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1、第九章 分子结构第一节 离子键第二节 共价键的价键理论第三节 价层电子对互斥理论第四节 轨道杂化理论第五节 分子轨道理论简介第六节 离域键第七节 分子作用力和氢键第九章 分子结构第二节 共价键的价键理论第四节 轨道杂化理论第七节 分子作用力和氢键第二节共价键的价键理论一、共价键的本质二、价键理论的基本要点三、共价键的类型引言：分子结构引言：分子结构 分子是保持物质化学性质的最小微粒，而分子分子是保持物质化学性质的最小微粒，而分子的性质与分子结构密切相关。的性质与分子结构密切相关。分子内，相邻原子间存在强烈的相互作用分子内，相邻原子间存在强烈的相互作用化学键化学键离子键、金属键和离子键、金属键和
2、共价键共价键共价键共价键。分子间，存在着较弱的相互作用，包括分子间，存在着较弱的相互作用，包括分子间分子间分子间分子间作用力作用力作用力作用力和和氢键氢键氢键氢键。离子键离子键离子键的共价性离子键的共价性离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。元素的电负性差值越大，形成的离子键越强。但离子化合物中元素的电负性差值越大，形成的离子键越强。但离子化合物中不存在不存在100%100%的离子键，即使是的离子键，即使是 CsFCsF 中的离子键，也有中的离子键，也有8%8%的的共价性。共价性。1.71.7，发发发发生生生生电电电电子子子子转转转
3、转移移移移，主要形成离子键；主要形成离子键；主要形成离子键；主要形成离子键；1.71.7，不不不不发发发发生生生生电电电电子子子子转转转转移移移移，主要形成共价键。主要形成共价键。主要形成共价键。主要形成共价键。一、共价键的本质一、共价键的本质 海特勒和伦敦指出共价海特勒和伦敦指出共价键的本质：键的本质：当两个氢原子相互接近当两个氢原子相互接近时，原子轨道发生重叠（即时，原子轨道发生重叠（即波函数叠加波函数叠加波函数叠加波函数叠加)，两原子，两原子AA(1,0,0,1/2)(1,0,0,1/2)，B(1,0,0,-B(1,0,0,-1/2)1/2)间通过共用间通过共用自旋相反自旋相反自旋相反自
4、旋相反的电子对使系统的电子对使系统能量降低能量降低能量降低能量降低而而成键。成键。一、共价键的本质一、共价键的本质 电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时，其1s轨道发生重叠，两原子核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域概率密度较大的区域概率密度较大的区域概率密度较大的区域，这一方面降低降低降低降低两个原子核间的正电排斥排斥排斥排斥，另一方面增加增加增加增加了两个原子核对核间电子的吸引吸引吸引吸引。R R0 0处处处处引引引引力力力力斥斥斥斥力力力力，两两两两原原原原子达平衡，能量最低子达平衡，能量最低子达平衡，能量最低子达平衡，能量最低一、共价键的本质一、共价键的本质而电子自旋方式相同的两
5、个氢原子相互接近时，两而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两核间电子出现的核间电子出现的概率密度降低概率密度降低概率密度降低概率密度降低，从而增大了两个原，从而增大了两个原子核的排斥力，使系统子核的排斥力，使系统能量升高能量升高能量升高能量升高，所以无法形成化，所以无法形成化学键。学键。由此可见，电子由此可见，电子自旋相反自旋相反自旋相反自旋相反的两个氢原子以核间距的两个氢原子以核间距R R0 0相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳定的分子。而电子定的分子。而电子自旋相同自旋相同自旋相同自旋相同的两个氢原子接近时，的两个氢原子接近时，系
6、统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成系统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成稳定的分子。稳定的分子。二、价键理论的基本要点二、价键理论的基本要点1.1.两个原子接近时，两个原子接近时，自旋相反自旋相反自旋相反自旋相反的未成对电子可配对的未成对电子可配对形成共价键。形成共价键。二、价键理论的基本要点二、价键理论的基本要点2.2.一个原子所形成的共价键的数目受其未成对电子一个原子所形成的共价键的数目受其未成对电子数的限制（共价键的数的限制（共价键的饱和性饱和性饱和性饱和性)：原子有几个未成对电：原子有几个未成对电子，就只能和几个自旋相反的未成对电子配对成键。子，就只能和几个自旋相反的未成
7、对电子配对成键。二、价键理论的基本要点二、价键理论的基本要点3.3.原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度就越大，形成的共价键越牢固。因此，共价键的形就越大，形成的共价键越牢固。因此，共价键的形成总是沿着原子轨道最大重叠的方向进行成总是沿着原子轨道最大重叠的方向进行 （最大重最大重最大重最大重叠原理叠原理叠原理叠原理，共价键的，共价键的方向性方向性方向性方向性)。+_不能成键不能成键能成键能成键H+Cl-三、共价键的特征三、共价键的特征1.共价键的饱和性共价键的饱和性2.共价键的类型共价键的类型四、共价键的类型四、共价键的类型综上所述，当两个原子接
8、近时，自旋相反的未成对综上所述，当两个原子接近时，自旋相反的未成对电子可通过原子轨道的重叠形成共价键。在重叠时，电子可通过原子轨道的重叠形成共价键。在重叠时，受未成对电子数目的限制，并遵守最大重叠原理，受未成对电子数目的限制，并遵守最大重叠原理，所以共价键具有饱和性和方向性这所以共价键具有饱和性和方向性这两个特征两个特征两个特征两个特征。按形成共价键时原子轨道的重叠方式的不同，共价按形成共价键时原子轨道的重叠方式的不同，共价键分为键分为 键键键键和和 键键键键两种类型。两种类型。四、共价键的类型四、共价键的类型 (一一)键键四、共价键的类型 (一一)键键 以以“头碰头头碰头头碰头头碰头”方式沿
9、方式沿键轴键轴键轴键轴（两原子核间联线）（两原子核间联线）方向重叠，重叠部分对于键轴呈方向重叠，重叠部分对于键轴呈圆柱形对称圆柱形对称圆柱形对称圆柱形对称。沿键。沿键轴方向旋转任意角度，轨道的形状和符号均不改变。轴方向旋转任意角度，轨道的形状和符号均不改变。键沿键轴方向形成，重叠程度大，所以其键沿键轴方向形成，重叠程度大，所以其 键能大键能大键能大键能大、稳定性高稳定性高稳定性高稳定性高。键是化学结构的保持者。键是化学结构的保持者。四、共价键的类型四、共价键的类型 (二二)键键+z+zpzpzxpypy+zy +zy x四、共价键的类型四、共价键的类型(二二)键键 以以“肩并肩肩并肩肩并肩肩并
10、肩”方式垂直于键轴重叠，重叠部分方式垂直于键轴重叠，重叠部分呈呈镜面反对称镜面反对称镜面反对称镜面反对称。包括键轴在内的平面上、下两侧对。包括键轴在内的平面上、下两侧对等地分布着原子轨道，形状相同，符号相反。等地分布着原子轨道，形状相同，符号相反。键不是沿最大重叠方向形成，重叠程度较小，键不是沿最大重叠方向形成，重叠程度较小，所以其所以其键能小键能小键能小键能小、稳定性低稳定性低稳定性低稳定性低。键是化学反应的积极参与者。键是化学反应的积极参与者。四、共价键的类型四、共价键的类型 两原子形成共价单键时，原子轨道总是两原子形成共价单键时，原子轨道总是沿键轴沿键轴沿键轴沿键轴方向达到最大程度的重叠
11、，所以方向达到最大程度的重叠，所以单键单键单键单键都是都是 键；形键；形成共价成共价双键双键双键双键时，有一个时，有一个 键和一个键和一个 键；形成共价键；形成共价三键三键三键三键时，有一个时，有一个 键和两个键和两个 键键 。实例实例实例实例 N N N N2 2 2 2N N2 2 的结构的结构NN2px2pz2pyN2 的结构xzy五、配位共价键五、配位共价键 共用电子对由一个原子共用电子对由一个原子单独单独单独单独提供形成的共价键提供形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号称为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号“”表示，箭头指向接受电子对的原子。例如：表示，箭头指向接受电
12、子对的原子。例如：五、配位共价键五、配位共价键共用电子对由一个原子共用电子对由一个原子单独单独单独单独提供形成的共价键称提供形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号“”表表示，箭头指向接受电子对的原子。示，箭头指向接受电子对的原子。例如：例如：形成配位键的条件：形成配位键的条件：(1)(1)提供电子对的原子的最外层有提供电子对的原子的最外层有孤对电子孤对电子孤对电子孤对电子；(2)(2)接受电子对的原子的最外层有接受电子对的原子的最外层有空轨道空轨道空轨道空轨道。O 2s2 2p4 C 2s2 2p2 CO 中的配位键由 C 原子和 O 原子各
13、提供一个 2p 轨道，互相重叠，但是电子是由 O 原子独自提供的。于是，CO 可表示成C O六、共价键参数六、共价键参数 共价键参数是表征共价键性质的物理量，共价键参数是表征共价键性质的物理量，常见的参数有：键能、键长、键角和键的极性。常见的参数有：键能、键长、键角和键的极性。键能键能键能键能E Ed d：使气态：使气态 A AB B分子解离成气态原子分子解离成气态原子 A A 和和原子原子 B B 所需要的能量。一般在所需要的能量。一般在10102 2 kJkJmolmol-1-1数数量级。量级。键长键长键长键长l l：分子中两个成键原子核间的平衡距离。：分子中两个成键原子核间的平衡距离。一
14、般在一般在10102 2 pm pm 数量级。数量级。比如比如H H2 2：E Ed d436436 kJkJmolmol-1-1，l l74pm74pm。如如果果分分子子中中只只含含有有一一种种键键，且且都都是是单单键键，键键能能可可用用键键解解离离能能的的平均值表示。如平均值表示。如NHNH3 3含有三个含有三个NHNH键：键：NHNH3 3(g)=(g)=H(gH(g)+NH)+NH2 2(g)(g)DD1 1=433.1 kJ=433.1 kJ molmol 1 1NHNH2 2(g)=(g)=NH(gNH(g)+)+H(gH(g)DD2 2=397.5 kJ=397.5 kJ mol
15、mol 1 1NH(gNH(g)=)=N(gN(g)+)+H(gH(g)DD3 3=338.9 kJ=338.9 kJ molmol 1 1E E(N(NH)=(NH)=(NH)=(H)=(DD1 1+DD2 2+DD3 3)/3)/3 =(433.1+397.5+338.9)kJ =(433.1+397.5+338.9)kJ molmol 1 1/3/3 =389.8 kJ =389.8 kJ molmol 1 1 键能键能E E，键强度，键强度，化学键越牢固，分子稳定性，化学键越牢固，分子稳定性。对同种原子的键能对同种原子的键能E E有：有：单键单键 双键双键 叁键叁键 如如 E E(C(
16、CC)=C)=346kJ346kJ molmol 1 1,E E(C(C=C)=C)=610kJ610kJ molmol 1 1,E E(CC)=835(CC)=835kJkJ molmol 1 1一些键能和键长的数据一些键能和键长的数据(298.15K)(298.15K)六、共价键参数六、共价键参数 共价键参数是表征共价键性质的物理量，常共价键参数是表征共价键性质的物理量，常见的参数有：键能、键长、键角见的参数有：键能、键长、键角、键的极性和键、键的极性和键级。级。键角键角键角键角：键与键之间的夹角。键角和键长是表征分：键与键之间的夹角。键角和键长是表征分子的空间构型的重要参数。子的空间构型
17、的重要参数。键的键的极性极性极性极性：共价键中共用电子对偏向于电负性较：共价键中共用电子对偏向于电负性较大的原子使其带部分负电荷，而电负性较小的原大的原子使其带部分负电荷，而电负性较小的原子带部分正电荷，正、负电荷中心不重合。这种子带部分正电荷，正、负电荷中心不重合。这种共价键称为极性键。否则称为非极性键。共价键称为极性键。否则称为非极性键。键型过渡键型过渡 2.1-2.1=02.5-2.1=0.42.8-2.1=0.73.0-2.1=0.94.0-2.1=1.94.0-0.9=3.1Na+F-H HH I:H Br:H Cl:H F:Na F:电负性差值越大 ，键的极性越强 非极性键非极性键
18、 极性键极性键 离子键离子键第四节轨道杂化理论一 轨道杂化理论的基本要点二 轨道杂化的类型与分子的空间构型一、轨道杂化理论的基本要点一、轨道杂化理论的基本要点(1)(1)只有在只有在形成分子形成分子形成分子形成分子中，中，能量相近能量相近能量相近能量相近的原子轨道才能进的原子轨道才能进行杂化。孤立原子不能杂化。常见杂化方式有行杂化。孤立原子不能杂化。常见杂化方式有n n n ns-s-s-s-n n n np p p p杂化、杂化、n n n ns-s-s-s-n n n np-p-p-p-n n n nd d d d杂化和杂化和(n n n n-1)d-1)d-1)d-1)d-n n n n
19、s-s-s-s-n n n np p p p杂化；杂化；(2)(2)杂化杂化轨道数轨道数轨道数轨道数等于参加杂化的原子轨道数；等于参加杂化的原子轨道数；(3)(3)杂化轨道的杂化轨道的成键能力成键能力成键能力成键能力比未杂化的原子轨道强，形比未杂化的原子轨道强，形成的化学键的键能大；成的化学键的键能大；(4)(4)杂化轨道不能以杂化轨道不能以空轨道空轨道空轨道空轨道形式存在；形式存在；(5)(5)杂化轨道的构型决定了分子的杂化轨道的构型决定了分子的空间构型空间构型空间构型空间构型。二、轨道杂化的类型和分子空间构型二、轨道杂化的类型和分子空间构型杂化过程杂化过程杂化过程杂化过程：(a a)激发；
20、激发；(b b)杂化；杂化；(c c)成键；成键；杂化类型杂化类型杂化类型杂化类型：(a a)sp)sp 杂化杂化 直线型；直线型；(b b)sp)sp2 2 杂化杂化平面正三角形；平面正三角形；(c c)sp)sp3 3 杂化杂化正四面体；正四面体；(一一)sp)sp 杂化杂化(一一)sp)sp 杂化杂化 一个一个 n ns s 轨道和一个轨道和一个 n np p 轨道形成轨道形成两个两个两个两个 sp sp 杂杂化轨道，每一个化轨道，每一个 sp sp 杂化轨道中含有杂化轨道中含有1/21/2的的 s s 轨道轨道成分和成分和1/21/2的的 p p 轨道成分。这两个轨道的夹角为轨道成分。
21、这两个轨道的夹角为180180，所形成的分子的空间构型为，所形成的分子的空间构型为直线形直线形直线形直线形。比如：比如：BeClBeCl2 2sp sp 杂杂化示意化示意图图(一一)sp)sp 杂化杂化(二二)sp)sp2 2 杂化杂化 一个一个 n ns s 轨道和两个轨道和两个 n np p 轨道形成轨道形成三个三个三个三个 spsp2 2 杂杂化轨道，每一个化轨道，每一个 spsp2 2 杂化轨道中含有杂化轨道中含有1/31/3的的 s s 轨道轨道成分和成分和2/32/3的的 p p 轨道成分。这三个轨道间的夹角为轨道成分。这三个轨道间的夹角为120120，所形成的分子的空间构型为，所
22、形成的分子的空间构型为平面正三角形平面正三角形平面正三角形平面正三角形。sp2 杂化轨道示意图杂化轨道示意图(二二)sp)sp2 2 杂化杂化 一个 ns 轨道和两个 np 轨道形成三个三个三个三个 sp2 杂化轨道，每一个 sp2 杂化轨道中含有1/3的 s 轨道成分和2/3的 p 轨道成分。这三个轨道间的夹角为120，所形成的分子的空间构型为平面正三角形平面正三角形平面正三角形平面正三角形。比如：BF3(二二)sp)sp2 2 杂化杂化(二二)sp)sp3 3 杂化杂化 一个一个 n ns s 轨道和三个轨道和三个 n np p 轨道形成轨道形成四个四个四个四个 spsp3 3 杂杂化，每
23、一个化，每一个spsp3 3 杂化轨道中含有杂化轨道中含有 1/4 1/4 的的 s s 轨道成分轨道成分和和 3/4 3/4 的的 p p 轨道成分。这四个轨道的夹角为轨道成分。这四个轨道的夹角为109109 2828，所形成的分子的空间构型为，所形成的分子的空间构型为正四面体正四面体正四面体正四面体。(二二)sp)sp3 3 杂化杂化 一个 ns 轨道和三个 np 轨道形成四个四个四个四个 sp3 杂化，每一个sp3 杂化轨道中含有 1/4 的 s 轨道成分和 3/4 的 p 轨道成分。这四个轨道的夹角为10928，所形成的分子的空间构型为正四面体正四面体正四面体正四面体。(三三)sp)s
24、p3 3 杂化杂化(四四)不等性不等性 spsp3 3 杂化杂化 由原子轨道组合成一组由原子轨道组合成一组简并简并简并简并杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道的杂化过程称为等的杂化过程称为等性杂化。性杂化。等性杂化并不表示形成的共等性杂化并不表示形成的共价键一定等同，如价键一定等同，如 CHClCHCl3 3 中中 C C 是是 spsp3 3 等性杂化，分等性杂化，分子中三个子中三个 C-C-ClCl 键与键与 C-H C-H 键键并并不等同不等同不等同不等同，所以分子为变形，所以分子为变形四面体四面体 。(四四)不等性不等性 spsp3 3 杂化杂化 如果杂化所得的一组杂化轨道并如果杂化所得的
25、一组杂化轨道并不完全简并不完全简并不完全简并不完全简并，则称为不等性杂化。则称为不等性杂化。NHNH3 3HH2 2OONHNH3 3 分子分子 107107 1818 HH2 2OO 分子分子 104104 4545 总结总结杂化类型杂化类型 sp sp spsp2 2spsp3 3杂化轨道构型杂化轨道构型 直线形 三角形 四 面 体杂化轨道中杂化轨道中孤对电子对孤对电子对 00012分子空间构型分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥形 V 形 实实 例例 BeCl2BF3CH4NH3H2O键键 角角 180 120 109281071810445第七节 分子间作用力和氢键一、分子的
26、极性二、分子间作用力三、氢键分子的极性分子的极性每个分子都由带正电的原子核和带负电的电子组每个分子都由带正电的原子核和带负电的电子组成，由于正、负电荷数量相等，所以整个分子是电中成，由于正、负电荷数量相等，所以整个分子是电中性的。性的。设想分子中有一个设想分子中有一个“正电荷中心正电荷中心正电荷中心正电荷中心”以及一个以及一个“负负负负电荷中心电荷中心电荷中心电荷中心”，如果正、负电荷的中心不重合在同一点，如果正、负电荷的中心不重合在同一点上，分子就具有极性，称为上，分子就具有极性，称为极性分子极性分子极性分子极性分子。否则称为。否则称为非极非极非极非极性分子性分子性分子性分子。双原子分子的极
27、性双原子分子的极性由由相同原子相同原子相同原子相同原子组成的双原子分子，正、负电荷中心组成的双原子分子，正、负电荷中心重合，不具有极性，为非极性分子。重合，不具有极性，为非极性分子。由由不同原子不同原子不同原子不同原子组成的双原子分子，负电荷中心比正组成的双原子分子，负电荷中心比正电荷中心更偏向电负性大的原子，使正、负电荷中心电荷中心更偏向电负性大的原子，使正、负电荷中心不重合，为极性分子。不重合，为极性分子。HHHCl+_分分分分子子子子的的的的极极极极性性性性取决于键的极性取决于键的极性取决于键的极性取决于键的极性多原子分子的极性多原子分子的极性分子的极性取决于化学分子的极性取决于化学键的
28、极性键的极性键的极性键的极性及分子的及分子的空间构空间构空间构空间构型型型型。分子完全对称，则正、负电荷中心重合，为非极。分子完全对称，则正、负电荷中心重合，为非极性分子；反之为极性分子。性分子；反之为极性分子。+_+_+_OOC原原原原子子子子间间间间电电电电负负负负性性性性差差差差值值值值越越越越大大大大，键键键键的的的的正正正正负负负负电电电电荷荷荷荷中中中中心心心心越越越越分离，键的极性越大。分离，键的极性越大。分离，键的极性越大。分离，键的极性越大。多原子分子的极性多原子分子的极性分子的极性取决于化学分子的极性取决于化学键的极性键的极性键的极性键的极性及分子的及分子的空间构空间构空间
29、构空间构型型型型。分子完全对称，则正、负电荷中心重合，为非极。分子完全对称，则正、负电荷中心重合，为非极性分子；反之为极性分子。性分子；反之为极性分子。+_+_HHO多原子分子的极性多原子分子的极性分子的极性取决于化学键的极性键的极性键的极性键的极性及分子的空间构空间构空间构空间构型型型型。分子完全对称，则正、负电荷中心重合，为非极性分子；反之为极性分子。分子分子分子分子H H2 2HClHCl H H2 2OOCOCO2 2CClCCl4 4CHClCHCl3 3键的极性键的极性键的极性键的极性 非极性 极性 极性极性极性极性几何构型几何构型几何构型几何构型直线直线 V形直线正四面体 四面体
30、分子极性分子极性分子极性分子极性 非极性 极性 极性 非极性非极性极性偶极矩偶极矩分子极性大小可用偶极矩分子极性大小可用偶极矩 来衡量。偶极矩越大，来衡量。偶极矩越大，分子的极性就越大；偶极矩越小，分子的极性就越小；分子的极性就越大；偶极矩越小，分子的极性就越小；偶极矩为零的分子是非极性分子。偶极矩为零的分子是非极性分子。分子的偶极矩是各个化学键的偶极矩的矢量和。分子的偶极矩是各个化学键的偶极矩的矢量和。d+q_q偶极矩偶极矩分子极性大小可用偶极矩分子极性大小可用偶极矩 来衡量。偶极矩越大，来衡量。偶极矩越大，分子的极性就越大；偶极矩越小，分子的极性就越小；分子的极性就越大；偶极矩越小，分子的
31、极性就越小；偶极矩为零的分子是非极性分子。偶极矩为零的分子是非极性分子。分子的偶极矩是各个化学键的偶极矩的矢量和。分子的偶极矩是各个化学键的偶极矩的矢量和。正正正正、负负负负电电电电荷荷荷荷中中中中心间的距离心间的距离心间的距离心间的距离电电电电荷荷荷荷中中中中心心心心的电荷量的电荷量的电荷量的电荷量分子电偶极矩与分子空间构型分子电偶极矩与分子空间构型分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型H2N2CS2CO2CH4CCl4H2SH2ONH30000003.63 6.174.29直线形直线形直线形直线形
32、正四面体正四面体角形角形三角锥形HClO3COSO2HFCHCl3HBrHIBF33.601.670.335.286.473.632.601.270直线形V 形直线形V 形直线形变形四面体直线形直线形正三角形分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型H2N2CS2CO2CH4CCl4H2SH2ONH30000003.63 6.174.29直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形正四面体正四面体角形角形三角锥形HClO3COSO2HFCHCl3HBrHIBF33.601.670.335.286.473.6
33、32.601.270直线形V 形直线形V V 形形形形直线形变形四面体直线形直线形正三角形分子电偶极矩与分子空间构型分子电偶极矩与分子空间构型分子电偶极矩与分子空间构型分子电偶极矩与分子空间构型分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型分子分子分子分子 分子空分子空分子空分子空间构型间构型间构型间构型HH2 2N N2 2COCO2 2CSCS2 2CHCH4 4CClCCl4 4HH2 2S SHH2 2O ONHNH3 30 00 00 00 00 00 03.63 3.63 6.176.174.294.29直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形正四面体正
34、四面体正四面体正四面体正四面体正四面体角形角形角形角形三角锥形三角锥形HClHClO O3 3COCOSOSO2 2HFHFCHClCHCl3 3HBrHBrHIHIBFBF3 33.603.601.671.670.330.335.285.286.476.473.633.632.602.601.271.270 0直线形直线形V V 形形直线形直线形V V 形形直线形直线形变形四面体变形四面体变形四面体变形四面体直线形直线形直线形直线形正三角形正三角形永久偶极、诱导偶极和瞬时偶极永久偶极、诱导偶极和瞬时偶极极性分子的正、负电荷中心不重合，我们讲分子极性分子的正、负电荷中心不重合，我们讲分子存在存
35、在永久偶极永久偶极永久偶极永久偶极。非极性分子在电场作用下，电子云与原子核发生非极性分子在电场作用下，电子云与原子核发生相对位移，分子形状发生变化并出现偶极，称为相对位移，分子形状发生变化并出现偶极，称为诱导诱导诱导诱导偶极偶极偶极偶极。永久偶极、诱导偶极和瞬时偶极永久偶极、诱导偶极和瞬时偶极极性分子的正、负电荷中心不重合，我们讲分子极性分子的正、负电荷中心不重合，我们讲分子存在存在永久偶极永久偶极永久偶极永久偶极。非极性分子在电场作用下，电子云与原子核发生非极性分子在电场作用下，电子云与原子核发生相对位移，分子形状发生变化并出现偶极，称为相对位移，分子形状发生变化并出现偶极，称为诱导诱导诱导
36、诱导偶极偶极偶极偶极。由于电子和原子核的相对运动，某瞬间分子的正、由于电子和原子核的相对运动，某瞬间分子的正、负电荷中心发生相对位移，产生负电荷中心发生相对位移，产生瞬时偶极瞬时偶极瞬时偶极瞬时偶极。瞬时偶极。瞬时偶极的大小与分子的变形性有关，分子越大，越易变形，的大小与分子的变形性有关，分子越大，越易变形，瞬间偶极越大。瞬间偶极越大。二、分子间作用力二、分子间作用力分子间作用力按产生的原因和特点可分为色散力、诱分子间作用力按产生的原因和特点可分为色散力、诱导力和取向力。导力和取向力。1.1.取向力取向力2.2.诱导力诱导力3.3.色散力色散力取向力取向力又称定向力、葛生力。又称定向力、葛生力
37、。极性分子接近时，极性分子接近时，永久偶极永久偶极永久偶极永久偶极间间同极相斥、异极相吸，分子在同极相斥、异极相吸，分子在空间取向排列。空间取向排列。取向力的本质是取向力的本质是静电引静电引静电引静电引力力力力，与，与偶极矩偶极矩偶极矩偶极矩的平方、的平方、热力学热力学热力学热力学温度温度温度温度的倒数、及的倒数、及分子间距分子间距分子间距分子间距的负的负六次方成正比。六次方成正比。诱导力诱导力又称德拜力。又称德拜力。非极性分子与极性分子非极性分子与极性分子接近时产生接近时产生诱导偶极诱导偶极诱导偶极诱导偶极，该诱导，该诱导偶极与极性分子的偶极与极性分子的永久偶极永久偶极永久偶极永久偶极间间产
38、生的静电引力称为诱导力。产生的静电引力称为诱导力。诱导力诱导力极性分子接近时，在分极性分子接近时，在分子永久偶极的影响下，分子发子永久偶极的影响下，分子发生变形，正、负电荷中心的距生变形，正、负电荷中心的距离被拉大，产生诱导偶极。因离被拉大，产生诱导偶极。因此诱导力也存在于极性分子之此诱导力也存在于极性分子之间。间。诱导力与诱导力与偶极矩偶极矩偶极矩偶极矩的平方、的平方、分子的变形性分子的变形性分子的变形性分子的变形性成正比，与成正比，与温度温度温度温度无关无关无关无关。色散力色散力v又称伦敦力。又称伦敦力。19301930年伦年伦敦提出的量子力学公式与光色敦提出的量子力学公式与光色散公式相似
39、，故称色散力。散公式相似，故称色散力。v色散力指两个分子色散力指两个分子瞬时偶瞬时偶瞬时偶瞬时偶极极极极间产生的静电引力，虽然瞬间产生的静电引力，虽然瞬时偶极存在时间极短，但这种时偶极存在时间极短，但这种现象不断大量重复，因此色散现象不断大量重复，因此色散力始终存在。力始终存在。色散力色散力显然，显然，任何分子任何分子任何分子任何分子都会产都会产生瞬时偶极，因此不仅非极性生瞬时偶极，因此不仅非极性分子之间，非极性分子与极性分子之间，非极性分子与极性分子之间、极性分子之间也存分子之间、极性分子之间也存在色散力。在色散力。分子的分子的相对质量相对质量相对质量相对质量越大，越大，色散力越大。色散力越
40、大。总结总结总结总结分子分子分子分子分子间力种类分子间力种类分子间力种类分子间力种类非极性分子非极性分子色散力非极性分子极性分子色散力、诱导力极性分子极性分子色散力、诱导力、取向力 综上所述，分子间作用力本质是静静静静电电电电引引引引力力力力，无无无无饱饱饱饱和和和和性性性性和和和和 方方方方 向向向向 性性性性，作作作作 用用用用 距距距距 离离离离 短短短短（0.30.5nm），作作作作 用用用用 力力力力 小小小小（10kJ50kJ(50kJmolmol-1-1)、中强氢、中强氢键键 (15(1550kJ50kJmolmol-1-1)、弱氢键、弱氢键 (15kJ(OF OF OF OHH
41、HHO NO NO NO NH HH HN N N N ClClClClHHHHClClClCl氢键的方向性氢键的方向性指形成氢键时，指形成氢键时，X,H,YX,H,Y原子尽可能在原子尽可能在同一直线同一直线同一直线同一直线上，这样上，这样可使可使X X、Y Y原子间距最远，两原子间的斥力最小，使体系稳定。原子间距最远，两原子间的斥力最小，使体系稳定。但在但在分子内氢键分子内氢键分子内氢键分子内氢键等结构中，由于分子或晶体结构限制，等结构中，由于分子或晶体结构限制，X X、HH、Y Y很少真正在同一直线上。很少真正在同一直线上。氢键的饱和性氢键的饱和性是指是指 X XH H 分子中分子中 H
42、H 原子只能与原子只能与一个一个一个一个 Y Y 原子形原子形成氢键。形成氢键后，成氢键。形成氢键后，X X、Y Y 原子的电子云的斥力使原子的电子云的斥力使得另一个极性分子上的得另一个极性分子上的 Y Y 原子很难靠近，所以形成第原子很难靠近，所以形成第二个氢键二个氢键 。分子内氢键分子内氢键v分子内氢键受环状结构的限制，分子内氢键受环状结构的限制，X XHHY Y一一般不在同一直线上。般不在同一直线上。邻硝基苯酚邻硝基苯酚邻硝基苯酚邻硝基苯酚硝酸硝酸硝酸硝酸氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响物质内存在物质内存在分子间分子间分子间分子间氢键，分子之间存在较大的吸引力，导氢键，分子之间存
43、在较大的吸引力，导致致熔点熔点熔点熔点、沸点沸点沸点沸点升高升高升高升高。而存在。而存在分子内分子内分子内分子内氢键，常使物质的熔点、沸氢键，常使物质的熔点、沸点点降低降低降低降低。溶质与溶剂溶质与溶剂分子间分子间分子间分子间存在氢键，溶质、溶剂分子间结合力增存在氢键，溶质、溶剂分子间结合力增强，导致溶质的强，导致溶质的溶解度溶解度溶解度溶解度增大增大增大增大。若溶质存在。若溶质存在分子内分子内分子内分子内氢键，分子空氢键，分子空间结构对称性增大，极性减小，则在间结构对称性增大，极性减小，则在非极性溶剂非极性溶剂非极性溶剂非极性溶剂中的溶解度中的溶解度增增增增大大大大，在，在极性溶剂极性溶剂极性溶剂极性溶剂中的溶解度中的溶解度减小减小减小减小。