天津工业大学：《生物无机化学》课程教学资源（PPT课件）第2章 化学键与物质结构 2.2 共价键与共价晶体

2.2共价键与共价晶体 共价键： 谨严格 相同 两个 共用 相差不大 元素原子 电子对 →化学键 求 2.2.1价键理论一电子配对理论(VB法) 求 2.2.2 杂化轨道理论 2.2.3价层电子对互斥理论 2.2.4分子轨道理论 2.2.5共价晶体 天津常大学

2.2 共价键与共价晶体 共价键： 相同 相差不大 两个 元素原子 x 化学键 共用 电子对 2.2.1 价键理论—电子配对理论(VB法) 2.2.2 杂化轨道理论 2.2.3 价层电子对互斥理论 2.2.4 分子轨道理论 2.2.5 共价晶体

G.N Lewis(美国化学家，1875~1946) 严 原子力图达到8e或2e的稳定结构 CECI CI-CI H-CI N=N 格 共用电子对 Lewis理论 优点：初步揭示了共价键与离子键的区别 实求是 缺点：无法阐明共价键的本质 F CH 11 CI 天津工常大学

优点：初步揭示了共价键与离子键的区别 缺点：无法阐明共价键的本质 G. N Lewis ( 美国化学家，1875~1946） Cl . . . . . . × . Cl × × × × × × Cl-Cl H-Cl N≡N Lewis理论 原子力图达到8e或2e的稳定结构 共用电子对 S F F F F F F P Cl Cl Cl Cl Cl B F F F

严谨严格 海特勒和伦敦 2.2.1价键理论一电子配对理论(VB法) 求实求是 1.共价键的形成 2.共价键的特征 3.共价键的类型 4.共价键的参数 天津常大学

2.2.1 价键理论—电子配对理论(VB法) 1. 共价键的形成 2. 共价键的特征 3. 共价键的类型 4. 共价键的参数 海特勒和伦敦

@ 1共价键的形成 严谨严格 E 能量上升，不稳定。 推斥态 求实求是 ①① 0 ①① 能量先下降，后上升。 E=-436kJ.mol-1 基态 d=74pm 天津工紫大学

1. 共价键的形成 E 0 r 能量上升，不稳定。 推斥态 能量上升，不稳定。 能量先下降，后上升。 d=74pm E=-436kJ·mol -1 基态

严 价键理论的基本要点： (1)两原子相互接近时，自旋反向的未成对 格 电子可以配对形成共价键。 H(1s) C1(3s23p5) 2N(2s22p3)→N≡N 求实求是 0(2s22p4) 2H(1s) HCI H,O (2)成键电子的原子轨道发生最大程度的重叠 天津案大学

(2) 成键电子的原子轨道发生最大程度的重叠 价键理论的基本要点： (1) 两原子相互接近时，自旋反向的未成对 电子可以配对形成共价键。 H(1s 1) Cl(3s 23p 5) N(2s 22p 3) N≡N O(2s 22p 4) H(1s 1) H2O HCl 2 2

2.共价键的特征 严 具有饱和性 已键合的原子不再形成新的共价键 严 格 一个原子所能形成的共价键的数目受未成对电子数 的限制 (包括原子在激发后形成的未成对电子) 实求是 单、HCI C1(3s23p)建C2 N(2s22p3) 叁、NH3 键N2 原因： 原子外层未成对电子及其占有的轨道数目有限 由成键原子的价层电子结构决定 天津工孝大常

2. 共价键的特征 具有饱和性 一个原子所能形成的共价键的数目受未成对电子数 的限制 Cl(3s 23p 5) HCl Cl2 N(2s 22p 3) NH3 N2 单 键 叁 键 原子外层未成对电子及其占有的轨道数目有限 (包括原子在激发后形成的未成对电子) 原因： 由成键原子的价层电子结构决定 已键合的原子不再形成新的共价键

决定了共价化合物分子的空间 构型，进而对分子的性质产生 了重大的影响。 谨严格 具有方向性 HCl:ls和3p轨道的重叠方式 求实求是 重叠最大 相互抵消 重叠很少 原因： 原子轨道具有一定的空间伸展方向 天津常大学

1s和3px轨道的重叠方式 重叠很少 HCl： 具有方向性 原子轨道具有一定的空间伸展方向 重叠最大 相互抵消 x x x 决定了共价化合物分子的空间 构型，进而对分子的性质产生 了重大的影响。 原因：

轨道重叠 3.共价键的类型 严 H2 沿着键轴的方 严格 向以头碰头的方式 重叠 -o键 HCI 轨道的重叠部分对 求实求是 键轴呈圆柱形对称 09c, Px-Px 沿着键轴的方 向以肩并肩的方式 N2(2条键)重叠—π键 轨道的重叠部分对通过键轴的 Py-Py (P2-Pz) 平面呈镜面反对称 天津工紫大常

轨道重叠 + + · · x s—s + + · · - x Px -s + + · · - - x Px -px · · + + · · -· ·- x Py -py ( pz-pz ) 沿着键轴的方 向以头碰头的方式 重叠 沿着键轴的方 向以肩并肩的方式 重叠 3. 共价键的类型 H2 HCl Cl2 N2( 2条键 ) ——σ键 ——π键 轨道的重叠部分对通过键轴的 平面呈镜面反对称 轨道的重叠部分对 键轴呈圆柱形对称

σ键和π键的特征比较 严 键的类型 σ键 π键 严 重叠方式 头碰头重叠 肩并肩重叠 重叠部位 两核之间 键轴上、下方 在键轴处 键轴处为零 求 重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 (单独存在) (不能单独存在) 化学活泼性 不活泼 活泼 天津工常大学

σ键和π键的特征比较 键的类型 σ 键 π 键 重叠方式 头碰头重叠 肩并肩重叠 重叠部位 两核之间 在键轴处 键轴上、下方 键轴处为零 重叠程度 大 小 键的强度 较大 (单独存在) 较小 (不能单独存在) 化学活泼性 不活泼 活泼

@ 在以共价键结合的两个原子之间 严 注意 只能有一条σ键，其余为π键。 格 C2H4: 求 N2:N=N 实 (一条σ键，两条π键) 是 π键 N的电子排布式： 平面 1s22s22p3 (2px12py12pz) 二个π键互相垂直 0键

在以共价键结合的两个原子之间 只能有一条σ键，其余为π键。 注意 N2：N≡N N的电子排布式： π σ C C H H H H （一条σ键，两条π键） C2H4： 1s 2 2s 2 2p 3 二个π键互相垂直 (2px 12py 12pz 1)