H
••
••
C
H H
109028'
N
HH
H
H 107018'
O
H
••
H 104045'
孤对电子对成键电子斥力增强，键角减小
48
49
50
Summary
杂化轨道 杂化轨道构型 分子几何构型 键 角
2个sp 直线型
直线型
1800
3个sp2 平面三角形 平面三角形 1200
4个sp3 四面体形
四面体形 三角锥形 角形
第6章 分子结构
金刚石 与
石墨
2
两者差异
3
金刚石
4
第6章 主要内容
•原子之间的作用力——化学键 •分子中原子在空间的排列——分子构型
习题作业：
5
6.1 离子键（Ionic Bond)
一、离子键的定义： 形成离子键的条件：一般认为，元素电负性
相差大于1.7的典型的金属和非金属元素才能形 成离子键，电负性相差越大，键的离子性越强。
子所能形成的共价键的数目受到其未成对电子数的限制。
此即共价键的饱和性。
熟悉 H2、HCl、Cl2、N2、H2O、SF6 等分子的成键情况. 思考：为什么稀有气体（如He ）以单原子分子形式存在？
例S
3s 3p
3d
F3s F3p
3d
¨ ¨
[·S·]
+¨6[·F:] ¨
13
→
F
–F / \
S\/F–
F
2. 原子轨道的重叠--最大重叠原理 (1) 对称性匹配条件--与电子的运动具有波动性有关 同号重叠：只有当原子轨道对称性相同的部分重叠， 原子间的概率密度才会增大,形成化学键。 当两原子轨道原以子对轨称道性的相重同叠的部分 (即“+”与“+”、“-” 与“-”)重叠。
+ -+
+ -+
- ++
四.共价键的类型
按键是否有极性分子：
共价键
极性共价共键价键强的极类性键型：如 H-Cl 弱极性键：如 H-I
非极性共价键：
如 H-H、Cl-Cl
按原子轨道重叠部分的对称性分：
σ键、π键、δ键
1.σ键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠 所形成的键
x σ s-s
x σ s-p
x
+
原子轨道重叠的对称性原则
当两原子轨道以对称性不同的部分(即“+”与“-”)重叠， 原子间的概率密度几乎等于零，难以成键。
(2) 轨道最大重叠条件-最大重叠原理 两个原子轨道从角度分布 “凸出” 的方向重叠，成
键电子的原子轨道重叠越多，形成的共价键越牢固——最 大重叠原理。
16
三.共价键特征
饱和性:原子有几个未成对的价电子, 一般
zz
yy π pz-pz
x 对xy平面具有反对称性
即重叠部分对xy平面的上、 下两侧，形状相同、符号
相反。
++
2px
2px
键
+ + “肩”并“肩”
2py 2py
键（镜面反对称）
+ + “肩”并“肩”
2pz 2pz
25
键
例4 N2
价键结构式
·· :N—N: ··
分子结构式
化学键示意图
πz πy
N σx N
11
H2 分子中原子轨道发生重叠可由以下事实证明：
H2 分子中核间平衡距离（此时体系的能量最低）为74pm， 而 H 原子的 Bohr 半径为 53pm，显然核间距离小于两个 H 原子半径之和。
皮米(picometer或pm)是长度单位，1pm=1.0×10-9cm
结论：共价键的本质在于成键电子所在的
以离子键结合化合物称离子型化合物——离子晶体
6
离子键及其特点：
·
·· K·+ :Cl·
→
K+[:C··l:]－
··
··
定义：正负离子间的静电吸引力叫做离子键。
特点：既没有方向性，也不具饱和性。
NaCl 晶体（6配位） 7
△χ
键型过渡
电 负
2.1-2.1=0 H H
非极性键
性
差 2.5-2.1=0.4
只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。
例
N
N
共22pp 价键N特2 征:N≡N:
在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单
电子参与成键。
例S
3s 3p
3d
3s 3p
3d
[·¨S·] ¨
+
6[¨·F:] ¨
→
F
–FF/\
S\/FF–
F
共价键特征
方向性:为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。
2s 2p
PF
成键
sp2 — p
杂化 sp2 2p
42
sp2杂化：乙烯
43
（3）sp3杂化与四面体分子
1条s轨道+3条p轨道→杂化 →4条等同的sp3杂化轨道 四个杂化轨道之间的夹角为109.28，轨道
在空间为四面体分布
44
CH4分子的形成
C: 2s 2p
激发 杂化
原子核对其控制力小。所以键电子的流动性大，易受外 电场的影响，在化学反应中表现出较大的活泼性。在化合 物中，原子之间首先形成键，然后尽可能多地形成键以 使体系最稳定。 如果两原子形成共价单键，此键必为键，若是多键，则 有一个键，其余为键.
29
3. δ键：两个原子相匹配的d轨道
以“面对面”的方式重叠所形成的键。
109028' 107018' 104045'
实例
BeCl2 BF3 CH4 NH3 H2O
51
思考
请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔 分子的成键情况?
用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？
• 题：下列分子中的中心原子杂化轨道的类
型相同的是
(B )
• B．CH4与NH3 • C．BeCl2与BF3 • D．C2H2与C2H4
响，若干能量相近的不同类型原子轨道混合起来，重新组
合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所
形成的新轨道就称为杂化轨道。
（2）杂化前后轨道数目不变。 即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目 如：1个s，1个p形成2个完全相同的sp杂化轨道,
1个s，2个p形成3个完全相同的sp2杂化轨道, 1个s，3个p形成4个完全相同的sp3杂化轨道, （3）杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。为了减少轨道之间的 斥力，杂化轨道在空间的分布采取最大的夹角。
2s 2p
sp3
sH
成键
sp3— s
45
（4）sp3不等性杂化与有关分子的构型
N: 不等性杂化 成键
2s 2p
sp3
sp3 — s
O: 不等性杂化 成键
2s 2p
sp3
sp3 —s
46
107º
47
说明下列分子中中心原子的杂化轨道类型、分子的几何形状, 并解释键角：CH4(109028'); NH3(107018'); H2O(键角104045')。
鲍林：著名的量子化学家，他在化 学的多个领域都有过重大贡献。曾 两次荣获诺贝尔奖：化学奖：1954 年因在化学键方面的贡献； 和平奖：1962年因反对核弹在地面 测试的行动，成为得到两个不同范 畴的诺贝尔奖人 。
35
五 分子的空间构型
主族元素的
(一)杂化轨道的理论
ns、np轨道
（1）、 基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影
价键理论：
认为成键电子只能在以化学键相连的两原子间的区域 内运动。
分子轨道理论： 认为成键电子可以在整个分子的区域内运动。
6-2-1 共价键
一.共价键的形成——以H2为例
实验测知: H2 核间距＝74pm H 玻尔半径＝53pm
说明H2分子的形成：
成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了电子概率密度较大 的负电性区域，削弱了两核间的正电排斥，增强了核间电子云 对核的吸引，使体系能量降低，形成共价键。
值
越 2.8-2.1=0.7 大， 键 3.0-2.1=0.9
的
极 4.0-2.1=1.9
性
越 4.0-0.9=3.1
强
H ᬬI:
H ᬬBr:
H ·¨¨Cl: H ·¨¨F: Na ¨¨·F: Na+ Cl-
极性键 离子键
6.2 共价键理论
现代价键理论是建立在量子力学基础上
主要有：
板书示意
z
dxy
x
y
x
dxy y
4. 配位共价键
含义：凡共用电子对由一个原子单方面提供, 所形成 的共价键。
形成条件 ：
共价键的类型
1. 一个原子价层有孤电子对(电子给予体)
2. 另一个原子价层有空轨道(电子接受体)
例5 CO
..C
O ..
C 2s2 2p2 O 2s2 2p4
2px 2px
键
2py 2py
2、杂化轨道类型与分子的空间构型
（1）sp杂化与直线型分子
1条s轨道+1条p轨道→杂化 →2条等同的sp杂化轨道
两条sp杂化轨道间的夹角为180，轨道在 空间的伸展方向为直线型。
37
38
BeCl2分子的形成
Be:
激发
杂化
2s 2p
2s 2p
sp 2p
成键 sp — p