无机化学课件9-分子结构

第九章§9.1 §9.2 §9.3§9.4

分子结构

Lewis理论 价键理论 杂化轨道理论价层电子对互斥理论

§9.5§9.6

分子轨道理论键参数

化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。

化学键种类：共价键、离子键、金属键。共价键理论： Lewis理论(1916年) 价键理论(1927年, 1930年) 杂化轨道理论(1931年) 价层电子对互斥理论(1940年)

分子轨道理论(20世纪20年代末)

§9.1 Lewis理论电子配对理论——共用电子对成键。 八隅体规则

Lewis结构式H—H

: Cl : C

: Cl

Cl :

O = C= O :N N:

: Cl :

违背八隅体规则的例子：BF3,PCl5,SF6等。

§9.2

价键理论

9.2.1 共价键的形成和本质

9.2.2 价键理论的基本要点 与共价键的特点 9.2.3 共价键的键型

9.2.1 共价键的形成和本质

Heitler和London用量子力学处理H2 分子的 形成过程，得到 E—R关系曲线。反映出氢分 子的能量与两个 H 原子核间距之间的关系以及 电子状态对成键的影响。

假定 A、B 两个氢原子中电 子的自旋是相反 的，当两个氢原 子相互接近时， A 原子的电子不 仅受 A 原子核的 吸引，而且也受 B 原子核的吸引。 同样，B 原子的电子也同时受到 B 原子核和 A 原子核 的吸引。整个体系的能量低于两个 H 原子单独存在时 的能量。当体系的能量达到最低点时，核间距 (r0)为 87 pm (实验值约为 74 pm)。

如果两个原子继续靠近，由于原子核之间的斥力 逐渐增大，使体系能量升高，如图中实线所示。因此， r0 为体系能量最低的平衡距离，两个氢原子保持 r0 距

离形成化学键，这种状态称为氢分子的基态。

如果两个氢原子的电子自旋平行，当它们互相靠 近时，量子力学可以证明，它们将产生相互排斥作用， 核间距越小，排斥作用越大。体系的能量始终高于两 个单独存在的氢原子的能量，不能形成稳定的化学键， 这种不稳定的状态称为氢分子的推斥态。

价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 以量子力学为基础。 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠，

原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。 从共价键形成来看，共价键的本质是电性的。共价键的结合力是两个原子核对共用 电子对形成负电区域的吸引力，而不是正、 负离子之间的库仑作用力。

9.2.2 价键理论的基本要点 与共价键的特点 1. 基本要点： 未成对价电子自旋方式相反；在成键过程中，两个单电子以自旋相反的方式配对，形成稳定的化学键，会释放出能量，使体系的能 量降低，这是共价键形成的能量依据，也就是说符合 能量最低原理。

对称性一致，原子轨道最大程

度重叠。只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大,形成化学键。

当两原子轨道以对称性相同的部分(即“+‖与 “+‖、“-”与“-”)重叠 + +

s-s_ + +

+ + _ _

+ + _ _ +

_

px-s

py-py

dxy-py

当两原子轨道以对称性不同的部分(即“+‖与 “-‖)重叠，原子间的概率密度几乎等于零，难 以成键 +

_

+_

px- s + _ + px- px

+ _

_ +

+ _

_ +

+_

py- py

dxy -p y

2.共价键的特点(1) 饱和性：原子有几个未成对的价电子, 一 般只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。

例如，氯原子最外层有一个未成对的 3p 电子，它与另 一个氯原子 3p 轨道上的一个电子配对形成双原子分子 Cl2 后，每个氯原子就没有成单电子，即使再有第三个氯原子 与 Cl2 接近，也不能形成 Cl3 。

氮原子最外层有三个未成对电子，两个氮原子可以共用三对电子以共价叁键结合成分子 N2,一个氮原子也可 以与三个氢原子各分别共用一对电子结合成 NH3,形成三 个共价单键。 例 N 2p N2

:N≡N:

N

2p

(2)方向性形成共价键时，成键电子的原子轨道一定要在对称性一致 的前提下发生重叠，原子轨道的重叠程度越大，两核间电子的 几率密度就越大，形成的共价键就越稳定。即共价键的形成遵 循原子轨道最大重叠原理。

原子轨道在空间有一定的形状和取向，只有沿 着一定的方向进行最大程

度的重叠，以形成共价键，才能保证成键原子轨道对 称性的一致。

_

+ +

_

+ +不能成键

_

+

+

能成键