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1、分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元。最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元。最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元。最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元。分子的化学组成分子的化学组成分子的化学组成分子的化学组成分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构通常包括两方面内容：通常包括两方面内容：通常包括两方面内容：通常包括两方面内容：(1)(1)分子中直接相
2、邻的原子间的强相互作用即分子中直接相邻的原子间的强相互作用即分子中直接相邻的原子间的强相互作用即分子中直接相邻的原子间的强相互作用即化学键化学键化学键化学键(chemicalbond)(chemicalbond)，化学键的成键能量约为几十到几百千，化学键的成键能量约为几十到几百千，化学键的成键能量约为几十到几百千，化学键的成键能量约为几十到几百千焦每摩；焦每摩；焦每摩；焦每摩；(2)(2)分子中的原子在空间的排列，即分子中的原子在空间的排列，即分子中的原子在空间的排列，即分子中的原子在空间的排列，即空间构型空间构型空间构型空间构型(geometry(geometryconfiguration)
3、configuration)。Introduce 取决于取决于取决于取决于分子的性质分子的性质分子的性质分子的性质离离离离子子子子键键键键 共共共共价价价价键键键键 金金金金属属属属键键键键 第1页/共103页物质的性物质的性物质的性物质的性质质质质取决于取决于取决于取决于研究分子中的化学键及分子间的作用力对于研究分子中的化学键及分子间的作用力对于研究分子中的化学键及分子间的作用力对于研究分子中的化学键及分子间的作用力对于了解物质的性质和变化规律具有重要意义。了解物质的性质和变化规律具有重要意义。了解物质的性质和变化规律具有重要意义。了解物质的性质和变化规律具有重要意义。分子的性质分子的性质分
4、子的性质分子的性质由分子的内部结构决定由分子的内部结构决定由分子的内部结构决定由分子的内部结构决定分子间的作用力分子间的作用力分子间的作用力分子间的作用力相邻的分子间还存在一种较相邻的分子间还存在一种较相邻的分子间还存在一种较相邻的分子间还存在一种较弱的相互作用，其作用能约弱的相互作用，其作用能约弱的相互作用，其作用能约弱的相互作用，其作用能约比化学键小一、二个数量级。比化学键小一、二个数量级。比化学键小一、二个数量级。比化学键小一、二个数量级。第2页/共103页共价键的本质与特点共价键的本质与特点共价键的本质与特点共价键的本质与特点化学键：化学键：化学键：化学键：分子或晶体中相邻原子分子或晶
5、体中相邻原子分子或晶体中相邻原子分子或晶体中相邻原子(或离子或离子或离子或离子)之间强烈的吸引作用。之间强烈的吸引作用。之间强烈的吸引作用。之间强烈的吸引作用。化学键理论：化学键理论：化学键理论：化学键理论：金属键理论金属键理论 第3页/共103页第一节第一节现代价键理论现代价键理论第二节第二节杂化轨道理论杂化轨道理论 第三节第三节价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 第四节第四节分子轨道理论简介分子轨道理论简介 第五节第五节分子间的作用力分子间的作用力【内容提要内容提要内容提要内容提要】共价键理论共价键理论共价键理论共价键理论第4页/共103页第一节第一节 现代价键理论现代价键理论共价键的本
6、质与特点共价键的本质与特点杂化轨道杂化轨道共价键的类型共价键的类型第5页/共103页一、一、H2分子的形成分子的形成共价键的本质共价键的本质共价键的本质共价键的本质原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成键。子核而成键。子核而成键。子核而成键。核间距核间距核间距核间距 R R0 0为为为为74 pm74 pm。量子力学处理量子力学处理量子力学处理量子力学处理HH2 2分子的结果分子的结果分子的结果分子的结果HHH2第6页/共103页二、价键理论基本要点与共价键的特点二、价键理
7、论基本要点与共价键的特点1 1、价键理论基本要点：、价键理论基本要点：、价键理论基本要点：、价键理论基本要点：（1 1 1 1）两原子靠近时，自旋方向相反的未成两原子靠近时，自旋方向相反的未成对的价电子可以配对，形成共价键对的价电子可以配对，形成共价键（2 2）自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的单电子配对。其他原子中的单电子配对。其他原子中的单电子配对。其他原子中的单电子配对。原子中单电子数决定了共价键的数目原子中单电子数决定
8、了共价键的数目原子中单电子数决定了共价键的数目原子中单电子数决定了共价键的数目共价键的饱和性共价键的饱和性共价键的饱和性共价键的饱和性。（3 3）原子轨道最大程度地重叠。）原子轨道最大程度地重叠。）原子轨道最大程度地重叠。）原子轨道最大程度地重叠。因此，因此，因此，因此，共价键具有方向性共价键具有方向性共价键具有方向性共价键具有方向性。（最大重叠原理）（最大重叠原理）（最大重叠原理）（最大重叠原理）综上所述，价健理论认为共价键是综上所述，价健理论认为共价键是通过自旋相反的电子配对和原子轨道的通过自旋相反的电子配对和原子轨道的最大重叠而形成的，使体系达到能量最最大重叠而形成的，使体系达到能量最低
9、状态低状态第7页/共103页共价键特征共价键特征共价键特征饱和性饱和性:原子有几个未成对的价电子原子有几个未成对的价电子,一般一般只能和几个自旋方向相反的电子配对成键只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。例例2pNN2pN2:NN:在特定的条件下，有的成对的价电子能在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键。被拆开为单电子参与成键。例例 S3s3p3d3s3p3dS+6F:FSFFF/FF第8页/共103页共价键特征共价键特征方向性方向性:为满足最大重叠原理，成键时原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。子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。+第9页/共103
10、页原子轨道的重叠原子轨道的重叠原子轨道的重叠只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，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原子间的概率密度才会增大,形成化学键。形成化学键。原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性相同的部分当两原子轨道以对称性相同的部分(即即”+”与与”+”、”与与”)重叠。重叠。+第10页/共103页只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，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原子间的概率密度才会增大,形成化学键。形成化学键。原子轨道重叠的对称性原则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当两原子轨
11、道以对称性不同的部分(即即“+”与与“”)重叠，原子间的概率密度几重叠，原子间的概率密度几乎等于零，难以成键。乎等于零，难以成键。第11页/共103页1.1.键：键：键：键：原子轨道沿核间联线方向进原子轨道沿核间联线方向进原子轨道沿核间联线方向进原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠行同号重叠行同号重叠行同号重叠(头碰头头碰头头碰头头碰头)。三、共价键的类型三、共价键的类型掌握掌握掌握掌握第12页/共103页例：例：例：例：HFHF9 9F F：非最大重叠非最大重叠非最大重叠非最大重叠 1 1s s1 11 1s s2 22s2s2 22p2p5 51H：最大重叠（头碰头）最大重叠（头碰头）最大重
12、叠（头碰头）最大重叠（头碰头）+第13页/共103页例例:H:H2 2OO1 1s s2 22s2s2 22p2p4 4HOH1 1HH：1s18 8OO：+例例例例:Cl:Cl2 21 17 7ClCl：NeNe3s3s2 23p3p5 5ClClp px xp px x+-第14页/共103页2.键：键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩肩并肩肩并肩肩并肩)。对对xy平面具有反对称性平面具有反对称性zzxyy即重叠部分对即重叠部分对xy平面平
13、面的上、下两侧，形状的上、下两侧，形状相同、符号相反。相同、符号相反。第15页/共103页例如：例如：例如：例如：OO2 2成键情况成键情况成键情况成键情况8 8OO：1s1s2 22s2s2 22p2p4 4共价双键：共价双键：共价双键：共价双键：键键键键+键键键键第16页/共103页7 7N N：:NN:问：问：问：问：N N2 2中的中的中的中的N N原子是怎样成键的？原子是怎样成键的？原子是怎样成键的？原子是怎样成键的？1 1s s2 22s2s2 22p2p3 3pxpYpz+共价叁键：共价叁键：共价叁键：共价叁键：键键键键+2 2 键键键键第17页/共103页成键成键成键成键规律规
14、律规律规律分析：分析：分析：分析：单键：单键：单键：单键：键键键键重键：重键：重键：重键：双键双键双键双键 键键键键+键键键键 叁键叁键叁键叁键 键键键键+2+2键键键键一般地，一般地，键只能与键只能与 键同时存在，在双键或键同时存在，在双键或叁键中必须也只能有一个叁键中必须也只能有一个 键。键。第18页/共103页 键与键与键与键与键的对比键的对比键的对比键的对比 键键键键 键键键键重叠方式重叠方式重叠方式重叠方式 “头碰头头碰头头碰头头碰头”“”“肩碰肩肩碰肩肩碰肩肩碰肩”重叠方向重叠方向重叠方向重叠方向 沿键轴方向沿键轴方向沿键轴方向沿键轴方向 与轨道对称轴相互平行方向与轨道对称轴相互平
15、行方向与轨道对称轴相互平行方向与轨道对称轴相互平行方向重叠形状重叠形状重叠形状重叠形状 圆柱形对称圆柱形对称圆柱形对称圆柱形对称 两块冬瓜状，节面对称两块冬瓜状，节面对称两块冬瓜状，节面对称两块冬瓜状，节面对称重叠程度重叠程度重叠程度重叠程度 大大大大 小小小小键键键键 能能能能 大大大大 小小小小电子能量电子能量电子能量电子能量 较低，较稳定较低，较稳定较低，较稳定较低，较稳定 较高，较活泼较高，较活泼较高，较活泼较高，较活泼构成分子的骨架构成分子的骨架构成分子的骨架构成分子的骨架 键较易断开，化学活泼性键较易断开，化学活泼性键较易断开，化学活泼性键较易断开，化学活泼性 第19页/共103页
16、键：两个原子相匹配的键：两个原子相匹配的d d轨道以轨道以“面对面对面面”的方式重叠所形成的键的方式重叠所形成的键zxxyydxydxy第20页/共103页3.3.配位键（配位键（配位键（配位键（coordinationbondcoordinationbond）正常共价键正常共价键正常共价键正常共价键 如果共价键是由成键两原子各提供如果共价键是由成键两原子各提供如果共价键是由成键两原子各提供如果共价键是由成键两原子各提供1 1个电子配对个电子配对个电子配对个电子配对成键的，称为正常共价键。成键的，称为正常共价键。成键的，称为正常共价键。成键的，称为正常共价键。配位共价键配位共价键配位共价键配位
17、共价键 如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位共价键，简称成键，这种共价键称为配位共价键，简称成键，这种共价键称为配位共价键，简称成键，这种共价键称为配位共价键，简称配位键配位键配位键配位键。CO2s2p2s2p:CO:键键配键配键键键价键结构式价键结构式:CO:电子式电子式分
18、子结构式分子结构式C=O第21页/共103页 为区别于正常共价键，为区别于正常共价键，为区别于正常共价键，为区别于正常共价键，配位键用配位键用配位键用配位键用“”“”“”“”表示表示表示表示，箭头从，箭头从，箭头从，箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子提供电子对的原子指向接受电子对的原子提供电子对的原子指向接受电子对的原子提供电子对的原子指向接受电子对的原子（A AB B）。）。）。）。配位键配位键配位键配位键形成条件：形成条件：形成条件：形成条件：1.1.成键原子一方有孤对电子成键原子一方有孤对电子成键原子一方有孤对电子成键原子一方有孤对电子(lonepairelectron)(lon
19、epairelectron)2.2.另一方的价电子层有空轨道另一方的价电子层有空轨道另一方的价电子层有空轨道另一方的价电子层有空轨道。n n配位键的形成方式虽和正常共价键不同，但形成以后，两者配位键的形成方式虽和正常共价键不同，但形成以后，两者配位键的形成方式虽和正常共价键不同，但形成以后，两者配位键的形成方式虽和正常共价键不同，但形成以后，两者是没有区别的。是没有区别的。是没有区别的。是没有区别的。说明说明说明说明第22页/共103页键级键级（bond orderbond order）四、键参数四、键参数（bondparameter）键的极性键的极性（bond anglebond angle
20、）键角键角（bond anglebond angle）键长键长（bond lengthbond length）键能键能（bond energybond energy）第23页/共103页键级键级键级键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=31 1、键级、键级:键级越大，键的强度越大，分子越稳定（略）。键级越大，键的强度越大，分子越稳定（略）。键级越大，键的强度越大，分子越稳定（略）。键级越大，键的强度越大，分子越稳定（略）。第24页/共103页l l在双原子分子中，于在双原子分子中，于在双原子分子中，于在双原子分子中，于100kPa100kPa下将气态分子断裂成气态原下将气
21、态分子断裂成气态原下将气态分子断裂成气态原下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。子所需要的能量。子所需要的能量。子所需要的能量。D(H-Cl)=432kJmol-1,D(Cl-Cl)=243kJ mol-1l l在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个“碎片碎片碎片碎片”时所需要的能量叫做此键的解离能。时所需要的能量叫做此键的解离能。时所需要的能量叫做此键的解离能。时所需要的能量叫做此键的解离能。2.2.键能键能键能键能（bonden
22、ergybondenergy）键解离能（键解离能（键解离能（键解离能（D D）第25页/共103页HH2 2O(g)=2H(g)+O(g)O(g)=2H(g)+O(g)原子化能原子化能原子化能原子化能 E Eatmatm：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：成元素的气态原子时所需要的能量。例如：成元素的气态原子时所需要的能量。例如：成元素的气态原子时所需要的能量。例如：键能、键解离能与原子化能的关系：键能、键解离能与原子化能的关系：键能、键解离
23、能与原子化能的关系：键能、键解离能与原子化能的关系：双原子分子：键能双原子分子：键能双原子分子：键能双原子分子：键能=键解离能键解离能键解离能键解离能 E E(H(H)=)=D D(H(H)多原子分子：原子化能多原子分子：原子化能多原子分子：原子化能多原子分子：原子化能=全部键能之和全部键能之和全部键能之和全部键能之和atmatm(H(H2 2O)=2O)=2(O(OH)H)一般键能愈大，键愈牢固。一般键能愈大，键愈牢固。一般键能愈大，键愈牢固。一般键能愈大，键愈牢固。第26页/共103页表表表表101101一些双原子分子的键能和某些键的平均键能一些双原子分子的键能和某些键的平均键能一些双原子
24、分子的键能和某些键的平均键能一些双原子分子的键能和某些键的平均键能E E/kJmol/kJmol11 分子名称分子名称分子名称分子名称键能键能键能键能分子名称分子名称分子名称分子名称键能键能键能键能共价键共价键共价键共价键平均键能平均键能平均键能平均键能共价键共价键共价键共价键平均键能平均键能平均键能平均键能HH2 2436436HFHF565565C CHH413413N NHH391391F F2 2165165HClHCl431431C CF F460460N NN N159159ClCl2 2247247HBrHBr366366C CClCl335335N NN N418418BrBr
25、2 2193193HIHI299299C CBrBr289289NNNN946946I I2 2151151NONO286286C CI I230230OOOO143143N N2 2946946COCO10711071C CC C346346OOOO495495OO2 2493493 C CC C610610OOHH463463 CCCC835835 第27页/共103页键长：分子中两原子核间的平衡距离。键长：分子中两原子核间的平衡距离。键长：分子中两原子核间的平衡距离。键长：分子中两原子核间的平衡距离。键长特点：键长愈短，键愈牢固。键长特点：键长愈短，键愈牢固。键长特点：键长愈短，键愈牢固
26、。键长特点：键长愈短，键愈牢固。3 3、键长（、键长（bondlengthbondlength）d104.5第28页/共103页键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，通过实验测知。键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，通过实验测知。键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，通过实验测知。键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，通过实验测知。4 4、键角（、键角（、键角（、键角（bondanglebondangle）N:FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角。键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角。键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹
27、角。键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角。第29页/共103页非极性共价键非极性共价键非极性共价键非极性共价键：当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密：当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密：当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密：当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密集区域在两核的中间位置，集区域在两核的中间位置，集区域在两核的中间位置，集区域在两核的中间位置，两个原子核正电荷两个原子核正电荷两个原子核正电荷两个原子核正电荷所形成的正电荷重心和成键电子对的负电荷重所形成的正电荷重心和成键电子对的负电荷重所形成的正电荷重心和成键电子对的负电荷重所形成的正电荷重心和成键电子对的负
28、电荷重心恰好重合。心恰好重合。心恰好重合。心恰好重合。如如如如H H2 2、OO2 2分子中的共价键就是非极性共价键。分子中的共价键就是非极性共价键。分子中的共价键就是非极性共价键。分子中的共价键就是非极性共价键。5.5.键的极性（掌握）键的极性（掌握）键的极性（掌握）键的极性（掌握）键的极性：键的极性：键的极性：键的极性：是由于成键原子的电负性不同而引起的。是由于成键原子的电负性不同而引起的。是由于成键原子的电负性不同而引起的。是由于成键原子的电负性不同而引起的。共价键分为：共价键分为：共价键分为：共价键分为：极性共价键极性共价键极性共价键极性共价键（polarcovalentbondpol
29、arcovalentbond）非极性共价键非极性共价键非极性共价键非极性共价键（nonpolarcovalentbondnonpolarcovalentbond）第30页/共103页极性共价键极性共价键极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键非极性共价键非极性共价键：键的正电荷重心与负电荷重心不重合。键的正电荷重心与负电荷重心不重合。键的正电荷重心与负电荷重心不重合。键的正电荷重心与负电荷重心不重合。当当当当成键原子的电负性不同时，核间的电子云成键原子的电负性不同时，核间的电子云成键原子的电负性不同时，核间的电子云成键原子的电负性不同时，核间的电子云密集区域偏向电负性较大的原子一端，使密集
30、区域偏向电负性较大的原子一端，使密集区域偏向电负性较大的原子一端，使密集区域偏向电负性较大的原子一端，使之带部分负电荷，而电负性较小的原子一之带部分负电荷，而电负性较小的原子一之带部分负电荷，而电负性较小的原子一之带部分负电荷，而电负性较小的原子一端则带部分正电荷。端则带部分正电荷。端则带部分正电荷。端则带部分正电荷。如如如如HClHCl分子中的分子中的分子中的分子中的HClHCl键键键键键矩键矩键矩键矩：表示键的极性的物理量。记作：表示键的极性的物理量。记作：表示键的极性的物理量。记作：表示键的极性的物理量。记作 =q l q l 式中式中式中式中 q q 为电量，为电量，为电量，为电量，l
31、 l 为核间距。为核间距。为核间距。为核间距。为矢量，为矢量，为矢量，为矢量，例如，实验测得例如，实验测得例如，实验测得例如，实验测得HClHCl第31页/共103页如何理解极性键和非极性键的相对性？如何理解极性键和非极性键的相对性？如何理解极性键和非极性键的相对性？如何理解极性键和非极性键的相对性？成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈大。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈大。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈大。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈大。当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完当成键原子的电负性相差很大时，
32、可以认为成键电子对完当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完全转移到电负性很大的原子上，这时原子转变为离子，形全转移到电负性很大的原子上，这时原子转变为离子，形全转移到电负性很大的原子上，这时原子转变为离子，形全转移到电负性很大的原子上，这时原子转变为离子，形成成成成离子键离子键离子键离子键。从键的极性看，可以认为离子键是最强的极性键，极性共从键的极性看，可以认为离子键是最强的极性键，极性共从键的极性看，可以认为离子键是最强的极性键，极性共从键的极性看，可以认为离子键是最强的极性键，极性共价键是由离子键到非极性共价键之间的一种过渡情况价键是由离子键到非极性共价键之间的一种过渡情况价键
33、是由离子键到非极性共价键之间的一种过渡情况价键是由离子键到非极性共价键之间的一种过渡情况表表表表102 102 键型与成键原子电负性差值的关系键型与成键原子电负性差值的关系键型与成键原子电负性差值的关系键型与成键原子电负性差值的关系 物物物物 质质质质NaClNaClHFHFHClHClHBrHBrHIHIClCl2 2电负性差值电负性差值电负性差值电负性差值2.12.11.91.90.90.90.70.70.40.40 0键键键键型型型型离子键离子键离子键离子键极极极极性性性性共共共共价价价价键键键键非极性共价键非极性共价键非极性共价键非极性共价键第32页/共103页（1 1）同种元素原子形
34、成的共价键为非极性共价键；）同种元素原子形成的共价键为非极性共价键；（2 2）不同种元素原子形成的共价键为极性共价键；）不同种元素原子形成的共价键为极性共价键；判断（掌握）：判断（掌握）：判断（掌握）：判断（掌握）：一次一次第33页/共103页上次内容回顾上次内容回顾价键理论要点价键理论要点共价键的特点（饱和性、方向性）共价键的特点（饱和性、方向性）共价键的共价键的类型（类型（键键、键）键）单键：单键：单键：单键：键键键键重键：重键：重键：重键：双键双键双键双键 键键键键+键键键键 叁键叁键叁键叁键 键键键键+2+2键键键键第34页/共103页例例:H:H2 2OO1 1s s2 22s2s2
35、 22p2p4 41 1HH：1s18 8OO：+6 6C C：1s1s2 22s2s2 22p2p2 2例例例例:+?实验测定：实验测定：实验测定：实验测定：9090o oHOHd104.5价键理论解释分子结构时碰到了困难。价键理论解释分子结构时碰到了困难。CH4第35页/共103页第二节杂化轨道理论（hybridorbitalhybridorbitaltheorytheory）杂化轨道理论要点：杂化轨道理论要点：1.1.在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的在形成多原子分子的过程
36、中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的轨道的轨道的轨道的杂化杂化杂化杂化（hybridizationhybridization），产生的新轨道叫做杂化轨，产生的新轨道叫做杂化轨，产生的新轨道叫做杂化轨，产生的新轨道叫做杂化轨道道道道（hybridorbitalhybridorbital）。）。）。）。什么是杂化什么是杂化什么是杂化什么是杂化杂化轨道数目杂化轨道数目=参加杂化的原子轨道数目参加杂化的原子轨道数目
37、杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道第36页/共103页2.2.杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠更有利于原子轨道间最大程度地重叠更有利于原子轨道间最大程度地重叠更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来，因而杂化轨道比原来，因而杂化轨道比原来，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。轨道的成键能力强。轨道的成键能力强。轨道的成键能力强。3.3.杂化轨道之间力图杂化轨道之间力图杂化轨道之间
38、力图杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，在空间取最大夹角分布，在空间取最大夹角分布，在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥使相互间的排斥使相互间的排斥使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。能最小，故形成的键较稳定。能最小，故形成的键较稳定。能最小，故形成的键较稳定。杂化原因杂化原因杂化原因杂化原因杂化结果杂化结果杂化结果杂化结果杂化前杂化前杂化前杂化前s,ps,p轨道轨道轨道轨道杂化后杂化轨道杂化后杂化轨道杂化后杂化轨道杂化后杂化轨道l l不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，
39、成键后所形成的分子就具有不不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。同的空间构型。同的空间构型。同的空间构型。第37页/共103页 2 2、按杂化轨道能量是否一致分类、按杂化轨道能量是否一致分类、按杂化轨道能量是否一致分类、按杂化轨道能量是否一致分类:等性杂化等性杂化等性杂化等性杂化不等性杂化不等性杂化不等性杂化不等性杂化二、轨道杂化类型及实二、轨道杂化类型及实二、轨道杂化类型及实二、轨道杂化类型及实例例例例l l轨道的杂化类型轨道的杂化类型轨道的杂化类型轨道的杂化类型:1 1、按参加杂化的轨道分类：、按参加杂化的轨道分类：、按参加杂化的轨道分类：、按参加杂化的
40、轨道分类：s spp型型型型：spsp杂化、杂化、杂化、杂化、spsp22杂化杂化杂化杂化 和和和和 spsp33杂化杂化杂化杂化s sp pd d型型型型:sp:sp3 3dd杂化、杂化、杂化、杂化、spsp3 3d d2 2杂化杂化杂化杂化 4 4 个个个个spsp3 3杂化轨杂化轨杂化轨杂化轨道能量一致。道能量一致。道能量一致。道能量一致。4 4 个个个个spsp3 3杂化轨杂化轨杂化轨杂化轨道能量不一致。道能量不一致。道能量不一致。道能量不一致。第38页/共103页 1.sp1.sp型杂化型杂化型杂化型杂化 1 1个个个个s s轨道和轨道和轨道和轨道和1 1个个个个p p轨道组合成轨道
41、组合成轨道组合成轨道组合成2 2个个个个spsp杂化轨道的杂化轨道的杂化轨道的杂化轨道的过程过程过程过程.所形成的轨道称为所形成的轨道称为所形成的轨道称为所形成的轨道称为spsp杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道。（1 1）spsp杂化杂化杂化杂化:spsp杂化轨道的特杂化轨道的特杂化轨道的特杂化轨道的特点点点点 每个每个每个每个spsp杂化轨道均含有杂化轨道均含有杂化轨道均含有杂化轨道均含有1/21/2的的的的s s轨道成分和轨道成分和轨道成分和轨道成分和 1/21/2的的的的p p轨道成轨道成轨道成轨道成分。分。分。分。为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹
42、角为为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹角为180180o o。成键后形成直线型分子。成键后形成直线型分子。成键后形成直线型分子。成键后形成直线型分子。第39页/共103页BeBe：2s2s2 2实例：实例：实例：实例：spsp杂化BeBe采用采用采用采用spsp杂化杂化杂化杂化两个两个两个两个spsp杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道第40页/共103页BeClBeCl2 2分子的形成：分子的形成：分子的形成：分子的形成：ClClBe -+-+-+-+-BeCl2BeClBeCl2 2分子的直线形构型分子的直线形构型分子的直线形构型分子的直线形构型第41页/
43、共103页（2）sp2型型杂化spsp2 2 杂化：杂化：杂化：杂化：1 1个个个个s s轨道与轨道与轨道与轨道与2 2个个个个p p轨道组合成轨道组合成轨道组合成轨道组合成3 3个个个个spsp2 2 杂化轨道的过程。杂化轨道的过程。杂化轨道的过程。杂化轨道的过程。spsp2 2 杂化轨道的特点杂化轨道的特点杂化轨道的特点杂化轨道的特点l l每个每个每个每个spsp2 2 杂化轨道含有杂化轨道含有杂化轨道含有杂化轨道含有1/3s1/3s轨轨轨轨道成分和道成分和道成分和道成分和2/32/3的的的的p p轨道成分；轨道成分；轨道成分；轨道成分；l l3 3个个个个spsp2 2杂化轨道呈正三角形
44、杂化轨道呈正三角形杂化轨道呈正三角形杂化轨道呈正三角形分布，夹角为分布，夹角为分布，夹角为分布，夹角为1201200 0 l l形成正三角形构型的分子形成正三角形构型的分子形成正三角形构型的分子形成正三角形构型的分子 三个三个三个三个spsp2 2杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道第42页/共103页B B：2s2s2 22p2p1 1实例实例实例实例BFBF3 3的空间构型的空间构型的空间构型的空间构型sp2sp2杂化+BFBF3 3的空间构型为平面三角形的空间构型为平面三角形的空间构型为平面三角形的空间构型为平面三角形F-F-F-第43页/共103页（3 3）spsp3 3 型杂化型杂化型杂
45、化型杂化spsp33杂化：杂化：杂化：杂化：spsp3 3杂化轨道是由杂化轨道是由杂化轨道是由杂化轨道是由1 1个个个个s s轨道和轨道和轨道和轨道和3 3个个个个p p轨道组合成轨道组合成轨道组合成轨道组合成4 4个个个个spsp3 3杂化轨道的过程杂化轨道的过程杂化轨道的过程杂化轨道的过程。spsp3 3杂化轨道的特点杂化轨道的特点杂化轨道的特点杂化轨道的特点l l每个每个每个每个spsp3 3 杂化轨道含有杂化轨道含有杂化轨道含有杂化轨道含有1/41/4的的的的s s轨道成分和轨道成分和轨道成分和轨道成分和3/43/4的的的的p p轨道成分，轨道成分，轨道成分，轨道成分，l l形成正四面
46、体构型的分子。形成正四面体构型的分子。形成正四面体构型的分子。形成正四面体构型的分子。l l4 4个个个个spsp3 3杂化轨道呈正面体分布，夹角为杂化轨道呈正面体分布，夹角为杂化轨道呈正面体分布，夹角为杂化轨道呈正面体分布，夹角为1091090 02828 四个四个四个四个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道第44页/共103页spsp3 3杂杂杂杂化化化化轨轨轨轨道道道道示示示示意意意意图图图图 第45页/共103页sp3实例实例实例实例 CHCH4 4的空间构型的空间构型的空间构型的空间构型C：2s22p2CHCH4 4的空间构型为正四面体的空间构型为正四面体的空间构型为正四面
47、体的空间构型为正四面体109109o o2828第46页/共103页 CClCCl4 4分子的空间构型和分子的空间构型和分子的空间构型和分子的空间构型和spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道 实例实例实例实例 CClCCl4 4的空间构型的空间构型的空间构型的空间构型第47页/共103页问：问：问：问：C C2 2HH2 2的空间构型？的空间构型？的空间构型？的空间构型？杂化杂化 激发激发激发激发HHCCC：2s22p2两个两个两个两个spsp杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道 第48页/共103页(二）等性杂化与不等性杂化二）等性杂化与不等性杂化二）等性杂化与不等性杂化二）等性杂化与不
48、等性杂化等性杂化等性杂化等性杂化等性杂化（equivalenthybridizationequivalenthybridization）：杂化后所形成的几个）：杂化后所形成的几个）：杂化后所形成的几个）：杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全相同。相同。相同。相同。通常，若参与杂化的原子轨道都含有单通常，若参与杂化的原子轨道都含有单通常，若参与杂化的原子轨道都含有单通常，若参与杂化的原子轨道都含有单电子或都是空轨道，其杂化是等性的。电子或都
49、是空轨道，其杂化是等性的。电子或都是空轨道，其杂化是等性的。电子或都是空轨道，其杂化是等性的。不等性杂化不等性杂化不等性杂化不等性杂化（nonequivalenthybridizationnonequivalenthybridization）：杂化后所形成）：杂化后所形成）：杂化后所形成）：杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相等而能量不完全相同。等而能量不完全相同。等而能量不完全相同。等而能量不完全相同。通常，若参与杂化的原子轨道中，有的通常，若参与杂化的原子
50、轨道中，有的通常，若参与杂化的原子轨道中，有的通常，若参与杂化的原子轨道中，有的已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。判断等性杂化和不等性杂化关键点判断等性杂化和不等性杂化关键点判断等性杂化和不等性杂化关键点判断等性杂化和不等性杂化关键点每个杂化轨道的状态是否一样每个杂化轨道的状态是否一样每个杂化轨道的状态是否一样每个杂化轨道的状态是否一样 第49页/共103页实例分析：实例分析：试说明试说明试说明试说明NHNH3 3分子的空间构型分子的空间构型分子的空间构型分子的空间构型实验测知，实验测