化學(xué)競賽第二輪輔導(dǎo)之二《原子結(jié)構(gòu)、元素周期律、分子結(jié)構(gòu)》

1、核外電子運(yùn)動狀態(tài)的特殊性核外電子運(yùn)動狀態(tài)的特殊性波粒二象性波粒二象性波動性：有波的特點(diǎn)，象光波一波動性：有波的特點(diǎn)，象光波一樣可產(chǎn)生衍射樣可產(chǎn)生衍射粒子性：有粒子的特點(diǎn)，象實(shí)物粒子性：有粒子的特點(diǎn)，象實(shí)物一樣有質(zhì)量一樣有質(zhì)量但由于微觀微粒的特殊性，無法但由于微觀微粒的特殊性，無法同時確定其位置、動量，即測不同時確定其位置、動量，即測不準(zhǔn)原理準(zhǔn)原理2小黑點(diǎn)多的地方小黑點(diǎn)多的地方表示電子在該處表示電子在該處出現(xiàn)的機(jī)會多出現(xiàn)的機(jī)會多處于能量最低狀態(tài)的氫原子的電子云處于能量最低狀態(tài)的氫原子的電子云(這是一個剖面圖這是一個剖面圖)核外電子運(yùn)動狀態(tài)的形象描述核外電子運(yùn)動狀態(tài)的形象描述電子云電子云3 主量子

2、數(shù)主量子數(shù)n(電子層，能層電子層，能層) n=1時對應(yīng)第一層，時對應(yīng)第一層，n=2時對應(yīng)第二層，依次類推。軌道的能量主要時對應(yīng)第二層，依次類推。軌道的能量主要由主量子數(shù)由主量子數(shù)n決定，決定，n越小軌道能量越低。越小軌道能量越低。 角量子數(shù)角量子數(shù) l(電子亞層，能級電子亞層，能級)與電子云形狀、與電子云形狀、原子軌道的能量有關(guān)。原子軌道的能量有關(guān)。n一定時，一定時，l 值越小亞層的值越小亞層的能量越低。能量越低。L取小于取小于n的正整數(shù)，的正整數(shù)，l0時符號時符號s，1，2，3時時p，d，f。 磁量子數(shù)磁量子數(shù) m(電子云的伸展方向電子云的伸展方向)取值取值等于等于 l之間的整數(shù)，之間的整數(shù)

3、，s亞層一種，亞層一種，p亞層三種，亞層三種，d亞層五亞層五種，種，f亞層七種，如：亞層七種，如：2p亞層有亞層有3種不同的空間伸種不同的空間伸展方向，一般將展方向，一般將3個個2p軌道寫成軌道寫成2px，2py，2pz。 每一個伸展方向稱為原子軌道。每一個伸展方向稱為原子軌道。核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述四個量子數(shù)四個量子數(shù)4自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù)msms可取可取1/2和和-1/2。表明電子可有兩種不同自旋。表明電子可有兩種不同自旋狀態(tài)，標(biāo)記為狀態(tài)，標(biāo)記為 與與 。同一個原子軌道中的電子不能具有相同的自旋同一個原子軌道中的電子不能具有相同的自旋磁量子數(shù)磁量子數(shù)ms，說明每個

4、原子軌道只能占兩個，說明每個原子軌道只能占兩個電子，且它們的自旋不同。電子，且它們的自旋不同。泡利不相容原泡利不相容原理理也就是說，一個原子內(nèi)不存在運(yùn)動狀態(tài)四個方也就是說，一個原子內(nèi)不存在運(yùn)動狀態(tài)四個方面完全相同的電子。面完全相同的電子。5某些原子軌道示意圖6影響原子軌道能量高低的因素影響原子軌道能量高低的因素電子層：電子層：電子層數(shù)越大能量越高電子層數(shù)越大能量越高電子亞層：電子亞層：、依次升高，相同電子層同、依次升高，相同電子層同一電子亞層能量相同稱為等價軌道或簡并軌道。一電子亞層能量相同稱為等價軌道或簡并軌道。電子屏蔽效應(yīng)：電子屏蔽效應(yīng)：將其它電子對某個選定電子的排斥作將其它電子對某個選定

5、電子的排斥作用，相當(dāng)于降低了部分核電荷的吸引力，能量較高。用，相當(dāng)于降低了部分核電荷的吸引力，能量較高。電子鉆穿效應(yīng)：電子鉆穿效應(yīng)：在原子核附近出現(xiàn)幾率較大的電子可在原子核附近出現(xiàn)幾率較大的電子可以較多的避免其它電子的屏蔽作用，直接接受較大的以較多的避免其它電子的屏蔽作用，直接接受較大的核電荷的吸引，能量較低。核電荷的吸引，能量較低。7 根據(jù)能量最低原理根據(jù)能量最低原理, 電子在原子軌道上排布電子在原子軌道上排布的先后順序與原子軌道的能量高低有關(guān)的先后順序與原子軌道的能量高低有關(guān), 人們發(fā)人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)原子的電子排布遵循下圖的能量高低現(xiàn)絕大多數(shù)原子的電子排布遵循下圖的能量高低順序順序, 這張

6、圖被稱為這張圖被稱為構(gòu)造原理構(gòu)造原理(aufbau principle)。 1s2s3s4s5s6s7s2p3p3d4p4d4f5p5d5f5g6p6d6f 7p7d7f 按照n+0.7l的大小順序排列8 洪特洪特(F. Hund)規(guī)則：規(guī)則： 氮原子的電子排布是氮原子的電子排布是1s22s22p3，那么，那么2p軌道軌道上的上的3個電子在個電子在3個個2p軌道如何排布呢軌道如何排布呢? 洪特在研洪特在研究了大量原子光譜的實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出了一個規(guī)律，究了大量原子光譜的實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出了一個規(guī)律，即電子在能量相同的軌道上排布時，盡量分占不即電子在能量相同的軌道上排布時，盡量分占不同的軌道且自旋平行，這能

7、使原子的能量最低。同的軌道且自旋平行，這能使原子的能量最低?？梢姡樘匾?guī)則是能量最低原理的一個體現(xiàn)。因可見，洪特規(guī)則是能量最低原理的一個體現(xiàn)。因此，氮原子的此，氮原子的3個個2p電子在電子在3個在個在2p軌道上的排布軌道上的排布為為:2p。F12222312222632363642N9 構(gòu)造原理、洪特規(guī)則、泡利不相容原理，是電子排構(gòu)造原理、洪特規(guī)則、泡利不相容原理，是電子排布的三個基本原則。布的三個基本原則。 根據(jù)這三個基本原則得到的電子排布，是能量最低根據(jù)這三個基本原則得到的電子排布，是能量最低的排布，稱為原子的基態(tài)。比基態(tài)能量高的其他狀態(tài)被的排布，稱為原子的基態(tài)。比基態(tài)能量高的其他狀態(tài)被稱

8、為激發(fā)態(tài)，例如鈉原子的基態(tài)排布是稱為激發(fā)態(tài)，例如鈉原子的基態(tài)排布是1s22s22p33s1，而，而1s22s22p33p1就是一種激發(fā)態(tài)的排布。就是一種激發(fā)態(tài)的排布。 對對24號元素號元素Cr和和29號元素號元素Cu，你可能將這兩，你可能將這兩種元素的電子排布式分別寫為種元素的電子排布式分別寫為: Cr: 1s22s22p63s23p63d44s2 Cu:1s22s22p63s23p63d94s2但實(shí)際上但實(shí)際上, 它們的基態(tài)電子排布式分別為它們的基態(tài)電子排布式分別為: Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 Cu:1s22s22p63s23p63d104s110原子光譜原子光譜 不

9、同的原子軌道能量不同。當(dāng)電子在不同能不同的原子軌道能量不同。當(dāng)電子在不同能量的原子軌道之間躍遷時就會發(fā)生能量變化，量的原子軌道之間躍遷時就會發(fā)生能量變化，如鈉原子從如鈉原子從1s22s22p33s1狀態(tài)到狀態(tài)到1s22s22p33p1狀狀態(tài)就是如此。態(tài)就是如此。例如，當(dāng)電子從能量低的軌道躍遷到能量高例如，當(dāng)電子從能量低的軌道躍遷到能量高的軌道時，能量升高，需要從外界吸收能量，的軌道時，能量升高，需要從外界吸收能量，如果這時吸收的能量形式是光，用光譜儀攝如果這時吸收的能量形式是光，用光譜儀攝取原子對光的吸收情況，得到的譜圖就叫做取原子對光的吸收情況，得到的譜圖就叫做原子吸收光譜。原子吸收光譜。1

10、1如果電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌如果電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌道時，能量降低，就會放出能量，若放出的道時，能量降低，就會放出能量，若放出的能量形式是光，用光譜儀攝取原子的發(fā)光情能量形式是光，用光譜儀攝取原子的發(fā)光情況，得到的譜圖就是原子發(fā)射光譜，例如鈉況，得到的譜圖就是原子發(fā)射光譜，例如鈉元素火焰的黃色，就是元素火焰的黃色，就是3p軌道上的電子回到軌道上的電子回到3s軌道發(fā)出的。軌道發(fā)出的。原子的吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱為原子光譜。原子的吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱為原子光譜。節(jié)日的焰火節(jié)日的焰火節(jié)日的焰火、焰色反應(yīng)、激節(jié)日的焰火、焰色反應(yīng)、激光、北極光，等等，都與電光、北極光，等等，

11、都與電子躍遷有關(guān)。子躍遷有關(guān)。12周期表中不同區(qū)的劃分周期表中不同區(qū)的劃分 由于原子內(nèi)層電子的能量較低不活潑，因此內(nèi)層電由于原子內(nèi)層電子的能量較低不活潑，因此內(nèi)層電子對原子的性質(zhì)影響較小，原子的許多化學(xué)性質(zhì)主子對原子的性質(zhì)影響較小，原子的許多化學(xué)性質(zhì)主要是能量較高的軌道上的電子決定的，這些電子稱要是能量較高的軌道上的電子決定的，這些電子稱為價電子為價電子(Valence electrons)。主族元素：價電子就是最外層電子，如周期表中主族元素：價電子就是最外層電子，如周期表中IA、IIA元素的價電子排布分別為元素的價電子排布分別為ns1和和ns2；IIIAVIIA及零族元素的價電子排布為及零族

12、元素的價電子排布為ns2np16；副族元素：價電子包括最外層電子與次外層電子，副族元素：價電子包括最外層電子與次外層電子，如周期表中如周期表中VIIB、IB的錳、銅元素的價電子排布分的錳、銅元素的價電子排布分別為別為3d54s2和和3d104s1.13根據(jù)價電子的特征根據(jù)價電子的特征, 人們將周期表分成四個人們將周期表分成四個不同的區(qū)域不同的區(qū)域, 分別為分別為s區(qū)、區(qū)、p區(qū)、區(qū)、d區(qū)、區(qū)、ds區(qū)和區(qū)和f區(qū)區(qū), 見下圖。見下圖。 s區(qū)區(qū)ns12d區(qū)區(qū)(n-1)d19ns12p區(qū)區(qū)ns2np16f區(qū)區(qū)(n-2)f014(n-1)d01ns2ds區(qū)區(qū)(n-1)d10ns1214元素周期律元素周期律

13、 (1)電離能及其周期性變化電離能及其周期性變化 電離能電離能表示元素失電子的難易程度。表示元素失電子的難易程度。氣態(tài)基態(tài)原子失去一個電子所需要的最小能量稱氣態(tài)基態(tài)原子失去一個電子所需要的最小能量稱為第一電離能，即為第一電離能，即: A(g) A+(g) + e- 所需要的能量。所需要的能量。 150246810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 405001000150020002500KrBrSeAsGeGaZnCuNiCoFeMnCrVTiScCaKArClSPSiAlMgNaNeFONCBBeLiHeH第 一 電離 能 /kJ mol

14、-1原子 序 數(shù)16(2)電負(fù)性及其變化規(guī)律電負(fù)性及其變化規(guī)律電負(fù)性是元素的原子在化合物中吸引電子能力的電負(fù)性是元素的原子在化合物中吸引電子能力的標(biāo)度。標(biāo)度。電負(fù)性的數(shù)值越大電負(fù)性的數(shù)值越大, 表示該元素的原子吸引電子的表示該元素的原子吸引電子的能力就越強(qiáng)；反之，電負(fù)性的數(shù)值越小，表示該能力就越強(qiáng)；反之，電負(fù)性的數(shù)值越小，表示該元素的原子吸引電子的能力就越弱。元素的原子吸引電子的能力就越弱。17某些主族元素的電負(fù)性18電負(fù)性的應(yīng)用電負(fù)性的應(yīng)用1 1判斷元素的金屬性和非金屬性判斷元素的金屬性和非金屬性 金屬性元素的電負(fù)性一般在以下，非金屬性元素一般在以上。電負(fù)性最大的元素是位于右上方的F，電負(fù)性

15、最小的元素是位于左下方的Fr2 2估計(jì)化學(xué)鍵的類型估計(jì)化學(xué)鍵的類型 在化合物中，可以根據(jù)電負(fù)性的差值大小，估計(jì)化學(xué)鍵的類型。電負(fù)性差越大，離子性越強(qiáng)，一般說來，電負(fù)性差大于時，可認(rèn)為是離子鍵，小于時為共價鍵。19(3)對角線規(guī)則對角線規(guī)則周期表中左上角與右下角的相鄰元素，如鋰和周期表中左上角與右下角的相鄰元素，如鋰和鎂、鈹和鋁、硼和硅等，有許多相似的性質(zhì)。鎂、鈹和鋁、硼和硅等，有許多相似的性質(zhì)。例如，鋰和鎂都能在空氣中燃燒，除生成氧化例如，鋰和鎂都能在空氣中燃燒，除生成氧化物外同時生成氮化物，鈹和鋁的氫氧化物都具物外同時生成氮化物，鈹和鋁的氫氧化物都具有兩性；硼和硅都是有兩性；硼和硅都是“類金

16、屬類金屬”；等等。；等等。20化學(xué)鍵化學(xué)鍵分子內(nèi)部原子之間的強(qiáng)相互作用力分子內(nèi)部原子之間的強(qiáng)相互作用力化化學(xué)學(xué)鍵鍵共價鍵共價鍵金屬鍵金屬鍵離子鍵離子鍵根據(jù)電子對的數(shù)目：（單、雙、三鍵）根據(jù)電子對的數(shù)目：（單、雙、三鍵）還有共軛還有共軛鍵、配位鍵、氫橋鍵鍵、配位鍵、氫橋鍵.根據(jù)鍵的極性：極性鍵、非極性鍵根據(jù)鍵的極性：極性鍵、非極性鍵根據(jù)成鍵方式：根據(jù)成鍵方式： 鍵、鍵、 鍵鍵21離子鍵離子鍵 本質(zhì)是靜電引力（庫侖引力）本質(zhì)是靜電引力（庫侖引力） 沒有方向性和飽和性（庫侖引力的性質(zhì)所決定）沒有方向性和飽和性（庫侖引力的性質(zhì)所決定） 鍵的形成與元素的電負(fù)性有關(guān)鍵的形成與元素的電負(fù)性有關(guān)2RqqfNa

17、ClCsCl22晶格能晶格能 定義：定義：1mol 1mol 的離子晶體解離為自由氣態(tài)離子的離子晶體解離為自由氣態(tài)離子時所吸收的能量，以符號時所吸收的能量，以符號U 表示表示. .MX (S) M+ (g) + X- (g) 晶體類型相同時，晶格能與正、負(fù)離子電荷晶體類型相同時，晶格能與正、負(fù)離子電荷數(shù)成正比，與它們之間的距離數(shù)成正比，與它們之間的距離r r0 0成反比成反比. . 晶格能越大，正、負(fù)離子間結(jié)合力越強(qiáng)，相晶格能越大，正、負(fù)離子間結(jié)合力越強(qiáng)，相應(yīng)晶體的熔點(diǎn)越高、硬度越大、壓縮系數(shù)和熱應(yīng)晶體的熔點(diǎn)越高、硬度越大、壓縮系數(shù)和熱膨脹系數(shù)越小。膨脹系數(shù)越小。23+ + + 位錯位錯+ +

18、 + 如如 CaSO4 可用于雕刻，而不可用于鍛造。可用于雕刻，而不可用于鍛造。F由離子鍵構(gòu)成的晶體叫做離子晶體，特點(diǎn)有：由離子鍵構(gòu)成的晶體叫做離子晶體，特點(diǎn)有：1. 固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)導(dǎo)電固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)導(dǎo)電2. 熔點(diǎn)高，硬度大，熔點(diǎn)高，硬度大，3.延展性差，受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎延展性差，受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎 。24晶格能的計(jì)算：晶格能的計(jì)算：波恩波恩- -哈勃循環(huán)哈勃循環(huán)25這是兩個中性原子間通過共用電子對相連形成分子這是兩個中性原子間通過共用電子對相連形成分子共價鍵共價鍵因此，因此，共價鍵的形成條件為：共價鍵的形成條件為： 能量最低原理能量最低原理

19、鍵合雙方各提供自旋方向相反的未鍵合雙方各提供自旋方向相反的未 成對電子成對電子(想一想自旋方向相同呢？想一想自旋方向相同呢？) 鍵合雙方原子軌道應(yīng)盡可能最大程鍵合雙方原子軌道應(yīng)盡可能最大程 度地重疊度地重疊H2分子的形成分子的形成26共價鍵共價鍵 結(jié)合力的本質(zhì)是電性的結(jié)合力的本質(zhì)是電性的 具有方向性（是因?yàn)樵幽芴峁┯糜谛纬晒簿哂蟹较蛐裕ㄊ且驗(yàn)樵幽芴峁┯糜谛纬晒矁r鍵的軌道具有一定的方向）價鍵的軌道具有一定的方向） 具有飽和性（是指每種元素的原子能提供具有飽和性（是指每種元素的原子能提供用于形成共價鍵的軌道數(shù)是一定的）（八隅律）用于形成共價鍵的軌道數(shù)是一定的）（八隅律）這能解釋共價鍵有單鍵、雙

20、鍵、三鍵之分這能解釋共價鍵有單鍵、雙鍵、三鍵之分H Cl例如：例如：H O HN N 可分成極性鍵與非極性鍵兩類可分成極性鍵與非極性鍵兩類27共價鍵的形成：共價鍵的形成： 鍵（頭碰頭）鍵（頭碰頭）HF的生成的生成H2的生成的生成28 鍵特點(diǎn)：鍵特點(diǎn)：1. 有對稱軸，即兩核間連線有對稱軸，即兩核間連線2. 繞核間連線做上下翻轉(zhuǎn)，繞核間連線做上下翻轉(zhuǎn)， 鍵強(qiáng)度不變鍵強(qiáng)度不變3. 頭碰頭可保證電子云最大程度重疊，因此很牢固、頭碰頭可保證電子云最大程度重疊，因此很牢固、穩(wěn)定，是最穩(wěn)定，是最常見的成鍵方式常見的成鍵方式4. 兩原子核之間，有且僅有一根兩原子核之間，有且僅有一根 鍵鍵共價鍵的形成：共價鍵的

21、形成： 鍵鍵（肩并肩）（肩并肩） 鍵與鍵與 鍵誰更穩(wěn)定？鍵誰更穩(wěn)定？ 鍵鍵兩個原子間優(yōu)先形成什么鍵？兩個原子間優(yōu)先形成什么鍵？ 鍵鍵 鍵的出現(xiàn)場合：單鍵鍵的出現(xiàn)場合：單鍵 鍵的出現(xiàn)場合：雙鍵、三鍵鍵的出現(xiàn)場合：雙鍵、三鍵29 鍵鍵特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 關(guān)于核間連線的平面鏡面對稱關(guān)于核間連線的平面鏡面對稱2. 肩并肩的重疊方式，重疊程度小，不牢肩并肩的重疊方式，重疊程度小，不牢固，反應(yīng)中易斷，因此是化學(xué)反應(yīng)的積極固，反應(yīng)中易斷，因此是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者參與者3. 電子云易受外來電場的干擾而流動電子云易受外來電場的干擾而流動4. 鍵中，某個原子的鍵中，某個原子的p電子云一旦上下電子云一旦上下翻轉(zhuǎn)，翻

22、轉(zhuǎn)， 鍵就斷裂，可能變成其他分子鍵就斷裂，可能變成其他分子共價晶體共價晶體（原子晶體）（原子晶體）30特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 熔點(diǎn)很高，硬度很大，基本上都超過了熔點(diǎn)很高，硬度很大，基本上都超過了離子晶體離子晶體2. 基本上，各種溶劑中，它的溶解度都很基本上，各種溶劑中，它的溶解度都很小小3. 質(zhì)脆，無延展性質(zhì)脆，無延展性4. 固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電，但某固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電，但某些原子晶體是半導(dǎo)體些原子晶體是半導(dǎo)體5. 由于它是由無數(shù)的原子全部用共價鍵彼由于它是由無數(shù)的原子全部用共價鍵彼此相連，因此，沒有分子的概念，化學(xué)式此相連，因此，沒有分子的概念，化學(xué)式只能代表原子的個數(shù)之比。只能

23、代表原子的個數(shù)之比。共價鍵的鍵參數(shù)共價鍵的鍵參數(shù)（鍵長、鍵角、鍵能）（鍵長、鍵角、鍵能）31觀察數(shù)據(jù)，你能觀察數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？得出什么結(jié)論？共價鍵的鍵參數(shù)共價鍵的鍵參數(shù)（鍵長、鍵角、鍵能）（鍵長、鍵角、鍵能）32鍵角與分子構(gòu)型鍵角與分子構(gòu)型有密切聯(lián)系有密切聯(lián)系為什么有形形色為什么有形形色色的分子構(gòu)型？色的分子構(gòu)型？雜化軌道雜化軌道 如果如果 H2O 和和 NH3 分子中的分子中的 OH 鍵和鍵和 NH 鍵是鍵是由由 H 原子的原子的 1s 軌道與軌道與 O 原子和原子和 N 原子中單電子占據(jù)的原子中單電子占據(jù)的2p 軌道重疊形成的，軌道重疊形成的，HOH 和和 HNH 鍵角應(yīng)為鍵角應(yīng)為

24、 90；事實(shí)；事實(shí)上，上述兩個鍵角各自都遠(yuǎn)大于上，上述兩個鍵角各自都遠(yuǎn)大于90。 原子軌道為什么需要雜化？原子軌道為什么需要雜化？原子軌道為什么可以雜化？原子軌道為什么可以雜化？如何求得雜化軌道之間的夾角？如何求得雜化軌道之間的夾角？Pauling提出雜化軌道理論。新理論必須解決如下問題：提出雜化軌道理論。新理論必須解決如下問題：33 成鍵時能級相近的價電子軌道相混雜，形成新的成鍵時能級相近的價電子軌道相混雜，形成新的價電子軌道價電子軌道雜化軌道雜化軌道1. 基本要點(diǎn)基本要點(diǎn)軌道成分變了軌道成分變了總之，雜化后的軌道總之，雜化后的軌道軌道的能量變了軌道的能量變了軌道的形狀變了軌道的形狀變了結(jié)果

25、當(dāng)然是更有利于成鍵結(jié)果當(dāng)然是更有利于成鍵！變了變了 雜化后軌道伸展方向，形狀和能量發(fā)生改變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)目不變雜化前后軌道數(shù)目不變34 sp雜化雜化2s2p2s2psp2p兩個兩個 sp 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化 HBeH基態(tài)鈹原基態(tài)鈹原子的結(jié)構(gòu)子的結(jié)構(gòu) BeH2 中共中共價鍵的形成價鍵的形成雜化軌道雜化軌道35乙炔的成鍵乙炔的成鍵362s 2p軌道軌道2s2p2s2psp2三個三個 sp2 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化 BCl3 中共中共價鍵的形成價鍵的形成基基態(tài)態(tài)硼硼原原子子的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)雜化軌道雜化軌道 sp2雜化雜化37以以sp2雜化軌

26、道構(gòu)建的中心原子必有一個垂直于雜化軌道構(gòu)建的中心原子必有一個垂直于sp2的未參與雜化的的未參與雜化的p軌道，如果這個軌道中有軌道，如果這個軌道中有未配對電子，且跟鄰近原子上的未配對電子，且跟鄰近原子上的p軌道平行，就軌道平行，就會側(cè)面重疊，形成會側(cè)面重疊，形成鍵。鍵。如，乙烯如，乙烯H2C=CH2、甲醛甲醛H2C=O的結(jié)構(gòu)圖：的結(jié)構(gòu)圖：HCHCHH=HCHHCH鍵HCHOHCHO鍵 38sp2雜化：雜化：乙烯乙烯39 sp3雜化雜化2p2s2s2psp3四個四個 sp3 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化CH4中共價中共價 鍵形成鍵形成基態(tài)碳原基態(tài)碳原子的結(jié)構(gòu)子的結(jié)構(gòu)雜化軌道雜化軌道40NH3分

27、子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)立體三角錐立體三角錐 sp3 不等性雜化不等性雜化41試用雜化軌道理論解釋下面問題：試用雜化軌道理論解釋下面問題： NH3、H2O 的鍵角為什么比的鍵角為什么比 CH4 ?。啃?？ 在在 BCl3 和和 NCl3 分子中，中心原子的氧化數(shù)和配體分子中，中心原子的氧化數(shù)和配體 數(shù)都相同，為什么兩者的空間分子結(jié)構(gòu)卻不同？數(shù)都相同，為什么兩者的空間分子結(jié)構(gòu)卻不同？雜化形式不同雜化形式不同 孤對電子對成鍵電子有較強(qiáng)的排斥力孤對電子對成鍵電子有較強(qiáng)的排斥力QuestionQuestion42sp3dsp3d243 p能級總共只有能級總共只有3個個p軌道，當(dāng)這些軌道，當(dāng)這些p軌道全部以軌道

28、全部以sp3雜化雜化軌道去構(gòu)建軌道去構(gòu)建軌道，中心原子就沒有多余的軌道，中心原子就沒有多余的p軌道去與鍵軌道去與鍵合原子之間形成合原子之間形成p-p 鍵了。因此，像鍵了。因此，像SO42、SO2Cl2、PO43等等中心原子取等等中心原子取sp3雜化軌道的雜化軌道的“物種物種”，其路易，其路易斯結(jié)構(gòu)式中的雙鍵中的斯結(jié)構(gòu)式中的雙鍵中的鍵是由中心原子的鍵是由中心原子的d軌道和端位軌道和端位原子的原子的p軌道形成的，叫做軌道形成的，叫做d-p 鍵。鍵。SOOHHOO44結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)雜化雜化軌道軌道理想理想夾角夾角直線型直線型sp 平面平面三角形三角形sp2正四正四面體面體sp3三角三角雙錐雙錐sp3d正八

29、正八面體面體sp3d2總之，雜化軌道的形成，有利于分子向著更穩(wěn)定的方總之，雜化軌道的形成，有利于分子向著更穩(wěn)定的方向生成。雜化軌道形成的鍵比較牢固，因此雜化軌道向生成。雜化軌道形成的鍵比較牢固，因此雜化軌道不會形成不會形成鍵，只能形成鍵，只能形成鍵，或容納孤對電子。雜鍵，或容納孤對電子。雜化軌道理論只能解釋事實(shí)，難以預(yù)測分子構(gòu)型?；壍览碚撝荒芙忉屖聦?shí)，難以預(yù)測分子構(gòu)型。45價層電子對互斥理論價層電子對互斥理論預(yù)測分子構(gòu)型預(yù)測分子構(gòu)型 分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù)分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù) 目有關(guān)目有關(guān)VP = BP + LP價層價層 成鍵成鍵 孤對孤對 價層

30、電子對盡可能遠(yuǎn)離，以使斥力最小價層電子對盡可能遠(yuǎn)離，以使斥力最小 根據(jù)根據(jù) VP 和和 LP 的數(shù)目的數(shù)目, 可以推測出分子的空間構(gòu)型可以推測出分子的空間構(gòu)型1. 基本要點(diǎn)基本要點(diǎn)462. 分子形狀的確定方法分子形狀的確定方法例例： CH44+(4-41)/2 = 4SO424+(6+2-42)/2 = 4H2O2+(6-21)/2 = 4SO22+(6-22)/2 = 3CO22+(4-22)/2 = 2XeF22+(8-21)/2 = 5XeF44+(8-41)/2 = 6 首先先確定中心原子首先先確定中心原子A的價層電子對數(shù)的價層電子對數(shù)VP24SO21 VP = BP + LP = 與

31、中心原子成鍵的原子數(shù)與中心原子成鍵的原子數(shù) + （中心原子價電子數(shù)（中心原子價電子數(shù)- -配位原子未成對電子數(shù)之和配位原子未成對電子數(shù)之和) 2474849價電子對的數(shù)目決定了一個分子或離子中的價層電子對在空間價電子對的數(shù)目決定了一個分子或離子中的價層電子對在空間的分布的分布( (與分子立體構(gòu)型不同與分子立體構(gòu)型不同) )：2 2 3 3 4 4 5 6 5 6 直線形直線形 平面三角形平面三角形 正四面體正四面體 三角雙錐體三角雙錐體 正八面體正八面體50對對ABABm m型分子，若中心原子型分子，若中心原子A A價層電子對只包括成鍵價層電子對只包括成鍵電子對，則價層電子對的位置分布就是分子

32、的構(gòu)電子對，則價層電子對的位置分布就是分子的構(gòu)型型； COCO2 2 CH CH4 451 若中心原子若中心原子A A價層電子對包括成鍵電子對和孤對價層電子對包括成鍵電子對和孤對電子，則需略去孤電子對，剩余的價層電子對的電子，則需略去孤電子對，剩余的價層電子對的位置分布才是分子的構(gòu)型位置分布才是分子的構(gòu)型NHNH3 3、H H2 2O OAY4AXnEOHHEENHHHHCHHHOHHNHHHHCHHH52 成鍵電子對受兩個原子核的吸引，孤對電子對只受一個成鍵電子對受兩個原子核的吸引，孤對電子對只受一個原子核的吸引，故孤對電子對原子核的吸引，故孤對電子對(lp)(lp)比成鍵電子對比成鍵電子對

33、(bp)(bp)龐龐大，孤電子對與成鍵電子對間的排斥力也較大。孤電子大，孤電子對與成鍵電子對間的排斥力也較大。孤電子對與成鍵電子對之間的斥力使理想模型發(fā)生畸變。對與成鍵電子對之間的斥力使理想模型發(fā)生畸變。如：如： CHCH4 4 NH NH3 3 H H2 2O O HAH HAH 、 53COFF112.5。123.2。 電負(fù)性高的配體，吸引價電子能力強(qiáng)，價電子電負(fù)性高的配體，吸引價電子能力強(qiáng)，價電子離中心原子較遠(yuǎn)，占據(jù)空間角度相對較小。離中心原子較遠(yuǎn)，占據(jù)空間角度相對較小。 PClPCl3 3 PBrPBr3 3 PI PI3 3 鍵角：鍵角： 101.5 101.5 102102 54中

34、心原子的電負(fù)性增大時，鍵角將增大。中心原子的電負(fù)性增大時，鍵角將增大。如：如： NHNH3 3PHPH3 3AsHAsH3 3SbHSbH3 3鍵角：鍵角： 定義定義：多個原子上相互平行的多個原子上相互平行的 p 軌道連貫重疊在一起構(gòu)成一個軌道連貫重疊在一起構(gòu)成一個整體，整體， 而而 p 電子在這個整體內(nèi)運(yùn)動所形成的鍵電子在這個整體內(nèi)運(yùn)動所形成的鍵形成條件形成條件： 參與成鍵的原子應(yīng)在一個平面上，而且每個原子都能提供參與成鍵的原子應(yīng)在一個平面上，而且每個原子都能提供1個相互平行的個相互平行的 p 軌道軌道大大 鍵上的電子數(shù)必須少于形成大鍵上的電子數(shù)必須少于形成大 鍵的鍵的p軌道數(shù)的兩倍；軌道數(shù)

35、的兩倍； n2m中心原子以中心原子以sp2雜化最有可能形成。雜化最有可能形成。作用作用：“離域能離域能”會增加分子的穩(wěn)定性；影響物質(zhì)的理化性質(zhì)會增加分子的穩(wěn)定性；影響物質(zhì)的理化性質(zhì)表示符號：表示符號：nm5556這些微粒的結(jié)構(gòu)相似。這些微粒的結(jié)構(gòu)相似。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)它們的原仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)它們的原子個數(shù)相等，價電子總數(shù)子個數(shù)相等，價電子總數(shù)也相等，這樣的微?；シQ也相等，這樣的微?；シQ為為等電子體等電子體。CO2與與N2O也互為也互為等電子體等電子體。SO2與與O3也互為也互為等電子體等電子體。巧的是，它們?nèi)加幸粯拥拇笄傻氖?，它們?nèi)加幸粯拥拇箧I。鍵。互為互為等電子體等電子體的微粒，結(jié)構(gòu)相似，的

36、微粒，結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)也有相似之處。性質(zhì)也有相似之處。苯中苯中C CC C的鍵長均相等，的鍵長均相等，為為139pm.139pm.介于介于C CC C鍵長鍵長（133pm133pm）和）和 C CC C鍵長鍵長（154pm154pm）之間。是因）之間。是因?yàn)樾纬闪藶樾纬闪?的大的大鍵鍵C CC CC CC CC CC CH HH HH HH HH HH H6657OOOsp2p中心中心O原子和配原子和配位位O原子都有原子都有p軌道，共有軌道，共有4個個電子小于軌道數(shù)電子小于軌道數(shù)的兩倍的兩倍6，滿足，滿足上述條件即可形上述條件即可形成離域成離域鍵。鍵。OOOOOO58CO2的碳原子取的碳原子取s

37、p雜化軌道雜化軌道,它的兩個未參加雜化的它的兩個未參加雜化的p軌道在空間的取向是跟軌道在空間的取向是跟sp雜化軌道的軸相互垂直。雜化軌道的軸相互垂直。CO2分子里有兩套分子里有兩套3原子原子4電子符號為電子符號為 34的的p-p大大 鍵。鍵。OCOOCOCOOI路易斯結(jié)構(gòu)式路易斯結(jié)構(gòu)式 II分子中有分子中有2套平行套平行p軌道軌道 III表達(dá)大表達(dá)大 鍵的結(jié)構(gòu)式鍵的結(jié)構(gòu)式59 丁二烯分子式分子式H2C=CH-CH=CH2。4個碳原子均有個碳原子均有3個配位原子相鄰，故均取個配位原子相鄰，故均取sp2雜化，形成雜化，形成3個個 鍵，所鍵，所有原子處于同一個平面。每個碳原子有一個未參與有原子處于同

38、一個平面。每個碳原子有一個未參與雜化的雜化的p軌道，垂直于分子平面，每個軌道，垂直于分子平面，每個p軌道里有一軌道里有一個電子。所以，丁二烯分子里有一個個電子。所以，丁二烯分子里有一個4軌道軌道4電子的電子的p-p大大 鍵。鍵。丁二烯分子里的p-p大 鍵丁二烯分子里的p-p大 鍵60 石墨晶體結(jié)構(gòu)是層形結(jié)構(gòu)，每層是由無限個碳六元環(huán)石墨晶體結(jié)構(gòu)是層形結(jié)構(gòu)，每層是由無限個碳六元環(huán)所形成的平面，其中的碳原子取所形成的平面，其中的碳原子取sp2雜化，與苯的結(jié)構(gòu)雜化，與苯的結(jié)構(gòu)類似，每個碳原子尚余一個未參與雜化的類似，每個碳原子尚余一個未參與雜化的p軌道，垂直軌道，垂直于分子平面而相互平行。平行的于分子

39、平面而相互平行。平行的n個個p軌道共軌道共n個個電個個電子在一起形成了彌散在整個層的子在一起形成了彌散在整個層的n個碳原子上下形成了個碳原子上下形成了一個一個p-p大大 鍵。電子在這個大鍵。電子在這個大 鍵中可以自由鍵中可以自由移動移動，即石墨晶體能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，有金屬光澤即石墨晶體能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，有金屬光澤。616263配位鍵配位鍵64配位鍵配位鍵成鍵原子一方提供孤電子對，一方提供空軌道成鍵原子一方提供孤電子對，一方提供空軌道之前之前只是路易斯為了能使某些微粒的中心原子符合只是路易斯為了能使某些微粒的中心原子符合八隅律而提出的猜想八隅律而提出的猜想經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，猜想得以成立，并發(fā)展出了配位化經(jīng)過

40、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，猜想得以成立，并發(fā)展出了配位化合物的相關(guān)理論。合物的相關(guān)理論。配位鍵只是成鍵過程比較特殊，成鍵的方式既可能配位鍵只是成鍵過程比較特殊，成鍵的方式既可能頭碰頭，也可能肩并肩頭碰頭，也可能肩并肩按按路易斯酸堿理論路易斯酸堿理論來看，來看，提供孤電子對的一方叫做提供孤電子對的一方叫做路易斯堿路易斯堿；提供空軌道的一方叫做提供空軌道的一方叫做路易斯酸路易斯酸65氫橋鍵氫橋鍵偶極矩偶極矩m m = q d大小相等，符號相反彼此相距為大小相等，符號相反彼此相距為 d 的的兩個電荷（兩個電荷（+q和和-q）組成的體系稱為組成的體系稱為偶極子，偶極子， 其電量與距離之積，就叫其電量與距離之積，就叫做

41、偶極矩。做偶極矩。 分為鍵的偶極矩與分子分為鍵的偶極矩與分子的偶極矩兩種。的偶極矩兩種。H2N2CO2CS2H2SSO2H2OHClHBrHICOHCN00003.665.336.163.432.631.270.406.99分子分子 /1030CmClH ClH mC1043.330m例如：例如：66偶極矩偶極矩鍵的偶極矩：鍵的偶極矩：可將共價鍵分成極性鍵、非極性鍵兩大類可將共價鍵分成極性鍵、非極性鍵兩大類極性鍵：極性鍵：偶極矩大于零偶極矩大于零非極性鍵：非極性鍵：偶極矩等于零偶極矩等于零成鍵兩元素電負(fù)性差值越大，成鍵兩元素電負(fù)性差值越大，偶極矩越大，極性越大偶極矩越大，極性越大從中我們發(fā)現(xiàn)，

42、共價鍵的極性大到極限，就是離子鍵從中我們發(fā)現(xiàn)，共價鍵的極性大到極限，就是離子鍵ClH 67偶極矩偶極矩分子的偶極矩：分子的偶極矩：可將分子分成極性分子、非極性分子兩大類可將分子分成極性分子、非極性分子兩大類極性分子：分子中正負(fù)電荷的重心不重合，極性分子：分子中正負(fù)電荷的重心不重合，偶極矩大于零偶極矩大于零非極性分子：分子中正負(fù)電荷的重心重合，非極性分子：分子中正負(fù)電荷的重心重合，偶極矩等于零偶極矩等于零ClH 68極化與變形極化與變形ClH 6970極化與變形極化與變形71極化與變形極化與變形72極化與變形極化與變形73極化與變形極化與變形74極化與變形極化與變形75極化與變形極化與變形76極

43、化與變形極化與變形77極化與變形極化與變形78軟硬酸堿理論軟硬酸堿理論概念：概念：體積小，正電荷數(shù)高，可極化性低的中心原子稱作體積小，正電荷數(shù)高，可極化性低的中心原子稱作硬酸硬酸體積大，正電荷數(shù)低，可極化性高的中心原子稱作體積大，正電荷數(shù)低，可極化性高的中心原子稱作軟酸軟酸電負(fù)性高，極化性低，難被氧化的配位原子稱為電負(fù)性高，極化性低，難被氧化的配位原子稱為硬堿硬堿反之為反之為軟堿軟堿。硬酸和硬堿以庫侖力作為主要的作用力硬酸和硬堿以庫侖力作為主要的作用力軟酸和軟堿以共價鍵力作為主要的相互作用力。軟酸和軟堿以共價鍵力作為主要的相互作用力。此理論的中心主旨是，在所有其他因素相同時，軟酸與軟堿此理論的

44、中心主旨是，在所有其他因素相同時，軟酸與軟堿反應(yīng)較快速，形成較強(qiáng)鍵結(jié)反應(yīng)較快速，形成較強(qiáng)鍵結(jié)硬酸與硬堿反應(yīng)較快速，形成較強(qiáng)鍵結(jié)。硬酸與硬堿反應(yīng)較快速，形成較強(qiáng)鍵結(jié)。大體上來說，大體上來說，“硬親硬，軟親軟硬親硬，軟親軟”生成的化合物較穩(wěn)定。生成的化合物較穩(wěn)定。79軟硬酸堿理論軟硬酸堿理論80軟硬酸堿理論軟硬酸堿理論81軟硬酸堿理論軟硬酸堿理論應(yīng)用應(yīng)用:1、取代反應(yīng)都傾向于形成硬、取代反應(yīng)都傾向于形成硬 - 硬、軟硬、軟 - 軟的化合物。軟的化合物。2、軟、軟-軟、硬軟、硬-硬化合物較為穩(wěn)定，軟硬化合物較為穩(wěn)定，軟 - 硬化合物不夠穩(wěn)定。硬化合物不夠穩(wěn)定。3、硬溶劑優(yōu)先溶解硬溶質(zhì)，軟溶劑優(yōu)先溶解

45、軟溶質(zhì)，許多、硬溶劑優(yōu)先溶解硬溶質(zhì)，軟溶劑優(yōu)先溶解軟溶質(zhì)，許多有機(jī)化合物不易溶于水有機(jī)化合物不易溶于水 ，就是因?yàn)樗怯矇A。，就是因?yàn)樗怯矇A。4、解釋催化作用。有機(jī)反應(yīng)中的付克反應(yīng)以無水氯化鋁、解釋催化作用。有機(jī)反應(yīng)中的付克反應(yīng)以無水氯化鋁(AlCl3)做催化劑，做催化劑，AlCl3是硬酸，與是硬酸，與RCl中的硬堿中的硬堿Cl結(jié)合而結(jié)合而活化?；罨?。5、AgCl不溶于水，而不溶于水，而AgF溶于水：鹵化銀中，溶于水：鹵化銀中，Ag+是軟酸，是軟酸，與與Cl-(交界堿交界堿)、Br-、I-(軟堿軟堿)鍵合較水強(qiáng)，這些鹽溶解度就鍵合較水強(qiáng)，這些鹽溶解度就小；但??；但Ag+ 與與F-(硬堿硬堿)

46、鍵合較水弱，鍵合較水弱，AgF溶解度就大。溶解度就大。6、硬酸、硬酸Mg、Ca、Sr、Ba、Al等在自然界的礦物都是與硬等在自然界的礦物都是與硬堿堿O、F、CO、SO等的化合物，而軟酸等的化合物，而軟酸Ag、Hg等主要是與等主要是與軟堿軟堿S等的化合物。等的化合物。82分子軌道理論分子軌道理論要點(diǎn)：要點(diǎn)：1、組成分子的原子的價電子屬于整個分子、組成分子的原子的價電子屬于整個分子2、在原子中電子云在空間的每一個伸展方向稱為一、在原子中電子云在空間的每一個伸展方向稱為一個原子軌道；個原子軌道；分子中的電子在整個分子中的運(yùn)動狀分子中的電子在整個分子中的運(yùn)動狀態(tài)則稱為分子軌道態(tài)則稱為分子軌道3、每個原

47、子軌道能容納、每個原子軌道能容納2個自旋相反的電子，個自旋相反的電子，每個每個分子軌道也能容納分子軌道也能容納2個自旋相反的電子，即也遵循泡個自旋相反的電子，即也遵循泡利不相容原理利不相容原理4、分子軌道也遵循洪特規(guī)則，即盡可能地分占不同、分子軌道也遵循洪特規(guī)則，即盡可能地分占不同軌道。軌道。83分子軌道理論分子軌道理論要點(diǎn)：要點(diǎn)：5、分子軌道是由原子軌道按某種線性組合的方式形分子軌道是由原子軌道按某種線性組合的方式形成的，有多少原子軌道參與分子軌道的形成，就生成的，有多少原子軌道參與分子軌道的形成，就生成多少個分子軌道成多少個分子軌道6、電子具有波粒二象性，此時應(yīng)將電子當(dāng)作、電子具有波粒二象

48、性，此時應(yīng)將電子當(dāng)作“波波”來來處理，既然是波，就會有波的干涉性質(zhì)。兩列頻率處理，既然是波，就會有波的干涉性質(zhì)。兩列頻率相同的波相遇時，某些區(qū)域振動加強(qiáng)，某些區(qū)域振相同的波相遇時，某些區(qū)域振動加強(qiáng)，某些區(qū)域振動減弱。振動加強(qiáng)是因?yàn)椴ǚ鍎訙p弱。振動加強(qiáng)是因?yàn)椴ǚ宀ǚ逑嘤?、波谷波峰相遇、波谷波谷相遇，波谷相遇，振動減弱是因?yàn)椴ǚ逭駝訙p弱是因?yàn)椴ǚ宀ü认嘤觥蓚€波谷相遇。兩個電子在組成分子軌道時，也有振動加強(qiáng)、振動減弱電子在組成分子軌道時，也有振動加強(qiáng)、振動減弱的情況出現(xiàn)。的情況出現(xiàn)。Combining Atomic Orbitals軌道線性疊加：軌道線性疊加：同相位波增強(qiáng)，能量降低，形成成鍵軌道；

49、同相位波增強(qiáng)，能量降低，形成成鍵軌道；反相位波減弱，能量升高，形成反鍵軌道。反相位波減弱，能量升高，形成反鍵軌道。第一周期元素的雙原子分子（離子）的分子軌道圖第一周期元素的雙原子分子（離子）的分子軌道圖 He 2 的存在用價鍵理論不好解釋，沒有兩個單電子的成對的存在用價鍵理論不好解釋，沒有兩個單電子的成對問題。但用分子軌道理論則認(rèn)為有半鍵。這是分子軌道理論較現(xiàn)問題。但用分子軌道理論則認(rèn)為有半鍵。這是分子軌道理論較現(xiàn)代價鍵理論的成功之處。代價鍵理論的成功之處。 分子軌道式分子軌道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 1 鍵級鍵級 = ( 2 1 ) / 2 = 1 / 2 半鍵半鍵He 2 離子

50、離子 He2由于填充滿了一對成鍵軌道和反鍵軌道，故分子的能量由于填充滿了一對成鍵軌道和反鍵軌道，故分子的能量與原子單獨(dú)存在時能量相等，與原子單獨(dú)存在時能量相等， 鍵級為零。鍵級為零。He 之間無化學(xué)鍵，即之間無化學(xué)鍵，即 He2 分子分子不存在。不存在。 AO AO1s1s *1s 1s MO 第二周期元素的分子軌道形成示意圖第二周期元素的分子軌道形成示意圖O2分子的順磁性實(shí)驗(yàn)分子的順磁性實(shí)驗(yàn)O2分子表現(xiàn)為順磁性分子表現(xiàn)為順磁性鍵長和鍵能鍵長和鍵能O2分子分子Lewis結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：其中對成鍵有貢獻(xiàn)的是其中對成鍵有貢獻(xiàn)的是一個一個鍵、鍵、2個個鍵。與鍵。與價鍵結(jié)構(gòu)式完全一致。價鍵結(jié)構(gòu)式完全一

51、致。NNBON2 = (6 0)/2 = 3其中對成鍵有貢獻(xiàn)的是一其中對成鍵有貢獻(xiàn)的是一個個鍵。與價鍵結(jié)構(gòu)式完全鍵。與價鍵結(jié)構(gòu)式完全一致。一致。F: 1s22s22p5BOF2 = (6 4)/2 = 1F F 根據(jù)分子軌道理論可以預(yù)見分子及離子的性質(zhì)。根據(jù)分子軌道理論可以預(yù)見分子及離子的性質(zhì)。已知有下列已知有下列O元素的粒子，請排列出它們的鍵能元素的粒子，請排列出它們的鍵能大小關(guān)系。大小關(guān)系。 O2 O2+ O22- O2- 鍵能鍵能 / kJmol-195分子間作用力分子間作用力 除化學(xué)鍵除化學(xué)鍵(共價鍵、離子鍵、金屬鍵共價鍵、離子鍵、金屬鍵)外，分子與外，分子與分子之間，某些較大分子的基

52、團(tuán)之間，或小分子與分子之間，某些較大分子的基團(tuán)之間，或小分子與大分子內(nèi)的基團(tuán)之間，還存在著各種各樣的作用力，大分子內(nèi)的基團(tuán)之間，還存在著各種各樣的作用力，總稱分子間力總稱分子間力。相對于化學(xué)鍵，相對于化學(xué)鍵，分子間力是一類弱分子間力是一類弱作用力。作用力?；瘜W(xué)鍵的鍵能數(shù)量級達(dá)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)量級達(dá)102，甚至甚至103kJ/mol，而分而分子間力的能量只達(dá)子間力的能量只達(dá)nn10kJ/mol的數(shù)量級，比化學(xué)的數(shù)量級，比化學(xué)鍵弱得多。大多數(shù)分子間力又是短程作用力，當(dāng)分鍵弱得多。大多數(shù)分子間力又是短程作用力，當(dāng)分子距離變大后，分子間力會迅速衰減。子距離變大后，分子間力會迅速衰減。范德華力和范德華力和

53、氫鍵是兩類最常見的分子間力氫鍵是兩類最常見的分子間力，分別介紹如下。分別介紹如下。1、取向力、取向力取向力只有極性分子與極性取向力只有極性分子與極性分子之間才存在。分子偶極分子之間才存在。分子偶極矩越大，取向力越大。矩越大，取向力越大。如：如：HCl、HBr、HIkJ/mol，依次減小。依次減小。對大多數(shù)極性分子，取向力對大多數(shù)極性分子，取向力僅占其范德華力構(gòu)成中的很僅占其范德華力構(gòu)成中的很小分額，只有少數(shù)強(qiáng)極性分小分額，只有少數(shù)強(qiáng)極性分子例外。子例外。 +極性分子取向作用取向力極性分子+_+_+ +_范德華力范德華力2、誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力誘導(dǎo)偶極矩的大小由誘導(dǎo)偶極矩的大小由固有偶極固有偶極的偶極矩

54、的偶極矩(m m)大小和分子變形性大小和分子變形性的大小決定。分子越容易變形，的大小決定。分子越容易變形，產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩就越大。產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩就越大。如放射性稀有氣體氡在如放射性稀有氣體氡在20 C水水中溶解度為中溶解度為230cm3/L。cm3/L。又 如 ， 水 中 溶 解 的 氧 氣又 如 ， 水 中 溶 解 的 氧 氣(20 Ccm3/L)比氮?dú)舛嗟枚?，也比氮?dú)舛嗟枚?，也可歸結(jié)為可歸結(jié)為O2比比N2的變形性大。的變形性大。極性分子非極性分子誘導(dǎo)產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極誘導(dǎo)力+_+_+_+_范德華力范德華力偶極非極性分子色散力_+_+_+產(chǎn)生瞬時分子中原子的位置相對固定，分子中原子的位置相對固定

55、，而分子中的電子卻圍繞整個分而分子中的電子卻圍繞整個分子快速運(yùn)動著。子快速運(yùn)動著。于是，分子的正電荷重心與負(fù)于是，分子的正電荷重心與負(fù)電荷重心時時刻刻不重合，產(chǎn)電荷重心時時刻刻不重合，產(chǎn)生瞬時偶極。分子相互靠攏時，生瞬時偶極。分子相互靠攏時，它們的瞬時偶極矩之間會產(chǎn)生它們的瞬時偶極矩之間會產(chǎn)生電性引力，這就是色散力。色電性引力，這就是色散力。色散力不僅是所有分子都有的最散力不僅是所有分子都有的最普遍存在的范德華力，而且經(jīng)普遍存在的范德華力，而且經(jīng)常是范德華力的主要構(gòu)成。常是范德華力的主要構(gòu)成。范德華力范德華力3、色散、色散力力 隨分子體積的增大而增大隨分子體積的增大而增大, , 導(dǎo)致沸點(diǎn)同樣升

56、高導(dǎo)致沸點(diǎn)同樣升高 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 b.p. -44.5 b.p. -0.5 b.p. 36 隨分子結(jié)構(gòu)密實(shí)程度的減小而減小隨分子結(jié)構(gòu)密實(shí)程度的減小而減小, ,導(dǎo)致沸點(diǎn)同樣下降導(dǎo)致沸點(diǎn)同樣下降 CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH3 CH3CCH3 CH3 CH3 b.p. 36 b.p. 28 b.p. 9.5 除極少數(shù)強(qiáng)極性分子除極少數(shù)強(qiáng)極性分子( (如如 HF，H2O) )外，大多數(shù)分子間外，大多數(shù)分子間 力都以色散力為主力都以色散力為主氫鍵是指分子中與高電負(fù)性原子氫鍵是指分子中與高電負(fù)性原子X以共價鍵

57、相連的以共價鍵相連的H原子，和另一個高電負(fù)性原子原子，和另一個高電負(fù)性原子Y之間所形成的一之間所形成的一種弱的作用力：種弱的作用力： XH YX,Y = F, O, N氫鍵的強(qiáng)弱順序：氫鍵的強(qiáng)弱順序：即即X、Y的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)，的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)，X、Y半徑越小，半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。氫鍵越強(qiáng)。特性：特性：(1)比范德華力強(qiáng)，比化學(xué)鍵弱。比范德華力強(qiáng)，比化學(xué)鍵弱。(2)具有方向性和飽和性。具有方向性和飽和性。氫鍵氫鍵OHNOFHFHN氫鍵氫鍵氫鍵的形成對物質(zhì)性質(zhì)的影響：氫鍵的形成對物質(zhì)性質(zhì)的影響：(1)(1)氫鍵控制分子的構(gòu)象，影響化合物的許多化學(xué)性質(zhì)，氫鍵控制分子的構(gòu)象，影響化合物的

58、許多化學(xué)性質(zhì)，在決定反應(yīng)速度上常起著重大的作用，氫鍵保持著蛋在決定反應(yīng)速度上常起著重大的作用，氫鍵保持著蛋白質(zhì)和核酸分子的三維結(jié)構(gòu)。白質(zhì)和核酸分子的三維結(jié)構(gòu)。水甚至還成團(tuán)地以氫鍵締合，聚集在一些生物高分子水甚至還成團(tuán)地以氫鍵締合，聚集在一些生物高分子蜷曲、折疊后形成的親水空腔內(nèi)，這些締合水微團(tuán)不蜷曲、折疊后形成的親水空腔內(nèi)，這些締合水微團(tuán)不但影響著親水空腔的形狀，進(jìn)而還影響著生物高分子但影響著親水空腔的形狀，進(jìn)而還影響著生物高分子的高級結(jié)構(gòu)與功能，而且無疑地可容納如某些離子或的高級結(jié)構(gòu)與功能，而且無疑地可容納如某些離子或小分子等親水物種。小分子等親水物種。DNA雙螺旋是由氫鍵使堿基雙螺旋是由氫

59、鍵使堿基(AT和和CG)配對形成的配對形成的(圖中圖中NHO，NHN，OHN，NHN，NHO是氫鍵是氫鍵)（2）由于氫鍵的形成，使得化合物的熔沸點(diǎn)上升。）由于氫鍵的形成，使得化合物的熔沸點(diǎn)上升。分子間生成氫鍵，熔沸點(diǎn)上升，分子內(nèi)生成分子間生成氫鍵，熔沸點(diǎn)上升，分子內(nèi)生成氫鍵，熔沸點(diǎn)下降。氫鍵，熔沸點(diǎn)下降。ONHOONOOOHONOOH熔點(diǎn)： 45 oC96114oCoC（3）溶解性）溶解性對于溶質(zhì)分子，凡能為生成氫鍵提供對于溶質(zhì)分子，凡能為生成氫鍵提供H與接受與接受H者，者，均可通過氫鍵和水結(jié)合，在水中溶解度較大。均可通過氫鍵和水結(jié)合，在水中溶解度較大。例：請解釋：例：請解釋：為什么小分子的醇

60、、醛、酮、羧酸能與水以任意比為什么小分子的醇、醛、酮、羧酸能與水以任意比例混溶？為什么中級醇、中級羧酸等在水中的溶解例混溶？為什么中級醇、中級羧酸等在水中的溶解度很小？度很??？（4）分子間生成氫鍵會增大粘度和表面張力。）分子間生成氫鍵會增大粘度和表面張力。例如：甘油、磷酸、濃硫酸均為粘稠狀液體。例如：甘油、磷酸、濃硫酸均為粘稠狀液體。（5）氫鍵解釋了水的特殊物理性質(zhì)）氫鍵解釋了水的特殊物理性質(zhì)水的物理性質(zhì)十分特異。冰的密度小、水的物理性質(zhì)十分特異。冰的密度小、4 C時水時水的密度最大、水的熔沸點(diǎn)與同周期氫化物相比高的密度最大、水的熔沸點(diǎn)與同周期氫化物相比高得多、水的比熱大得多、水的比熱大等等。