《无机化学》课程PPT教学课件（讲稿）第十章 分子结构

第十章 分子结构 第一节 离子键 一、离子键的形成和特点 1、离子键的形成 2Na Cl2 ==2 Na+Cl- 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫离子键 形成条件：两成键原子的电负性差别较大 2、离子键的本质及特点 特点：无方向性，无饱和性 3、晶格能 定义：在标准状态下将1m0l离子晶体转化为气态离子时 所吸收的能量。 NaCl (s)==Na+(g)+Cl(g) U=788kJ.mol-1 用于斯量离子键的强度，晶格能越大，离子键越强

第十章 分子结构 第一节 离子键 一 、离子键的形成和特点 1、离子键的形成 2Na + Cl2 == 2 Na +Cl - 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫离子键 形成条件：两成键原子的电负性差别较大 2、离子键的本质及特点 特点：无方向性，无饱和性 3、晶格能 定义：在标准状态下将1mol离子晶体转化为气态离子时 所吸收的能量。 NaCl（s） == Na +（g） + Cl -（g） U=788kJ·mol -1 用于衡量离子键的强度，晶格能越大，离子键越强

二、离子的电荷、电子构型和半径 (一)离子的电荷 (二)离子的电子构型 1、2电子构型s2 例Lit、Be2+、H 2、8电子构型s2p6 例Na、Ca2+、F-等 3、18电子构型s2pd10 例Ag、Cu2+、Sn4+等 4、18+2电子构型s2p6d10s2 例Bi3+、Pb2+、Sn2+等 5、不规则电子构型spdl-9例Fe3+、Fe2+、Cr3+等 (三)离子半径

二、离子的电荷、电子构型和半径 （一）离子的电荷 （二）离子的电子构型 1、2电子构型 s 2 例Li+ 、Be 2+ 、H- 2、8电子构型 s 2p6 例Na + 、Ca 2+ 、F-等 3、18电子构型 s 2p6d10 例Ag+ 、Cu2+ 、Sn4+等 4、18+2电子构型 s 2p6d10s 2 例Bi 3 + 、Pb2+ 、Sn2+等 5、不规则电子构型 s 2p6d1-9 例Fe 3 + 、Fe 2+ 、Cr 3+等 （三）离子半径

§10.2 共价键 一、经典路易斯学说 同种元素的原子以及电负性相近的原子可以通过共用 电子对形成分子，每一个参与成键的原子都达到8电子的稳 定结构，即八隅律 优点：能解释许多共价化合物的形成，如HC1、H0等 局限性： 1、不能从根本上说明共价键的成因，为什么带负电的两 个电子不排斥而是配对。 2、不能解释BF3PC15、SF6等分子中共价键的形成 3、不能解释分子的一些性质，如02的顺兹性等

§10.2 共价键 一 、经典路易斯学说 同种元素的原子以及电负性相近的原子可以通过共用 电子对形成分子，每一个参与成键的原子都达到8电子的稳 定结构，即八隅律 优点：能解释许多共价化合物的 形成，如HCl、H2O等 1、不能从根本上说明共价键的成因，为什么带负电的两 个电子不排斥而是配对。 局限性： 2、不能解释BF3 PCl5、SF6 等分子中共价键的形成 3、不能解释分子的一些性质，如O2的顺磁性等

二、现代价键理论 (一)共价键的本质 E/kJ.mol广1 氢气分子的形成 电子云的空白区 HQ▣ 排斥态 电子云的密集区 HH 氢分子的基态 -388 r/pm 87pm 两个氢原子接近时的能量变化曲线 和氢分子的两种状态 以上的讨论可以看出：共价键的本质是两个原子 有自旋方向相反的未成对电子，它们的原子轨道发生了 重叠，使体系的能量降低而成键

二、现代价键理论 （一）共价键的本质 氢气分子的形成 以上的讨论可以看出：共价键的本质是两个原子 有自旋方向相反的 未成对电子，它们的 原子轨道发生了 重叠，使体系的能量降低而成键

共价键的形成条件是： 1.两原子接近时，只有自旋方向相反的单电子可以相 互配对（两原子轨道重叠)，使电子云密集于两核之间， 系统能量降低，形成稳定的共价键。 2.成键时，两原子轨道重叠越多，两核间电子云越密 集， 形成的共价键越牢固，这称为原子轨道最大重叠原理。 (二)、共价键的特点 1.共价键的饱和性 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。所以，每个原子所能形成共价键的数目， 取决于该原子中的单电子数目。这就是共价键的饱和性

共价键的形成条件是： 1.两原子接近时，只有自旋方向相反的单电子可以相 互配对（两原子轨道重叠），使电子云密集于两核之间， 系统能量降低，形成稳定的共价键。 2. 成键时，两原子轨道重叠越多，两核间电子云越密 集，形成的共价键越牢固，这称为原子轨道最大重叠原理。 （二)、共价键的特点 1.共价键的饱和性 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。所以，每个原子所能形成共价键的数目， 取决于该原子中的单电子数目。这就是共价键的饱和性

2.共价键的方向性 原子轨道中，除S轨道呈球形对称外，p、d等轨道都有一定 的空间取向，它们在成键时，只有沿着一定的方向靠近才能 达到最大程度的重叠，形成稳定的共价键，这就是共价键的 方向性。 例如：HC分子的形成： 3p, 3P× 3Px a (b)》 (C)

原子轨道中，除s轨道呈球形对称外，p、d等轨道都有一定 的空间取向，它们在成键时，只有沿着一定的方向靠近才能 达到最大程度的重叠，形成稳定的共价键，这就是共价键的 方向性。 例如：HCl分子的形成： 2.共价键的方向性

(三)、共价键的类型 1、6键 为了达到原子轨道最大程度的重叠，轨道沿着键轴 方向以“头碰头”方式进行重叠而形成的共价键称 为G,键。 口键中轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，X轴为圆 柱型抽心

(三)、共价键的类型 1、σ 键 为了达到原子轨道最大程度的重叠，轨道沿着键轴 方向以“头碰头”方式进行重叠而形成的共价键称 为σ 键。 σ 键中轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，x 轴为圆 柱型轴心

轨道重叠 电子云分布 S-S Px-S Px-Px X 图10-4(a)o键

s - s • • px- s • • px- px • • 轨 道 重 叠 电子云分布 图10-4（a） σ 键

2、π键 轨道以“肩并肩”的方式进行重叠而形成的共价键称为兀 键。 兀键中轨道重叠部分在键轴上方和下方，键轴处为零。 轨道重叠 轨道重叠 电子云分布 P2一Pz P一P 图10-4(b)π键

轨道以“肩并肩”的方式进行重叠而形成的共价键称为π 键。 轨道重叠 轨道重叠 电子云分布 图10-4（b） π 键 2、 π 键 π 键中轨道重叠部分在键轴上方和下方，键轴处为零

例如，N原子的电子排布式为：1s22s22p2p12p2,其中 3个单电子分别占据3个互相垂直的p轨道。当两个N原 子结合成N2分子时，各以1个Px轨道沿键轴以“头碰头” 方式重叠形成一个6键后，余下的两个2pv和两个2P,轨道 只能以“肩并肩”的方式进行重叠，形成两个兀键。 在N2分子中有1个G键和2 个 个元键，其分子结构式可用 N=N表示。 共价单键一般是键，双 键中有1个g键和1个π键， 三键中有1个G键和2个九键。 图10-5N,分子形成示意图

例如，N原子的电子排布式为：1s 22s 22px 12py 12pz 1 ，其中 3 个单电子分别占据 3 个互相垂直的 p 轨道。当两个N 原 子结合成 N2 分子时，各以 1 个 px 轨道沿键轴以“头碰头” 方式重叠形成一个 σ 键后，余下的两个 2py 和两个 2pz轨道 只能以“肩并肩”的方式进行重叠，形成两个 π 键。 图10-5 N2分子形成示意图 在N2分子中有1个σ 键和2 个π 键，其分子结构式可用 N N表示。 共价单键一般是σ键，双 键中有1个σ键和1个π 键， 三键中有1个σ键和2个π键