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第二章 分子结构与性质第一节第一节 共价键共价键Covalent bond2012高一竞赛培训资料高一竞赛培训资料什么是化学键？什么是化学键？什么是离子键？什么是离子键？什么是共价键？什么是共价键？化学键：分子中相邻原子之间化学键：分子中相邻原子之间强烈的强烈的相互作用。相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过离子键：阴、阳离子之间通过静电作用静电作用形成的形成的 化学键。化学键。共价键：原子间通过共价键：原子间通过共用电子对共用电子对形成的化学键。形成的化学键。复习回忆：复习回忆：极性键和非极性键 金属键金属键 pm，E min mol 氢分子的两种状态氢分子的两种状态 吸引态吸引态 排斥态排斥态两个氢原子结合成氢分子时能量的变化两个氢原子结合成氢分子时能量的变化 你能用电子式表示你能用电子式表示H H2 2、HClHCl、H H2 2S S、NHNH3 3分子的形成过程吗？分子的形成过程吗？一、共价键电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大。高概率地出现在两个原子核之间的电子与高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用是两个原子核之间的电性作用是共价键的本质共价键的本质。共价键理论：电子配对原理共价键特性：饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。一个原子有几个未成对电子，便可和一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相几个自旋相反反的电子配对成键，这就共价键的的电子配对成键，这就共价键的“饱和性饱和性”。(1)(1)、键的形成键的形成(a)(a)、s-s s-s 键的形成键的形成相互靠拢相互靠拢 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键称为键。轴对称(b).s-p 键的形成 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠(c)、p-p 键的形成键的特征：键的特征：以形成化学键的以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操两原子核的连线为轴作旋转操作作，共价键电子云的图形基本不变。，共价键电子云的图形基本不变。(2).(2).键的形成键的形成 两个原子两个原子相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云写出N2分子的电子式。原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键称为键键。N2分子中有一个键键，两两个个键。键。镜像对称 通常，原子轨道以通常，原子轨道以通常，原子轨道以通常，原子轨道以“头碰头头碰头头碰头头碰头”的方式比的方式比的方式比的方式比“肩并肩并肩并肩并肩肩肩肩”的方式的方式的方式的方式重叠程度大重叠程度大重叠程度大重叠程度大，电子在核间出现的，电子在核间出现的，电子在核间出现的，电子在核间出现的概率大概率大概率大概率大，形成的形成的形成的形成的共价键强。共价键强。共价键强。共价键强。共价键理论：最大重叠原理共价键特性：方向性决定了分子的立体构型。写出写出H H2 2S S的电子式。的电子式。夹角接近夹角接近9090不能解决的问题：O2不存在未成对电子反磁性实验事实：氧分子有顺磁性N2分子十分稳定，C2H2易发生加成反应分子轨道理论小结1：价键理论的要点1、电子配对原理两原子各自提供两原子各自提供1个自旋方向相反个自旋方向相反的电子彼此配对。的电子彼此配对。2、最大重叠原理两个原子轨道重叠部分越大，两两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。的共价键越牢固，分子越稳定。小结2：键：“头顶头”XssXpxsXpxpx轴对称轴对称形成形成 键的电子键的电子称为称为 电子。电子。小结3：键的形成 两个原子两个原子相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云 小结4：键：“肩并肩”XZZpZpZ形成 键的电子称为 电子。镜像对称镜像对称 由原子轨道相互重叠形成的键和键总称价键轨道小结5：价键轨道小 结：键键键键项项项项 目目目目 型型型型 键键 键键成键方向成键方向成键方向成键方向电子云形状电子云形状电子云形状电子云形状牢固程度牢固程度牢固程度牢固程度成键判断规律成键判断规律成键判断规律成键判断规律沿轴方向沿轴方向“头碰头头碰头”平行方向平行方向“肩并肩肩并肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称强度大，不易断裂强度大，不易断裂强度较小，易断裂强度较小，易断裂共价单键是共价单键是键，共价双键中一个是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，另一个是键，共价三键中一键，共价三键中一个是个是键键，另两个为，另两个为键。键。1、已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图、已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图图2-2、图、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原，通过画图来描述吗？（提示：氮原子各自用三个子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键和两个键。键。问题探究问题探究2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后请填写表后请填写表2-2：原子原子原子原子Na ClNa Cl H Cl H Cl C O C O电负性电负性电负性电负性电负性之差电负性之差电负性之差电负性之差（绝对值）（绝对值）（绝对值）（绝对值）结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是子对不会被共用，形成的将是子对不会被共用，形成的将是子对不会被共用，形成的将是_键；而键；而键；而键；而_键是键是键是键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。电负性相差不大的原子之间形成的化学键。电负性相差不大的原子之间形成的化学键。电负性相差不大的原子之间形成的化学键。0.9 3.02.1 3.02.5 3.52.10.91.0离子离子共价共价1.73.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个有几个键和几个键和几个键组成？键组成？乙烷分子中由乙烷分子中由7个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由5个个键和键和1个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由3个个键和键和2个个键组成。键组成。复习复习：共价键共价键一、共价键一、共价键1 1、键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H-HH-H键。键。类型：类型：s sss、s spp、p ppp等。等。2 2、键：由两个原子的键：由两个原子的p p电子电子“肩并肩肩并肩”重叠形成。特点：重叠形成。特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。3 3、由原子轨道相互重叠形成的、由原子轨道相互重叠形成的键和键和键总称价键轨道。键总称价键轨道。4 4、判断共价键类型规律：、判断共价键类型规律：共价单键是共价单键是键；而共价双键中有一个键；而共价双键中有一个键，另一个是键，另一个是键；共价三键由一个键；共价三键由一个键和两个键和两个键组成。键组成。1 1、键能：、键能：气态基态原子形成气态基态原子形成l l mol化学键释放的化学键释放的 最低能量。通常取正值。最低能量。通常取正值。单位：单位：kJ/mol 形成形成l mol HH键释放的最低能量为键释放的最低能量为 4360 kJ，则，则 HH键能为键能为4360 kJ/mol 形形1 molN三三N键释放的最低能量为键释放的最低能量为946 kJ 则则 N三三N键能为键能为946 kJ/mol。二、键参数:键能、键长、键角 某些共价键的键能某些共价键的键能观察分析观察分析键能大小与化学键稳定性的关系？键能大小与化学键稳定性的关系？键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定某些共价键键长某些共价键键长2 2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距1pm=1012 m观察分析观察分析键长与键能的关系？键长与键能的关系？键长越短，键能越大，共价键越稳定。键长越短，键能越大，共价键越稳定。3、键角：两个共价键之间的夹角称为键角。分子的形状由共价键之间的夹角决定如：三原子分子CO2的结构式为OCO，它的键角为180，是一种直线形分子；如，三原子分子H20的HOH键角为105，是一种 V形分子。多原子分子的键角一定，表明多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性共价键具有方向性。键角是描述。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。共价半径：共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。1 1、试试利利用用表表2 2l l的的数数据据进进行行计计算算，1 1 mo1 mo1 H H2 2分分别别跟跟l l molClmolCl2 2、lmolBrlmolBr2 2(蒸蒸气气)反反应应，分分别别形形成成2 2 mo1HClmo1HCl分分子子和和2molHBr2molHBr分分子子，哪哪一一个个反反应应释释放放的的能能量量更更多多?如如何何用用计计算算的的结结果果说说明明氯氯化化氢氢分分子子和和溴溴化化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？2 2N N2 2、0 02 2、F F2 2跟跟H H2 2的的反反应应能能力力依依次次增增强强，从从键键能能的角度应如何理解这一化学事实的角度应如何理解这一化学事实?3 3通通过过上上述述例例子子，你你认认为为键键长长、键键能能对对分分子子的的化学性质有什么影响？化学性质有什么影响？思考与交流思考与交流 1 1、形形成成2 2 mo1HClmo1HCl释释放放能能量量：2431.8 2431.8 kJ kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9 kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9 kJ形形 成成 2 2 mo1HBrmo1HBr释释 放放 能能 量量：2366kJ 2366kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHClHCl释释放放能能量量比比HBrHBr释释放放能能量量多多,因因而而生生成成的的HClHCl更稳定更稳定,即即HBrHBr更容易发生热分解生成相应的单质更容易发生热分解生成相应的单质.2 2、键能大小是：、键能大小是：F-HO-HN-HF-HO-HN-H 3 3、键键长长越越长长，键键能能越越小小，键键越越易易断断裂裂，化化学学性性质越活泼。质越活泼。COCO分子和分子和NN2 2分子的某些性质分子的某些性质 等电子原理：等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。质是相近的。第二节第二节 分子的立体结分子的立体结构构Molecule structure2012培训资料n n 在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在同心在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在同心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。n n爱因斯坦爱因斯坦宏观的秩序和和谐宏观的秩序和和谐微观的规则和对称微观的规则和对称O2HClH2OCO2双原双原子分子分子直子直线形线形三原子三原子分子立分子立体结构体结构有直线有直线形和形和V V形形C2H2CH2OCOCl2NH3P4四原子分四原子分子大多数子大多数采取采取平面平面三角形三角形和和三角锥形三角锥形CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70第二节第二节 分子的立体结分子的立体结构构Molecule structure 分子世界是如此的形形色色，异彩分子世界是如此的形形色色，异彩纷呈，美不胜收。分子的纷呈，美不胜收。分子的立体结构立体结构与与分子的分子的稳定性稳定性有关，也与物质的有关，也与物质的宏观宏观形态形态有关有关一、分子立体结构的实验测定一、分子立体结构的实验测定n nX X射线衍射射线衍射n n电子衍射电子衍射n n红外光谱红外光谱n n测分子立体结构：红外光谱仪测分子立体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析分析二、分子立体结构的理论模型二、分子立体结构的理论模型n n1、价层电子对互斥模型n nValence shell electron pair repulsion modelsn n (VSEPR models)问题：为什么二氧化碳与水同为三原子分子，问题：为什么二氧化碳与水同为三原子分子，分子的空间构型不同？分子的空间构型不同？甲醛和氨气都是四原子分子，为什么甲甲醛和氨气都是四原子分子，为什么甲醛呈平面三角形而氨气呈三角锥形？醛呈平面三角形而氨气呈三角锥形？价层价层电子电子对对互斥互斥模型模型n n考虑AXm型分子n n价电子？n n价层电子数？n n 中心原子（A）的价电子数+周围原子（X）供给的电子数mn n价层电子对数？n n 价层电子数2最外层电子（主族）最外层电子（主族）注意注意n n1 1。周围原子的。周围原子的H H与卤素与卤素各提供各提供1 1个共用电子。个共用电子。n n2 2。周围原子的。周围原子的氧族氧族认为认为不提供不提供共用电子。共用电子。n n3 3。离子离子应相应加上或减去应相应加上或减去电荷电荷相应的电子数。相应的电子数。n n4 4。如果有。如果有成单电子成单电子当作当作电子对电子对看待。看待。n n5.5.价层电子对孤对电子和价层电子对孤对电子和 键电子，不包括键电子，不包括 电子电子。练习练习n n判断下列微粒的价层电子对数。n n（1）CH4H2O NH3n n（2）CO2SO2BF3n n（3）CCl4H3O+NH4+n n（4）CO32-PCl5NO2n n（5）NO3-SO42-SF64 2 3 34 4 43 5 33 4 6价层价层电子电子对对互斥互斥模型模型n n考虑考虑AXAXmm型分子型分子n n价电子？价电子？n n价层价层电子数电子数？n n n=n=中心原子（中心原子（A A）的价电子数）的价电子数+周围原子周围原子（X X）供给的电子数）供给的电子数mmn n价层价层电子电子对数？对数？n n 价层电子数价层电子数22n n互互斥？斥？n n 以中心原子为结点以中心原子为结点,电子对电子对相互排斥相互排斥，倾向于，倾向于最最为远离为远离最外层电子（主族）最外层电子（主族）n n电子对数 n n 2 3 4 5 6 直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体三角双锥三角双锥八面体八面体要求掌握价电子对数要求掌握价电子对数5及及5以下的分以下的分子的空间形状子的空间形状1800120010902818009003、价层电子对数：4CH4三角锥形H2O角形正四面体NH3AB4AB3AB2分子类型分子类型成键电子对数孤对电子对数403122正四面体NH3 的空间构型的空间构型的空间构型4、价层电子对数：5PCl5SF4ClF3三角双锥变形四面体T形直线形三角双锥n n用VSEPR模型推测下列分子或离子的立体结构:n nHCNn nNH4+n nH3O+n nSO2n nBF3二、二、Pauling杂化轨道理论杂化轨道理论写出甲烷的电子式？写出甲烷的电子式？根据价键理论，甲烷的碳氢键应为根据价键理论，甲烷的碳氢键应为 键，键，推测分子的空间构型？推测分子的空间构型？甲烷的空间构型：甲烷的空间构型：正四面体正四面体。四个碳。四个碳氢键是氢键是完全等同完全等同的的杂化轨道理论杂化轨道理论1、SP3杂化杂化（以甲烷的分子结构为例）（以甲烷的分子结构为例）激发激发Sp3杂化重叠 形成形成4个个(sp3-s)键键CH4分子形成过程分子形成过程 S S轨道轨道p p轨道轨道SpSp杂化轨道杂化轨道CHCH4 4分子的空间结构分子的空间结构v 杂化：在形成分子时，由于原子的相互影响，杂化：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型若干不同类型能量相近能量相近的原子轨道混合起来，重的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过新组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化。程叫做杂化。杂化轨道理论：v 杂化轨道：通过杂化所形成的新轨道就称为杂化轨道杂化轨道：通过杂化所形成的新轨道就称为杂化轨道。n个个原子轨道杂化，形成原子轨道杂化，形成n个个杂化轨道。杂化轨道。v注意两点：注意两点：(1)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生；原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生；(2)能量相近通常是指：能量相近通常是指：ns与与np、ns,np与与nd或（或（n-1)d。以上是用杂化轨道理论来解释以上是用杂化轨道理论来解释CH4的结构，得的结构，得到了满意的结论。从这里我们也可以看出到了满意的结论。从这里我们也可以看出：sp3 杂化杂化CH4烷烃的构型：锯齿状环己烷：C6H12船式和椅式环己烷：C6H12船式和椅式判断H2O,NH3分子构型sp3杂化含有孤对电子的杂化轨道叫做不等性杂化轨道。NH3 的空间构型的空间构型的空间构型角形三角锥形2.sp2杂化杂化激发激发激发激发SpSp2 2杂化杂化杂化杂化重叠重叠重叠重叠形成形成形成形成3 3个个个个(sp2-s)(sp2-s)键键键键BFBF3 3分子形成过程分子形成过程分子形成过程分子形成过程sp2杂化轨道示意图杂化轨道示意图BF3分子的结构示意图分子的结构示意图n n一个s轨道和二个p轨道杂化,产生三个等同的sp2杂化轨道,sp2杂化轨道间夹角120，呈平面三角形。3.sp杂化重叠重叠重叠重叠激发激发激发激发spsp杂化杂化杂化杂化BeClBeCl2 2分子形成过程分子形成过程分子形成过程分子形成过程 形成形成形成形成2 2个个个个(sp(sp3 3-s)-s)键键键键sp杂化轨道示意图杂化轨道示意图BeCl2分子结构示意图分子结构示意图进行进行sp杂化时，每个杂化轨道由杂化时，每个杂化轨道由 S 轨道和轨道和 P 轨道组合而成，两个杂化轨道之间的夹角为轨道组合而成，两个杂化轨道之间的夹角为180。因此由。因此由sp杂化轨道构成的分子具有直线杂化轨道构成的分子具有直线形的构型。形的构型。s-p 型杂化轨道和分子的空间构型型杂化轨道和分子的空间构型 杂化类杂化类型型spsp2sp3 键键 角角 180 120 10928分子空分子空间构型间构型直线形直线形 正三角形正三角形 正四面体正四面体 实实 例例BeClBeCl2 2HgClHgCl2 2BFBF3 3BClBCl3 3BBrBBr3 3CHCH4 4 SiHSiH4 4CClCCl4 4 SiCl SiCl4 4 请用杂化轨道理论解释：请用杂化轨道理论解释：n n乙烷n n乙烯n n乙炔n n苯n n甲醛n n苯酚n n物质的空间结构sp2杂化：乙烯三、配合物理论简介三、配合物理论简介NH3 NH4+电子对“给予接受”键配位键。配位键用箭号配位键用箭号“”表示，表示，箭头方向由箭头方向由提供电子对提供电子对的原子指向的原子指向接受电子对接受电子对的原子。的原子。请分析H3O+的键型配合物配合物：把金属离子（或原子）与某些分：把金属离子（或原子）与某些分子或离子子或离子以配位键结合以配位键结合形成的化合物称为形成的化合物称为配位化合物，配位化合物，简称简称配合物配合物。中心离子或中心原子中心离子或中心原子：位于配离子（或分子）的中心一般为过渡金属配位体配位体：配离子中同中心原子结合的离子或分子。：配离子中同中心原子结合的离子或分子。同中心离子直接相连的原子叫同中心离子直接相连的原子叫配位原子配位原子N、O、S、C、卤素H2O、NH3、F-、Cl-、SCN-有孤对电子的原子或离子有孤对电子的原子或离子复盐与配位化合物的区别：复盐与配位化合物的区别：两种或两种以上的盐组成的盐称为复盐，两种或两种以上的盐组成的盐称为复盐，在水溶液中完全电离成简单离子。在水溶液中完全电离成简单离子。配合物：在水溶液中有络离子存在。配合物：在水溶液中有络离子存在。KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42Na3AlF6=3Na+AlF63-Ag+NH3 H2O =AgOH +NH4+AgOH+2NH3 H2O =Ag(NH3)2+2H2O+OH-银氨络离子银氨络离子Cu2(OH)2SO4(浅蓝色沉淀）浅蓝色沉淀）Cu(NH3)4SO4(深蓝色晶体深蓝色晶体)Cu(NH3)4 2+(深蓝色溶液深蓝色溶液)NH3H2O过量乙醇CuSO4(蓝色溶液蓝色溶液)NH3H2O溶液中存在稳定的配离子 Cu(NH3)42+Ag(NH3)2+银氨络离子银氨络离子SP杂化杂化 直线型直线型 :NH3 氨提供孤对电子氨提供孤对电子Ag+提供两个空轨道提供两个空轨道Cu(NHCu(NH3 3)4 42+2+Cu(HCu(H2 2O)O)4 42+2+铜提供空轨道铜提供空轨道氨气、水提供孤对电子氨气、水提供孤对电子Cu2+OH2H2OH2OH2OCu2+NH3 NH3 NH3H3N课堂练习：分析课堂练习：分析CO分子的成键情况。分子的成键情况。一个一个键：键：2px-2px电子云重叠，键轴为电子云重叠，键轴为x轴；轴；一个一个键：键：2py-2py电子云重叠电子云重叠；一个一个配键：配键：O原子的原子的2pZ2电子电子 进入进入C原子的原子的2pZ0空轨道空轨道 C On n不能解释的问题:n n用VSEPR模型判断下列微粒空间构型。n n（1）BeCl2BF3 SO2n n（2）H3O+NH4+PCl3 n n（3）CO32-NO2 SF6 n n（4）PCl5CS2 NO3-n n写出符合下列条件的分子或离子的化学式.n n(1)氧原子以sp3杂化轨道形成两个键s s(2)硼原子以sp2杂化轨道形成三个键s s(3)氮原子形成 4 个键s s(4)氮原子形成两个键N2NH4+BF3H2O2012高一竞赛培训资料第三节第三节 分子的性质分子的性质一、键的极性和分子的极性一、键的极性和分子的极性n n1 1。键的极性键的极性是如何定义的？举例说明极性键和非是如何定义的？举例说明极性键和非极性键。极性键。n n2 2。分子的极性分子的极性如何定义？如何定义？n n3 3。完成。完成P45P45思考与交流，思考与交流，小结小结键的极性与分子极键的极性与分子极性的性的关系关系。n n4 4。思考键极性的。思考键极性的强弱强弱与元素与元素电负性电负性的关系。的关系。n n5 5。实验数据表明。实验数据表明O O3 3是极性分子，如何理解？是极性分子，如何理解？-HHHCl+-+非极性键非极性键极性键极性键n n极性分子(polar molecule)：n n 正负电荷重心不重叠的分子n n非极性分子：(nonpolar molecule).n n 正负电荷重心重叠的分子白磷白磷(P4)足球烯（足球烯（C60）非极性分子非极性分子HH+-OH2O分子的结构分子的结构NH3BF3+-HHHNNH3分子的结构分子的结构F1+F2+F3=0非极性分子非极性分子120F1F2F3矢量求和法分析矢量求和法分析BF3的极性的极性分子的极性是分子中化学键的极分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。性的向量和。只含非极性键的分子一定是非只含非极性键的分子一定是非极性分子；极性分子；含极性键的分子，当分子中各含极性键的分子，当分子中各个键的极性的向量和等于零时，个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，否则是极性分子。是非极性分子，否则是极性分子。分子的正电重心和负电重心不重合，则为极分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子，其极性的性分子，其极性的大小大小可以用偶极矩可以用偶极矩 来度来度量。量。n n偶极矩(dipole moment)（）是电荷量（q）与正负电荷重心间的距离（d）的乘积。=qdn n根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，比较分子极性的大小。=0，为非极性分子；值愈大，分子的极性愈大。某些分子的偶极矩实测值某些分子的偶极矩实测值n n分子分子 偶极矩偶极矩/D /D 分子分子 偶极矩偶极矩/D/Dn nH H2 20 0HBrHBr0.780.78n nP P4 40 0HIHI0.380.38n nO O2 20 0H H2 2O O1.851.85n nO O3 30.540.54NHNH3 31.481.48n nHFHF1.921.92HCNHCN2.982.98n nHClHCl1.081.08CHCH4 40 0小结：键的极性与分子极性的关系小结：键的极性与分子极性的关系n n全部由非极性键构成的分子是 ，n n分子是否有极性，既取决于 ，n n又取决于 。键的极性键的极性分子的空间构型分子的空间构型 非极性分子非极性分子n n例：例：PClPCl5 5是一种白色固体，加热到是一种白色固体，加热到160160不经过液态阶段不经过液态阶段就变成蒸气，测得就变成蒸气，测得180180下的蒸气密度（折合成标准状况）下的蒸气密度（折合成标准状况）为为9.3g/L9.3g/L，极性为零，极性为零，PClPCl键长为键长为204pm204pm和和211pm211pm两种。两种。继续加热到继续加热到250250时测得压强为计算值的两倍。时测得压强为计算值的两倍。PClPCl5 5 加压加压下于下于148148液化，形成一种能导电的液体，测得液化，形成一种能导电的液体，测得PClPCl键的键的键长为键长为198pm198pm和和206pm206pm两种。（两种。（P P、ClCl的相对原子质量分别的相对原子质量分别为为31.031.0和和35.535.5）回答下列问题：）回答下列问题：n n1 1180180下下PClPCl5 5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。式，画出立体结构。n n2 2在在250250下下PClPCl5 5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。子式，画出立体结构。n n3 3PClPCl5 5熔体为什么能导电？用简捷的方式作出解释。熔体为什么能导电？用简捷的方式作出解释。n n4 4PBrPBr5 5气态分子结构与气态分子结构与PClPCl5 5相似，它的熔体也能导电，但相似，它的熔体也能导电，但经测定，其中只存在一种经测定，其中只存在一种PBrPBr键长。键长。PBrPBr5 5熔体为什么能熔体为什么能导电？用最简捷的方式作出解释。导电？用最简捷的方式作出解释。二、范德华力及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响范德华力很弱，不属于化学键范德华力很弱，不属于化学键相对分子质量越大，范德华力越大；相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范的华力也越大分子的极性越大，范的华力也越大分子间作用力主要影响物质的物理性质熔点、沸点、溶解度 卤素的熔点和沸点卤素的熔点和沸点 物质分子物质分子 F2 Cl2 Br2 I2 沸沸 点点 83.26 239.16 331.16 457.66 熔熔 点点 50.16 170.76 265.36 386.76n n某些分子间的作用力某些分子间的作用力n n分子：分子：Ar COAr COn n范德华力（范德华力（kJ/molkJ/mol）：）：8.50 8.758.50 8.75n n分子：分子：HI HBr HClHI HBr HCln n范德华力范德华力 26.00 23.11 21.1426.00 23.11 21.14n n（kJ/molkJ/mol）：）：三、氢键（一种特殊的分子间力）三、氢键（一种特殊的分子间力）氢键的本质：氢键的本质：当氢原子与当氢原子与电负性很大，半经很小电负性很大，半经很小的原子的原子X（如（如F、O、N）形成共价键，核间电子云强烈）形成共价键，核间电子云强烈地偏向地偏向X原子，于是氢原子好似原子，于是氢原子好似“裸露裸露”的原子的原子核，它具较大的吸引力与另一个核，它具较大的吸引力与另一个电负性大、半经电负性大、半经小小并带有孤对电子的原子并带有孤对电子的原子Y（如（如F、O、N）相互）相互吸引。这种作用力称吸引。这种作用力称氢键氢键。氢键是范德华力外的。氢键是范德华力外的另一种分子间的作用力另一种分子间的作用力 本质上也是一种电性作用形成条件：形成条件：v与电负性大且与电负性大且 r 小的原子小的原子(F，O，N)相连的相连的 H；v在附近有电负性大，在附近有电负性大，r 小的原子小的原子(F，O，N )。水分子中的氢键水分子中的氢键氢键的特点氢键的特点A.方向性方向性Y与与X-H形成氢键时使氢键的方向与形成氢键时使氢键的方向与X-H键轴在同一个方向，即键轴在同一个方向，即X-H Y Y在同一直线。在同一直线。B.饱和性饱和性X-H只能与与一个只能与与一个Y原子形成氢键原子形成氢键C.氢键强弱与元素电负性有关氢键强弱与元素电负性有关电负性越大，氢键越强电负性越大，氢键越强D.本性本性有方向的分子间力有方向的分子间力氢键的表示：氢键的表示：X-Y H强度用键能表示强度用键能表示 键能：指键能：指X-Y H分解成分解成X-H和和Y-R所需的能量。所需的能量。键长：指键长：指X原子中心到原子中心到Y原子中心的距离原子中心的距离F O NFHFOHONHN共有9种传统意义上的氢键氢键的键能大小介于范德华力和化学键之间氢键不属于化学键氢键有方向性和饱和性画出H2O分子间的氢键，1molH2O中有几mol氢键？冰的熔化热5.0kJ/mol，冰中氢键的键能为18.8kJ/mol，假设冰的熔化热完全用于打开冰中的氢键而无他用。冰熔化为水时，氢键被破坏的百分率？当温度升高时，可能出现的情况。4时，水的密度最大的原因？同理，水的比热大，水的蒸发热高画出对羟基苯甲醛分子间氢键。mp:115bp:250邻羟基苯甲醛分子内氢键。mp:2 bp:196.5 氢键对于化合物性质的影响 分子间氢键，使分子间产生较强的结合分子间氢键，使分子间产生较强的结合力，化合物的沸点和熔点显著升高力，化合物的沸点和熔点显著升高,物质的物质的溶解性产生变化溶解性产生变化试解释沸点有以下顺序的原因？试解释沸点有以下顺序的原因？HCl HBr HI 同种元素不同化合价的含氧酸的酸性，随着中同种元素不同化合价的含氧酸的酸性，随着中心原子化合价的升高而增强。心原子化合价的升高而增强。HClO4 HClO3 HClO2 HClOH2SO4 H2SO3;HNO3HNO2H3PO4 H3PO3 H3PO2XOHHOHC2H5OH乙醇的酸性比水弱乙醇的酸性比水弱NaOH碱性碱性中性中性分子间作用力分子间作用力4-1 极性分子与非极性分子极性分子与非极性分子 双原子分子双原子分子 HCl 的正负电重心不重合，是极性分子。若的正负电重心不重合，是极性分子。若正电（正电（和负电和负电）重心上的电荷的电量为）重心上的电荷的电量为 q，正负电重心之间正负电重心之间的距离为的距离为 d（称偶极矩长称偶极矩长），则偶极矩），则偶极矩 =q d。1 永久偶极永久偶极 分子的正电重心和负电重心不重合，则为极分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子，其极性的大小可以用偶极矩性分子，其极性的大小可以用偶极矩 来度量。来度量。偶极矩以德拜（偶极矩以德拜（D）为单位，当为单位，当 q =1.62 101 9 库仑库仑（电子的电量（电子的电量），），d =1.0 1010 m ()时，时，=4.8 D。选讲了解选讲了解 2 2 诱导偶极和瞬间偶极诱导偶极和瞬间偶极诱导偶极和瞬间偶极诱导偶极和瞬间偶极 诱导偶极：外电场影响下所产生的偶极诱导偶极：外电场影响下所产生的偶极瞬间偶极：瞬间偶极：在某一瞬间，分子的正电荷重心和负在某一瞬间，分子的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象，这时所产生的偶极电荷重心会发生不重合现象，这时所产生的偶极4-2 4-2 分子间作用力分子间作用力 （范德华力）（范德华力）化学键的结合能一般在化学键的结合能一般在 1.0 10 2 kJ mol1 数量数量级，而分子间力的能量只有几个级，而分子间力的能量只有几个 kJ mol1。1 取向力取向力 极性分子之间的永久偶极极性分子之间的永久偶极而产生的相互作用力而产生的相互作用力 2 诱导力诱导力 诱导偶极同极性分子的永久偶极间的作用力诱导偶极同极性分子的永久偶极间的作用力 极性分子作为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大（也产生诱导偶极），这时诱导偶极与永久偶极之间产生诱导力。因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子与极性分子之间。它仅存它仅存在于极性分子之间，在于极性分子之间，F 2/T/d7。:偶极矩；偶极矩；T：绝对温度；：绝对温度；d：分子间距离：分子间距离3 3 色散力色散力 由于存在由于存在“瞬间偶极瞬间偶极”而产生的相互作用力而产生的相互作用力范德华力的特点：范德华力的特点：a)永远存在于分子之间；永远存在于分子之间；b)力的作用很小；力的作用很小；c)无方向性和饱和性；无方向性和饱和性；d)是近程力，是近程力，F 1/r7；e)经常是以色散力为主。经常是以色散力为主。由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分性分和和极性分子，极性分子极性分子，极性分子和和非极性分子及非极非极性分子及非极性分子性分子和和非极性分子之间非极性分子之间。离子极化离子极化正负离子相互接近时，由于各自原子核对对方电子云的吸引和对对方原子核的排斥，总会引起对方电子云主要是最外层电子云的变形，使电子云分布的重心偏离原子核，这种现象称为离子极化。1.1.离子极化的一般规律离子极化的一般规律 正离子半径越小，电荷越多，极化能力越强；负离子半径越大，电荷越多，越容易被极化，电子云越易变形。离子半径，电荷相同时，18和18+2构型的离子比8电子构型的离子容易被极化，即过渡金属离子比主族金属离子容易被极化，相应化合物的离子性减弱。一般情况下，由正离子电场引起的负离子的极化常是矛盾的主要方面，只有当正离子最外层为18电子（如Ag+、Zn2+等）时，正离子的极化率和负离子对正离子的极化比较显著。如AgI晶体，正负离子间的相互极化很突出，两种离子的电子云都发生变形，离子键已经过渡为共价键了。键型过渡，使键的极性减弱了，从而缩短了原正、负离子间的距离，例如AgI晶体，Ag+与I-间的距离按离子半径之和约126+216=342pm，实测为299pm，缩小了43pm。2.离子的变形性离子的变形性A.18电子层和不规则电子层的离子，其变形性比相近半径电子层和不规则电子层的离子，其变形性比相近半径的稀有气体型离子大得多。的稀有气体型离子大得多。Ag+K+；Hg2+Ca2+B.对于结构相同的离子来说，正电荷对于结构相同的离子来说，正电荷 越高的阳离子变形性越越高的阳离子变形性越小。小。O2-F-NeNa+Mg2+Al3+Si4+C.对于电子层结构相同的离子来说，电子层数越多（或半径对于电子层结构相同的离子来说，电子层数越多（或半径越大），变形性越大。越大），变形性越大。Li+Na+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-D.复杂阴离子的变形性通常不大，且复杂阴离子中心原子氧复杂阴离子的变形性通常不大，且复杂阴离子中心原子氧化数越高，变形性越小。化数越高，变形性越小。ClO4-F-NO3-OH-CN-Cl-Br-I-3.3.相互极化作用相互极