第十章共價鍵和分子間力

CovalentBondandIntermolecularForces3/19/20251§10-1現代價鍵理論

一、現代價鍵理論(Valencebondtheory)（一）量子力學處理氫分子3/19/20252R0=74pm核間距R（pm)能量kj\mol0兩氫原子接近時的能量曲線排斥態基態-3883/19/20253氫分子的兩種狀態

自旋反平行

自旋平行（基態）EE電子云重疊電子云密度為零（排斥態）3/19/20254

(二)現代價鍵理論(Valencebondtheory)的要點1．自旋相反的未成對電子相互接近時，可以配對形成穩定的共價鍵。共價鍵的本質是相互接近的兩原子的原子軌道的重疊。2．成鍵原子的原子軌道重疊越多，兩核間電子云密度越大，所形成的共價鍵越穩定。

3/19/20255Cl2分子形成示意圖Cl－Cl二、共價鍵的特性3/19/20256

1．具有飽和性每個原子所能形成的共價鍵的數目是有限的。

3/19/20257HCl分子形成示意圖H－Cl3/19/20258HCl分子形成示意圖3/19/20259

2．具有方向性原子軌道只有沿著一定的方向靠近時，才能達到最大程度的重疊，以形成穩定的共價鍵。

3/19/202510N2分子形成示意圖zzxyyNN

Z

yN≡N3/19/202511

三、共價鍵的類型

原子軌道沿鍵軸（x軸）的方向以“頭碰頭”的方式進行重疊形成的共價鍵叫鍵。

形成鍵的電子電子。原子軌道沿鍵軸的垂直方向以“肩并肩”的方式進行重疊形成的共價鍵叫鍵。形成鍵的電子電子。3/19/202512s鍵p鍵s－spz－pzpx－spx

－px

xxxxxzzyy＋＋＋＋－＋＋＋＋＋＋－＋－－－－－py－py3/19/202513

鍵鍵重疊方式

沿鍵軸方向以“頭碰頭”的方式沿鍵軸的垂直方向以“肩并肩”的方式重疊部分分布情況

分布于兩核間(呈圓柱形分布)分布于鏡面的上下兩方或前后兩方3/19/202514s鍵xxxzz

鍵3/19/202515鍵鍵重疊部分對稱性對鍵軸呈圓柱形對稱對鍵軸平面呈鏡面反對稱重疊程度大

小穩定性

大小（易斷開，化學性質活潑）

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鍵鍵能大，穩定性高，牢固，是構成分子的骨架,可以單獨存在于兩原子間.

鍵不能單獨存在,與鍵共存于具有叁鍵或雙鍵的分子中.以共價鍵結合的兩原子,一定且只有一個鍵

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四、配位鍵：由成鍵兩原子中的一個原子單獨提供電子對進入另一個原子的空軌道共用而形成的共價鍵.形成配位鍵的兩個條件：1.一個成鍵原子的價電子層有孤對電子.2.另一個成鍵原子的價電子層有空軌道.

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鍵：沿鍵軸（x軸）方向以“頭碰頭”的方式進行重疊，重疊部分沿鍵軸呈圓柱形對稱分布，原子軌道以這種重疊方式形成的共價鍵叫鍵。形成鍵的電子電子。鍵：沿鍵軸的垂直方向以“肩并肩”的方式進行重疊，重疊部分垂直于鍵軸并呈鏡面反對稱分布，原子軌道以這種重疊方式形成的共價鍵叫鍵。形成鍵的電子電子。

3/19/202519§10-2雜化軌道理論一、雜化軌道理論(hybridorbitaltheory)要點:1.在成鍵過程中,同一原子中能量相近的不同類型的幾個原子軌道可以“混合”起來,重新分配能量和空間方向,組成數目相等的新的原子軌道,這一過程稱為雜化(hybridization),所組成的新的原子軌道叫雜化軌道。3/19/2025202.雜化軌道形狀一端“肥大”,有利于實現最大重疊,因而雜化軌道比原來的原子軌道的成鍵能力強。3.雜化軌道之間在空間取最大夾角,使相互間排斥力最小,故形成的鍵更穩定。原子之間總是力圖采用雜化軌道成鍵。3/19/202521Sp雜化軌道示意圖spSp雜化：在空間呈直線形分布，軌道間夾角為180°二、雜化軌道的常見類型及實例3/19/202522BeCl2分子（直線形）180°BeClCl180°Sp﹣pSp﹣p

3/19/2025233/19/202524CCH—C≡C—H乙炔分子2pz2pz2py2pyCC3/19/202525Sp2雜化軌道示意圖spSp2雜化：在空間呈正三角形分布，軌道間夾角為120°3/19/202526BF3分子（平面正三角形）B120°FFF3/19/2025273/19/202528CC2pz2pzCHCHHH乙烯分子CC3/19/2025293/19/202530Sp3雜化軌道示意圖spSp3雜化：在空間呈正四面體分布，軌道間夾角為109.5°°3/19/202531CHHHH109.5°CH4分子（正四面體）3/19/2025323/19/202533NHHHNH3OHHH2O3/19/2025343/19/2025353/19/202536（三）等性雜化和不等性雜化雜化后所形成的幾個雜化軌道能量、成分完全相同,這種雜化叫等性雜化(equivalenthybridization).雜化后所形成的幾個雜化軌道能量、成分不完全相同,這種雜化叫不等性雜化(nonequivalenthybridization).原子之間總是力圖采用雜化軌道成鍵。3/19/202537

通常,若參與雜化的原子軌道都含單電子或都是空軌道,其雜化就是等性雜化。等性雜化中,雜化軌道均為成鍵軌道,因此,雜化軌道的空間構型與成鍵后形成的分子的空間構型相同。通常,若參與雜化的原子軌道中有的已被孤對電子占據,其雜化就是不等性雜化。不等性雜化中,被孤對電子占據的雜化軌道均不能成鍵,分子的空間構型只考慮成鍵軌道。

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