《结构化学基础》课程教学资源（PPT课件）第三章 共价键和双原子分子的结构 3.1 化学键概述 3.2 H2+的结构和共价键的本质 3.3 分子轨道理论（推荐使用幻灯片放映）

第三章：共价键和双原子分子的结构 1.H,+的结构和共价键的本质 2.分子轨道理论 3.同核双原子分子的结构 4.异核及双原子分子的结构 5.H2分子的结构和价键理论 6.分子光谱 *7.光电子能谱

1 1 . H2 +的结构和共价键的本质 2 . 分子轨道理论 3 . 同核双原子分子的结构 4 . 异核及双原子分子的结构 5 . H2分子的结构和价键理论 6 . 分子光谱 ﹡7. 光电子能谱 第三章：共价键和双原子分子的结构

对共价健认识的历史 1916年Lewis提出“八隅律(octe)”, 1919年Langmuira提出原子结构的同心 Irving Langmuir 壳层模型，解释了共价键的饱和性。 Gilbert Newton Lewis 5名学生获Nobel化学奖 Nobel化学奖(1932) “Lewis-Langmuir价键理论”是量子 力学理论出现之前用来定性解释化学键 的最好的工具 ·1927年由Heitler和Londoni运用量子力 学计算了氢分子的健能，解决了化学键 的本质问题，量子化学的开端 Walter Heitler Fr London 1931年2月，Pauling发表了化学键理 论一价镀理论(VB,“Heitler-London- Slater-Pauling Valence-Bond Theory " 1939年出版《化学使的本质》 Valence Bond Theory C John Clarke Slater 《 Linus Carl Pauling 0- 1954年Nobel化学奖

对共价键认识的历史 • 1916年 Lewis提出“八隅律(octet)”， 1919年 Langmuir提出原子结构的同心 壳层模型，解释了共价键的饱和性。 “Lewis—Langmuir价键理论”是量子 力学理论出现之前用来定性解释化学键 的最好的工具 • 1927年由Heitler和London运用量子力 学计算了氢分子的键能，解决了化学键 的本质问题，量子化学的开端 • 1931年2月，Pauling发表了化学键理 论—价键理论(VB, “Heitler-London￾Slater- Pauling Valence-Bond Theory ”)。 1939年出版《化学键的本质》 Gilbert Newton Lewis 5名学生获Nobel化学奖 Irving Langmuir Nobel化学奖(1932) Walter Heitler Fritz London Linus Carl Pauling 1954年Nobel化学奖 John Clarke Slater Valence Bond Theory O C O - - O O - C O -O O - C O - O

1930年Hund和Muliken分子轨道理论 1930 Huickel一HMO分子轨道发 1951年福并谦一“前线分子轨道理论”， dnich Hund RobertS.Mulliken 1966年Nobel化学奖 1963 Hoffmann-EHMO 1965年Woodward和Hoffmann“分子轨道对称 守恒原理” ● 1950s Pariser,Parr and Pople-PPP Roald Hoffman 1981年Nobel化学奖 19641965Kohn,Hohenberg and沈吕九 Density FunctionalTheory ● 1965~1967Pople-CNDO,NDDO,INDO 1970~Pople-Gaussian 70 1970s~1980s Dewar-MINDO,MNDO,AMI and PM3 John Anthory Pople 1998年Nobel化学奖

• 1930年 Hund和Muliken 分子轨道理论 • 1930 Hückel — HMO分子轨道发 • 1951年 福井谦一“前线分子轨道理论”， • 1963 Hoffmann —EHMO • 1965年 Woodward和Hoffmann“分子轨道对称 守恒原理” • • 1950s Pariser, Parr and Pople — PPP • 1964~1965 Kohn, Hohenberg and 沈吕九 Density Functional Theory • 1965~1967 Pople— CNDO, NDDO, INDO • 1970~ Pople— Gaussian 70 • 1970s~1980s Dewar — MINDO, MNDO, AM1 and PM3 Robert S. Mulliken 1966年Nobel化学奖 福井谦一 Roald Hoffmann Friedrich Hund 1981年Nobel化学奖 Walter Kohn John Anthony Pople 1998年Nobel化学奖

第三章：共价键和双原子分子的结构 3.1.化学键概述 两个原子相互靠近，它们之间存在什么样的作用力？ 怎样才能形成稳定的分子结构？ 这是化学键理论讨论的主要问题 两个原子相距较长距离时，它们倾向于相互吸 引，而在短距离内它们会互相排斥。 某一对原子间相互吸引力很弱，而另一对原子 间吸引力强到足以形成稳定分子。 为什么有这么大的差别？ 这正是本章要讨论的内容 4

4 两个原子相互靠近，它们之间存在什么样的作用力? 怎样才能形成稳定的分子结构？ 3.1.化学键概述 第三章：共价键和双原子分子的结构 两个原子相距较长距离时，它们倾向于相互吸 引，而在短距离内它们会互相排斥。 某一对原子间相互吸引力很弱，而另一对原子 间吸引力强到足以形成稳定分子。 为什么有这么大的差别? 这正是本章要讨论的内容 这是化学键理论讨论的主要问题

第三章：共价键和双原子分子的结构 3.1.1化学键的定义和类型 广义地说，化学键的定义： 化学键是将原子结合成物质世界的作用力 化学键定义为：在分子或晶体中两个或多个原子间的 强烈相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体。 化学键：共价键，离子键，金属键和次级键。 5

5 3.1.1 化学键的定义和类型 化学键：共价键，离子键，金属键和次级键。 广义地说，化学键的定义: 化学键是将原子结合成物质世界的作用力 第三章：共价键和双原子分子的结构 化学键定义为:在分子或晶体中两个或多个原子间的 强烈相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体

第三章：共价键和双原子分子的结构 共价键、离子键和金属键的比较 性 质 共价键 离子辖 金减键 A和B的电负性A电负性 A电E性 A电正性 {B电负性 B电负性 B电正性 结合力性质 成键电子轨道叠加将A、B A和B间的静电吸列 自由电子和金属正离子间 结合在一起 吸引 结合的儿形式 由凯道叠加和价电子数控 AB间接近，A一A利金属原子密堆积 制 BB同远离 键强度性质 白净的成链电子数决定 由离子的电价和大小决定 6个价电子最高，大于6和 小于6都逐渐诚小 电学性质 固态和熔态均为绝缘体和)固态为绝缘体，熔态为导体等体 半导体 6

6 第三章：共价键和双原子分子的结构 共价键、离子键和金属键的比较

第三章：共价键和双原子分子的结构 金刚石 具价键 7nS 冰 离子键 次级链 u NaF Cs:Sh 金壁 金屈铜 化学键四面体关系图 7

7 第三章：共价键和双原子分子的结构 化学键四面体关系图

第三章：共价键和双原子分子的结构 若干单质或化合物中存在的化学键类型 单质或化合物 键型 Zns 共价速，离子键 Nb() 离子陆，金属键 Sn 金属键，共价键 右的 共价键，金属键范德华力 8Ar·洲，0 共价键，氢键，范德华力 AIP 共价键，离子键，金属键 明KAl(H,0,]'(S月) 共价健，离子键驾子偶极子作用，氢链 8

8 第三章：共价键和双原子分子的结构 若干单质或化合物中存在的化学键类型

第三章：共价键和双原子分子的结构 3.1.2键型的多样性 氢只有一个电子， 在不同的条件下可形成下列8种化学键： 1.共价单键； 5.缺电子多中心键，氢桥键； 2.离子键； 6.H配键； 3.金属键： 7.分子氢配位键； 4.氢键： 8抓氢键。 其它原子，电子数多于氢 可以想象它们的成键情况多么复杂！

9 1.共价单键； 5.缺电子多中心键，氢桥键； 2.离子键； 6.H-配键； 3.金属键； 7.分子氢配位键； 4.氢键； 8.抓氢键。 3.1.2键型的多样性 其它原子，电子数多于氢 第三章：共价键和双原子分子的结构 氢只有一个电子， 在不同的条件下可形成下列8种化学键： 可以想象它们的成键情况多么复杂！

第三章：共价键和双原子分子的结构 化学键理论简介 一、原子间相互作用力 原子是由带电粒子组成的，我们预计原子间相互作用力大多 是静电相互作用，主要取决于两个方面， 一是原子的带电状态（中性原子或离子）， 二是原子的电子结构，按原子最外价电子层全满状态（闭壳层）或 未满状态（开壳层）来分类。 闭壳层：如稀有气体He、Ne、Kr., :如Lit、Na+、Mg2+、F、C等。 开壳层：如H、Na、Mg、C、F等。 显然，闭壳层原子（或离子）与开壳层原子之间相互作用很不相同

10 原子是由带电粒子组成的，我们预计原子间相互作用力大多 是静电相互作用，主要取决于两个方面， 一是原子的带电状态(中性原子或离子)， 二是原子的电子结构，按原子最外价电子层全满状态(闭壳层)或 未满状态(开壳层)来分类。 闭壳层:如稀有气体He、Ne、Kr.， :如Li+ 、Na+ 、Mg2+ 、F -、Cl-等。 开壳层:如H、Na、Mg、C、F等。 显然，闭壳层原子(或离子)与开壳层原子之间相互作用很不相同。 化学键理论简介 一、原子间相互作用力 第三章：共价键和双原子分子的结构