極性分子本身正負電荷中心不重合而具有的偶極稱為固有偶極。當極性分子相互靠近時，它們的固有偶極間相互作用，兩個分子在空間按照異極相鄰的狀態(tài)取向。由于固有偶極的取向而引起的分子間的力叫做取向力。取向后，極性分子更加靠近，相互誘導，使正、負電荷中心更加分開，產(chǎn)生誘導偶極，因而它們之間存在誘導力。此外也存在著色散力。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

小結：在非極性分子間只存在著色散力；極性分子與非極性分子間存在著誘導力和色散力；極性分子間既存在著取向力，還有誘導力和色散力。分子間力就是這三種力的總稱。分子間力永遠存在于一切分子之間，是相互吸引作用，無方向性，無飽和性，強度比化學鍵小1~2個數(shù)量級，和分子間距離的7次方成反比，并隨分子間距離的增大而迅速減小，通常作用范圍在以內。大多數(shù)分子，其分子間力是以色散力為主；只有極性很強的分子(如水分子)才是以取向力為主(見表2－8)。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.7.3氫鍵

氫鍵結合的情況可寫成通式X－H…Y。式中X、Y代表F、O、N等電負性大而原子半徑較小的非金屬原子，X和Y可以是兩種相同的元素，也可以是兩種不同的元素。歸納起來，氫鍵形成的條件是：

1）有與電負性大（X）的原子相結合的氫原子；

2）有一個電負性也很大，含有孤對電子并帶有部分負電荷的原子（Y）；

3）X與Y的原子半徑都要較小。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地

絕大多數(shù)氫鍵有方向性和飽和性。氫鍵的方向性是指Y原子與X－H形成氫鍵時，將盡可能使氫鍵與X－H鍵軸在同一方向，即X－H…Y三個原子在同一直線上，氫鍵的飽和性是指每一個X－H只能與一個Y原子形成氫鍵。氫鍵通常是物質在液態(tài)時形成的，但形成后有時也能繼續(xù)存在于某些晶態(tài)甚至氣態(tài)物質中。氫鍵的存在影響到物質的某些性質。如：熔、沸點升高；溶解度增大；粘度較大；液體分子間如果形成氫鍵，有可能發(fā)生締合現(xiàn)象，其結果會影響液體的密度。典型例子：水分子

2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工科基礎化學教學基地2.7.4分子晶體

凡靠分子間力(有時還可能有氫鍵)結合而成的晶體統(tǒng)稱為分子晶體。分子晶體中晶格結點上排列的是分子(也包括像稀有氣體那樣的單原子分子)。

干冰(固體CO2)就是一種典型的分子晶體。如圖4－26所示由于分子間力比離子鍵、共價鍵要弱得多，所以分子晶體物質一般熔點低、硬度小、易揮發(fā)。2024/4/12近代化學基礎第二章化工學院工