1、共价键与分子间力,Covalent Bond and Intermolecular Forces,第,十,章,现代价键理论,1.氢分子的形成2.现代价键理论的要点3.共价键的类型4.键参数,第,一,节,2024年4月29日星期一,3,第十章 共价键与分子间力,化学键(chemical bond)：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力，成键能量每摩尔约为几十到几百千焦耳。,2024年4月29日星期一,4,第十章 共价键与分子间力,1926年 Heitler 和 London 用量子力学研究氢分子的形成，揭示了共价键的本质。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。,一、氢
2、分子的形成,2024年4月29日星期一,5,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,6,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,7,第十章 共价键与分子间力,（一）两个原子自旋相反的单电子配对，原子轨道重叠，核间电子云密集，系统能量降低，形成稳定的共价键。（二）原子中单电子才能配对。所以每个原子形成共价键的数目等于单电子数目。这就是共价键的饱和性。（三）原子轨道重叠愈多，核间电子云愈密集，共价键愈牢固，称为原子轨道最大重叠原理。因此原子轨道将沿最大程度方向重叠，决定了共价键的方向性。,二、现代价键理论(valence bond theory,VB法),2024年4月
3、29日星期一,8,第十章 共价键与分子间力,例如，在形成HCl分子时，H原子的1s轨道与Cl原子的3px 轨道是沿着x轴方向靠近，以实现它们之间的最大程度重叠，形成稳定的共价键。其他方向的重叠，因原子轨道没有重叠或很少重叠，故不能成键。,2024年4月29日星期一,9,第十章 共价键与分子间力,HCl分子的形成,2024年4月29日星期一,10,第十章 共价键与分子间力,HCl分子的形成,2024年4月29日星期一,11,第十章 共价键与分子间力,HCl分子的形成,2024年4月29日星期一,12,第十章 共价键与分子间力,HCl分子的形成,2024年4月29日星期一,13,第十章 共价键与分
4、子间力,HCl分子的形成,2024年4月29日星期一,14,第十章 共价键与分子间力,三、共价键的类型,2024年4月29日星期一,15,第十章 共价键与分子间力,（一）键和 键 根据原子轨道最大重叠原理，成键时轨道之间可有两种不同的重叠方式，从而形成两种类型的共价键 键和 键。,2024年4月29日星期一,16,第十章 共价键与分子间力,1.键 键(sigma bond)的形成方式：是两个原子的原子轨道沿着键轴方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。键的特点：轨道重叠部分沿键轴呈圆柱型对称分布。键的类型：s-s、px-s、px-px。,2024年4月29日星期一,17,第十章 共价键与分子间
5、力,2024年4月29日星期一,18,第十章 共价键与分子间力,2.键 键(pi bond)的形成方式：是两个原子的原子轨道沿键轴方向以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。键的特点：轨道重叠部分垂直于键轴呈镜面反对称分布。键的类型：pypy、pzpz,2024年4月29日星期一,19,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,20,第十章 共价键与分子间力,相同点：它们都是共价键；不同点：（1）重迭方式不同。键沿键轴方向，以“头碰头”方式重迭，重迭区域沿键轴呈圆柱形对称。键，原子轨道以“肩并肩”方式发生轨道重迭，轨道重迭区域沿键轴呈镜面反对称。（2）重迭程度不同。键重迭程度大。键重迭
6、程度小。,键与键的比较,2024年4月29日星期一,21,第十章 共价键与分子间力,（3）键能和反应活泼性不同。键键能大，在化学反应中比较稳定。键键能小，在化学反应中比较活泼。（4）键可单独存在，组成分子的“骨架”。键不能单独存在，只能与 键同时存在于共价双键和叁键中。共价分子中若仅有单键，那必然是 键，若 存 在双键或三键，其中除1个 键外，其余均是 键。,2024年4月29日星期一,22,第十章 共价键与分子间力,【例】N2分子中的共价键类型。【解】N原子的电子组态为,2024年4月29日星期一,23,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,24,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,25,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,26,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,27,第十章 共价键与分子间力,2024年4月29日星期一,28,第十章 共价键与分子间力,所以，N2 分子中有1个 键和2个 键，其分子结构式可用 表示。,