第二章分子結構與性質

第一節(jié)共價鍵

一、共價鍵

（一）共價鍵的形成與特征

1、共價鍵的形成

(1)概念：原子間通過_______________所形成的相互作用，叫做共價鍵。

(2)成鍵的粒子：一般為_______________原子(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子。

(3)本質：原子間通過_______________(即原子軌道重疊)產生的強烈作用。

2、共價鍵的特征

(1)飽和性：按照共價鍵的_______________理論，一個原子有幾個_______________，便可和幾個

_______________的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。

(2)方向性：除s軌道是_______________對稱外，其他原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價

鍵時，原子軌道重疊的越_______________，電子在核間出現(xiàn)的概率越_______________，所形成的共價鍵

就越_______________，因此共價鍵將盡可能沿著_______________的方向形成，所以共價鍵具有方向性。

如圖所示。

（二）共價鍵類型

1、σ鍵

形成由兩個原子的s軌道或p軌道“_______________”重疊形成

s-s型

類

s-p型

型

p-p型

以形成化學鍵的兩原子核的_______________為軸做旋轉操作，共價鍵

特征電子云的圖形_______________，這種特征稱為軸______________；σ

鍵的強度較_______________

1

2、π鍵

形成由兩個原子的p軌道“_______________”重疊形成

p-pπ鍵

π鍵的電子云具有_______________性，即每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別

位于由兩原子核構成平面的_______________，如果以它們之間包含原子核的

特征

平面為鏡面，它們互為_______________；π鍵_______________旋轉；不如σ

鍵_______________，較易_______________

3、判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律

共價單鍵為_______________鍵；共價雙鍵中有一個_______________鍵、一個________鍵；共價三鍵由

一個_______________鍵和兩個_______________鍵組成。

共價單鍵——σ鍵

按共用電子對的數(shù)目共價雙鍵——1個σ鍵、1個π鍵

共價三鍵——1個σ鍵、2個π鍵

共價鍵的分類特征

σ鍵――→電子云呈軸對稱

按電子云重疊方式

特征

π鍵――→電子云呈鏡面對稱

二、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角

（一）鍵能

1、概念

氣態(tài)分子中_______________化學鍵解離成氣態(tài)原子所_______________的能量。它通常是298.15K、100

kPa條件下的標準值，單位是_______________。

2、應用

(1)判斷共價鍵的穩(wěn)定性

原子間形成_______________鍵時，原子軌道重疊程度越_______________，釋放能量越_______________，

所形成的_______________鍵鍵能越_______________，共價鍵越_______________。

(2)判斷分子的穩(wěn)定性

一般來說，結構相似的分子，共價鍵的鍵能越_______________，分子越_______________。

(3)利用鍵能計算反應熱

ΔH＝_______________總鍵能－_______________總鍵能

（二）鍵長和鍵角

1、鍵長

2

(1)概念：構成化學鍵的兩個原子的_______________，因此_______________決定共價鍵的鍵長，原子半

徑越_______________，共價鍵的鍵長越_______________。

(2)應用：共價鍵的鍵長越_______________，往往鍵能越_______________，表明共價鍵越_______________，

反之亦然。

2、鍵角

(1)概念：在多原子分子中，兩個相鄰_______________之間的夾角。

(2)應用：在多原子分子中鍵角是一定的，這表明共價鍵具有_______________性，因此鍵角影響著共價分子

的_______________。

(3)試根據空間結構填寫下列分子的鍵角

分子的空間結構鍵角實例

正四面體形_______________CH4、CCl4

平面形_______________苯、乙烯、BF3等

三角錐形107°NH3

V形(角形)_______________H2O

直線形_______________CO2、CS2、CH≡CH

(4)部分鍵角圖解

第二節(jié)分子的空間結構

一、分子結構的測定

1、早年科學家主要靠對物質的_______________進行系統(tǒng)總結得出規(guī)律后進行推測，現(xiàn)代科學家應用了

許多測定分子結構的現(xiàn)代儀器和方法，如_______________、晶體_______________衍射等。

2、紅外光譜在測定分子結構中的應用

分子中的原子不是_______________的，而是不斷地振動著的。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它

的某些_______________的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)_______________。通過和已有

_______________比對，或通過_______________計算，可以得知各吸收峰是由哪種_______________、哪

種_______________方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種_______________或

_______________的信息。

3、質譜法在測定分子相對分子質量中的應用

現(xiàn)代化學常利用質譜儀測定分子的_______________質量。它的基本原理是在質譜儀中使分子失去電子變成

帶_______________的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場

_______________后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學家對這些峰進行系統(tǒng)分

3

析，便可得知樣品分子的_______________質量。

二、多樣的分子空間結構

1、三原子分子

化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱

________

CO2O==C==O_______________

_______

________

H2O_______________

_______

2、四原子分子

化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱

CH2O約120°_______________

__________

NH3_______________

_____

3、五原子分子

化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱

__________

CH4_______________

_____

__________

CCl4_______________

_____

4、其他多原子分子的空間結構

4

三、價層電子對互斥模型

1、價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)：對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的

_______________和未成鍵的_______________)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結構總是采取電子對

_______________最弱的那種結構，以使彼此之間_______________最小，分子或離子的體系能量最

_______________，最穩(wěn)定。

2、價層電子對的計算

(1)中心原子價層電子對數(shù)＝_______________。

(2)σ鍵電子對數(shù)的計算

由化學式確定，即中心原子形成幾個_______________鍵，就有幾對_______________鍵電子對。如H2O分

子中，O有_______________對_______________鍵電子對。NH3分子中，N有_______________對

_______________鍵電子對。

(3)中心原子上的孤電子對數(shù)的計算

1

中心原子上的孤電子對數(shù)＝(a－xb)

2

①a表示中心原子的價電子數(shù)；

對主族元素：a＝_______________；

對于陽離子：a＝_______________；

對于陰離子：a＝_______________。

②x表示與_______________結合的原子數(shù)。

③b表示與中心原子結合的原子最多能接受的_______________，氫為1，其他原子＝_______________。

3、價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)

價層電子對數(shù)目：_______________VSEPR模型：_______________

4、VSEPR模型的應用——預測分子空間結構

由價層電子對的_______________，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原

子上的_______________，便可得到分子的空間結構。

(1)中心原子不含孤電子對

分子或σ鍵電子

孤電子對數(shù)VSEPR模型及名稱分子(或離子)的空間結構及名稱

離子對數(shù)

CO2__________________直線形直線形

2－

CO3__________________平面三角形平面三角形

5

CH4__________________

正四面體形正四面體形

(2)中心原子含孤電子對

分子或離子價層電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型及名稱分子的空間結構及名稱

NH3______________________三角錐形

四面體形

H2O______________________形

四面體形V

SO2______________________V形

平面三角形

四、雜化軌道理論簡介

（一）雜化軌道理論要點

1、原子在成鍵時，同一原子中能量_______________的原子軌道可重新組合成雜化軌道。

2、雜化前后原子軌道數(shù)目不變，且雜化軌道的_______________相同。

3、雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力_______________。雜化軌道在角度分布上

比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖

，成鍵時根據_______________重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，_______________

程度更大，形成的_______________更牢固。

4、為使相互間的排斥最_______________，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向

不同，但形狀完全相同。

二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系

1、雜化軌道的類型

(1)sp3雜化軌道——正四面體形

1

sp3雜化軌道是由_______________ns軌道和_______________np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有s

4

3

和p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為_______________，空間結構為正四面體形。如下圖所示。

4

6

(2)sp2雜化軌道——平面三角形

1

sp2雜化軌道是由_______________ns軌道和_______________np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有s

3

2

和p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。

3

(3)sp雜化——直線形

1

sp雜化軌道是由_______________ns軌道和_______________np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有s

2

1

和p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。

2

2、雜化軌道類型與分子空間結構的關系

(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結構與雜化軌道的空間結構相同。

雜化類型spsp2sp3

軌道夾角180°120°109°28′

雜化軌道示意圖

實例BeCl2BF3CH4

7

分子結構示意圖

分子空間結構_____________________________________________

(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間

結構與雜化軌道的形狀有所不同。

ABn型分

中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結構實例

子

2

AB2sp1_______________SO2

＋

AB31_______________NH3、PCl3、NF3、H3O

或3

AB2sp－

2_______________H2S、NH2

(B2A)

第三節(jié)分子結構與物質的性質

一、共價鍵的極性

（一）鍵的極性和分子的極性

1、共價鍵的極性

極性鍵非極性鍵

由_______________原子形成的電子對不發(fā)生偏移的

定義

_______________鍵，電子對發(fā)生偏移_______________鍵

原子吸引電子能力______________________________

共用電子對共用電子對偏向吸引電子能力強的原子共用電子對_________偏移

成鍵原子電性______________________________

成鍵元素一般是_______________非金屬元素____________非金屬元素

舉例Cl—Cl、H—H

2、分子的極性

(1)極性分子與非極性分子

8

(2)共價鍵的極性與分子極性的關系

（二）鍵的極性對化學性質的影響

＋

例如，羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機酸，羧基可電離出H而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來

衡量，pKa越_______________，酸性越_______________。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結構有關，如

下表所示：

不同羧酸的pKa

羧酸pKa

丙酸(C2H5COOH)4.88

乙酸(CH3COOH)4.76

甲酸(HCOOH)3.75

氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86

二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29

三氯乙酸(CCl3COOH)0.65

三氟乙酸(CF3COOH)0.23

二、分子間作用力

1、范德華力及其對物質性質的影響

(1)概念：是_______________間普遍存在的_______________，它使得許多物質能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液

態(tài))存在。

(2)特征：很_______________，比化學鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級。

(3)影響因素：分子的極性越_______________，范德華力越_______________；組成和結構相似的物質，

相對分子質量越_______________，范德華力越_______________。

(4)對物質性質的影響：范德華力主要影響物質的_______________性質，如熔、沸點，組成和結構相似的物

質，范德華力越_______________，物質熔、沸點越_______________。

2、范德華力的正確理解

(1)廣泛存在于_______________之間。

(2)只有分子間充分接近時才有_______________間的相互作用力(范德華力)，如固體和液體物質中。

(3)范德華力無_______________性和_______________性。只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸

引其他分子。

9

3、氫鍵及其對物質性質的影響

(1)概念：由已經與_______________很大的原子形成共價鍵的_______________與另一個_______________

很大的原子之間的作用力。

(2)表示方法：氫鍵通常用A—H…B表示，其中A、B為N、O、F，“—”表示_______________，“…”表示

形成的_______________鍵。

(3)氫鍵的本質和性質

氫鍵的本質是靜電相互作用，它比化學鍵弱得多，通常把氫鍵