形成的共价键数 未成对电子数
化学键与分子结构
哪些电子云重叠方式有利于共价键的形成？
以最简单的s电子和p电子为例分析:
s－s
头碰头
s－p
化学键与分子结构
头碰头
p－p
头碰头
化学键与分子结构
肩并肩
s－s s－p p－p
p－p
“头碰头”σ键
“肩并肩” π键
化学键与分子结构
共价键的特征
1、具有饱和性
2、具有方向性 共价键的方向性是指一个原子与周围原子形成 共价键有一定的角度。共价键具有方向性的原 因是因为原子轨道(p、d、f)有一定的方向性， 它和相邻原子的轨道重叠成键要满足最大重叠 条件。
化学键与分子结构
σ键的特点是重叠的电子在两核连线上，受原子核束 缚力较大，重叠程度也大，比较牢固，σ键绕轴旋转 时，电子云重叠程度不受影响。
π键的特点是重叠的电子云分布在两核连线的两方， 受原子核束缚力小，电子云重叠程要比σ键小得多， 所以π键不如σ键牢固。π键绕键轴(两轴连线)旋转后 会发生破裂。
化学键与分子结构
复杂分子的路易斯结构式确定：
计算可用价电子的数目。在分子中为每一个原 子贡献的价电子相加，对于负离子要加上离子 的电荷数，对于正离子要减去离子的电荷数。 以NH4+和NO3-为例：
画出分子或离子的结构草图，用单键把原子连 接起来，使每个原子的电子总数为8(含成键电 子对和非成键电子对)。如原子的排列有几种可 能，则用化学或物理方法确定哪一种可能的结 构是正确的，它一般遵循下列规律：
化学键与分子结构
化学键与分子结构
一、路易斯结构与共振论
科塞尔(Kossel)——离子键理论 `1916年
路易斯(G.N. Lewis)——共价键理论
化学键与分子结构
路易斯结构式：用“—”表示共价键/键合电子/ 成键电子；用“ ·”表示孤对电子/非键合电子。
简单分子的路易斯结构式可用观察法直接得到。
化学键与分子结构
共价键的分类
σ键：原子轨道以“头碰头”方式互相重叠形成 的共价键。(如：s－s，s－p，p－p)
π键：原子轨道以“肩并肩”方式互相重叠形成 的共价键。(如：p－p )
大量化学事实表明：上述σ键和π键只是共价键中最 简单的模型，此、硼烷中的多中 心键等。
v势能
0
r0 化学键与分子结构
r核间距
r0
v势能
0
r0 化学键与分子结构
r核间距
两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近 v势能
0 化学键与分子结构
r核间距
氢气分子形成过程的能量变化
化学键与分子结构
共价键的形成与类型
根据共价键形成的本质，请解释氢分子为H2而 不是H3？
↑↓
1s
H2
化学键与分子结构
根据H2分子的形成过程，讨论HF分子、H2O分 子和NH3分子的形成
1s
↑↓
↑ ↓ ↑ ↓ ↑↓
2s
2p
HF
1s 1s
↑↓
↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓
2s
2p
H2O
1s 1s 1s
↑↓
↑ ↓ ↑↓ ↑↓
2s
2p
N H32
化学键与分子结构
共价键的特征
1、具有饱和性 在成键过程中,每种元素的原子有几个未成对电 子通常就只能形成几个共价键，所以在共价分 子中每个原子形成共价键数目是一定的。
化学键与分子结构
二、σ键和π键——价键理论(一)
又称电子配对法：共价键是由不同原子的电子 云重叠形成的，是1927年海特勒(Heitler)和伦 敦(London)用量子力学处理H2问题所得结果的 推广。
化学键与分子结构
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近 V势能
0
化学键与分子结构
r核间距
r0
化学键与分子结构
复杂分子的路易斯结构式确定： 有时，一个分子在不改变其中的原子的排列的
情况下，可以写出一个以上合理的路易斯结构 式，为解决这一问题，鲍林提出所谓的“共振” 的概念，认为该分子的结构是所有这些正确的 路易斯结构式的总和，真实的分子结构是这些 结构式的“共振混合体”。 共振论在有机化学中仍有广泛应用。有助于理 解路易斯结构式的局限性。
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②多电子结构——如PCl5里的磷呈5价，氯呈-1 价。中性磷原子的价电子数为5。在PCl5磷原子 的周围的电子数为10，超过8。这种例外只有第 3周期或更高周期的元素的原子才有可能出现。
化学键与分子结构
复杂分子的路易斯结构式确定： N2O路易斯结构式
可用“形式电荷”判断其合理性。将键合电子的 半数分别归属各键合原子，再加上各原子的孤 对电子数，如果两者之和等于该原子(呈游离态 电中性时)的价层电子数，形式电荷计为零，否 则少了电子，形式电荷计“+”，多了电子计为“-”。 当结构式中所有原子的形式电荷均为零，或者 形式电荷为“+”的原子比形式电荷为“-”的原子的 电负性小，可认为是合理的路易斯结构式。
所以π键电子的能量较高，易活动，其化学性质较σ 键活泼。
一般来说，π健不能独立存在，总是和σ键一起形成 双键或叁键。
化学键与分子结构
化学键与分子结构
复杂分子的路易斯结构式确定：
计算所画结构里电子的总数，并将它与第一步 计算所得到的可用价电子数对比。若多出2个电 子，则该分子有一个双键，且该重键在C—C或 在氧与某一元素之间。如ClO-、HCN。
画出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的 路易斯结构式。
分析CCl4、BCl3、PCl5的路易斯结构式。
化学键与分子结构
①缺电子结构——包括形成共价键的共用电子 对之内，少于8电子的，称为缺电子结构。如第 3主族的硼和铝，典型的例子有BCl3、AlCl3， 缺电子结构的分子往往有形成配合物的能力。 例如：BCl3＋:NH3＝Cl3B←NH3
能够接受电子对的分子称为“路易斯酸”，能够 给出电子对的分子称为“路易斯碱”。路易斯酸 和路易斯碱以配价键相互结合形成的化合物叫 做“路易斯酸碱对”。
化学键与分子结构
原子排列遵循的一般规律： 氢原子总是形成单键，碳原子通常是个键。 同一分子有几个碳原子，可能会键合成链状或
环状。 在含有几个氧原子和一个非金属原子的化合物
或离子里，氧原子通常围绕非金属中心原子排 列。 含氧酸中，可电离的氢原子通常与氧原子键合， 而氧原子与非金属原子键合。如H—O—X