化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)雜化軌道

第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日顯然，上面的圖形反映出兩原子間通過共用電子對(duì)相連形成分子，是基于電子定域于兩原子之間，形成了一個(gè)密度相對(duì)大的電子云（負(fù)電性），這就是價(jià)鍵理論的基礎(chǔ).

H2分子的形成◆

能量最低原理因此，共價(jià)鍵的形成條件為：◆

鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對(duì)電子◆

鍵合雙方原子軌道應(yīng)盡可能最大程度地重疊

兩個(gè)中性原子相互接近時(shí),不復(fù)存在離子鍵中離子正、負(fù)電荷間的強(qiáng)吸引力，其他作用力則依然存在.形成化學(xué)鍵，能量曲線需要形成一個(gè)“勢(shì)井”.如何實(shí)現(xiàn)？

（1）價(jià)鍵理論(valencebondtheory)基本觀點(diǎn)8.6.1共價(jià)作用力的本質(zhì)和共價(jià)鍵的特點(diǎn)第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日◆σ鍵：重疊軌道的電子云密度沿鍵軸方向的投影為圓形，表明電子云密度饒鍵軸（原子核之間的連線）對(duì)稱.形象的稱為“頭碰頭”.s－ss－pp－p◆

π鍵：重疊軌道的電子云密度饒鍵軸不完全對(duì)稱.形象的稱為

“肩并肩”.p－p(2)共價(jià)鍵的鍵型由于共價(jià)鍵在形成時(shí)各個(gè)原子提供的軌道類型不同，所以形成的共價(jià)鍵的鍵型也有不同.例如：有σ鍵，π鍵和鍵等.本章只要求熟知前兩種.第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日σ鍵示意圖第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日π鍵成鍵方式第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日PH3第七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日形成條件：成鍵原子一方提供孤對(duì)電子，另一方提供空軌道.配位鍵（共價(jià)鍵里的一種特殊形式）2s22p3第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）共價(jià)鍵的特征●

具有飽和性（是指每種元素的原子能提供用于形成共價(jià)鍵的軌道數(shù)是一定的）●結(jié)合力的本質(zhì)是電性的●

具有方向性（是因?yàn)槊糠N元素的原子能提供用于形成共價(jià)鍵的軌道是具有一定的方向，滿足最大重疊要求。）HCl例如：NNHOH第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日雜化軌道（hybridorbital）●原子軌道為什么需要雜化？●原子軌道為什么可以雜化？●如何求得雜化軌道的對(duì)稱軸間的夾角？Pauling求助“雜化概念”建立了新的化學(xué)鍵理論－－雜化軌道理論.

上面介紹的s軌道與p軌道重疊方式并不能解釋大多數(shù)多原子分子中的鍵長(zhǎng)、鍵角和成鍵數(shù)目.例如,如果H2O和NH3分子中的O－H鍵和N－H鍵是由H原子的1s軌道與O原子和N原子中單電子占據(jù)的2p軌道重疊形成的，HOH和HNH鍵角應(yīng)為90°；事實(shí)上,上述兩個(gè)鍵角各自都遠(yuǎn)大于90°.CH4的C原子形成4個(gè)鍵。第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日●成鍵時(shí)能級(jí)相近的價(jià)電子軌道相混雜，形成新的價(jià)電子軌道——雜化軌道（1）基本要點(diǎn)●軌道成分變了●軌道的能量變了●軌道的形狀變了結(jié)果是更有利于成鍵！●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)目不變第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日(2)雜化形式2p2s2s2psp3foursp3hybridorbital●sp3雜化軌道excitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinCH4HybridorbitalConfigurationofCingroundstate第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日NH3中N原子采取sp3不等性雜化sp3雜化ValencebondpicturesofNH3FormationofthecovalentbondsinNH3ConfigurationofNingroundstateHybridorbital在sp3及其他雜化軌道中，還存在著“不等性雜化”，即雜化后的軌道中填充的有中心原子的孤電子對(duì).這樣我們就可以解釋象水和氨這樣的分子結(jié)構(gòu)了.第十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日H2O中O原子采取sp3不等性雜化sp3雜化ValencebondpicturesofH2OFormationofthecovalentbondsinH2Osp3HybridorbitalConfigurationofOingroundstate第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日●sp2雜化軌道2s2p軌道2s2p2s2psp2threesp2hybridorbitalexcitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinBCl3HybridorbitalConfigurationofBingroundstate第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日定義：多個(gè)原子上相互平行的p軌道連貫重疊在一起構(gòu)成一個(gè)整體，而

p電子在這個(gè)整體內(nèi)運(yùn)動(dòng)所形成的鍵.表示符號(hào)：形成條件：

●參與成鍵的原子應(yīng)在一個(gè)平面上，而且每個(gè)原子都能提供1個(gè)相互平行的p軌道

●n<2m作用：“離域能”會(huì)增加分子的穩(wěn)定性；影響物質(zhì)的理化性質(zhì)離域鍵（鍵）第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日OOOO3的分子結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日N2O4Nsp2其他例子：NO3-CO3=第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日Kroto,H.W.;Heath,J.R.;O'Brien,S.C.;Curl,R.F.;Smalley,R.E..C60:buckminsterfullerene.Nature(London,UnitedKingdom)(1985),318(6042),162-3.第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1996年度NobelPrizeinChemistryHaroldKroto,RobertCurlandRichardSmalley第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日SumioIijima(飯島澄男,borninMay2,1939)isaJapanesephysicist.Dr.SumioIijima第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日C30Cl10

C40Cl10C50Cl10第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日C50Cl10可能的結(jié)構(gòu)D5h

D5h

C5v

D5d

第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日C50Cl10的立體結(jié)構(gòu)模擬圖Su-YuanXie(謝素原),FeiGao(高飛),XinLu(呂鑫),Rong-BinHuang(黃榮彬),……,Lan-SunZheng(鄭蘭蓀),Science,2004,304,699第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日13CNMR譜第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日●sp雜化軌道2s2p2s2psp2ptwo

sphybridorbitalexcitedhybridizationH－Be－HConfigurationofBeingroundstateHybridorbitalFormationofthecovalentbondsinBeH2第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日sp3dThefivesp3dhybridorbitalsandtheirtrigonalbipyramidalgeometrysp3d2Thesixsp3d2hybridorbitalsandtheiroctahedralgeometry

●另外還存在d軌道參加的s-p-d雜化軌道第四十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日d2sp3和dsp3雜化軌道18電子規(guī)則dsp2雜化軌道平面正方形Ni(NH3)4+2Cu(NH3)4+2第五十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日試用雜化軌道理論解釋下面問題：●NH3、H2O的鍵角為什么比CH4小？CO2的鍵角為何是180°？●