化學鍵與分子結構雜化軌道

第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日顯然，上面的圖形反映出兩原子間通過共用電子對相連形成分子，是基于電子定域于兩原子之間，形成了一個密度相對大的電子云（負電性），這就是價鍵理論的基礎.

H2分子的形成◆

能量最低原理因此，共價鍵的形成條件為：◆

鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對電子◆

鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊

兩個中性原子相互接近時,不復存在離子鍵中離子正、負電荷間的強吸引力，其他作用力則依然存在.形成化學鍵，能量曲線需要形成一個“勢井”.如何實現(xiàn)？

（1）價鍵理論(valencebondtheory)基本觀點8.6.1共價作用力的本質和共價鍵的特點第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日◆σ鍵：重疊軌道的電子云密度沿鍵軸方向的投影為圓形，表明電子云密度饒鍵軸（原子核之間的連線）對稱.形象的稱為“頭碰頭”.s－ss－pp－p◆

π鍵：重疊軌道的電子云密度饒鍵軸不完全對稱.形象的稱為

“肩并肩”.p－p(2)共價鍵的鍵型由于共價鍵在形成時各個原子提供的軌道類型不同，所以形成的共價鍵的鍵型也有不同.例如：有σ鍵，π鍵和鍵等.本章只要求熟知前兩種.第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日σ鍵示意圖第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日π鍵成鍵方式第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日PH3第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日形成條件：成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道.配位鍵（共價鍵里的一種特殊形式）2s22p3第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日（3）共價鍵的特征●

具有飽和性（是指每種元素的原子能提供用于形成共價鍵的軌道數(shù)是一定的）●結合力的本質是電性的●

具有方向性（是因為每種元素的原子能提供用于形成共價鍵的軌道是具有一定的方向，滿足最大重疊要求。）HCl例如：NNHOH第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日8.6.2雜化軌道（hybridorbital）●原子軌道為什么需要雜化？●原子軌道為什么可以雜化？●如何求得雜化軌道的對稱軸間的夾角？Pauling求助“雜化概念”建立了新的化學鍵理論－－雜化軌道理論.

上面介紹的s軌道與p軌道重疊方式并不能解釋大多數(shù)多原子分子中的鍵長、鍵角和成鍵數(shù)目.例如,如果H2O和NH3分子中的O－H鍵和N－H鍵是由H原子的1s軌道與O原子和N原子中單電子占據(jù)的2p軌道重疊形成的，HOH和HNH鍵角應為90°；事實上,上述兩個鍵角各自都遠大于90°.CH4的C原子形成4個鍵。第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日●成鍵時能級相近的價電子軌道相混雜，形成新的價電子軌道——雜化軌道（1）基本要點●軌道成分變了●軌道的能量變了●軌道的形狀變了結果是更有利于成鍵！●雜化后軌道伸展方向，形狀和能量發(fā)生改變●雜化前后軌道數(shù)目不變第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日(2)雜化形式2p2s2s2psp3foursp3hybridorbital●sp3雜化軌道excitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinCH4HybridorbitalConfigurationofCingroundstate第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日NH3中N原子采取sp3不等性雜化sp3雜化ValencebondpicturesofNH3FormationofthecovalentbondsinNH3ConfigurationofNingroundstateHybridorbital在sp3及其他雜化軌道中，還存在著“不等性雜化”，即雜化后的軌道中填充的有中心原子的孤電子對.這樣我們就可以解釋象水和氨這樣的分子結構了.第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日H2O中O原子采取sp3不等性雜化sp3雜化ValencebondpicturesofH2OFormationofthecovalentbondsinH2Osp3HybridorbitalConfigurationofOingroundstate第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日●sp2雜化軌道2s2p軌道2s2p2s2psp2threesp2hybridorbitalexcitedhybridizationFormationofthecovalentbondsinBCl3HybridorbitalConfigurationofBingroundstate第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日定義：多個原子上相互平行的p軌道連貫重疊在一起構成一個整體，而

p電子在這個整體內運動所形成的鍵.表示符號：形成條件：

●參與成鍵的原子應在一個平面上，而且每個原子都能提供1個相互平行的p軌道

●n<2m作用：“離域能”會增加分子的穩(wěn)定性；影響物質的理化性質離域鍵（鍵）第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日OOOO3的分子結構第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日N2O4Nsp2其他例子：NO3-CO3=第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日Kroto,H.W.;Heath,J.R.;O'Brien,S.C.;Curl,R.F.;Smalley,R.E..C60:buckminsterfullerene.Nature(London,UnitedKingdom)(1985),318(6042),162-3.第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日1996年度NobelPrizeinChemistryHaroldKroto,RobertCurlandRichardSmalley第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日SumioIijima(飯島澄男,borninMay2,1939)isaJapanesephysicist.Dr.SumioIijima第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日C30Cl10

C40Cl10C50Cl10第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日C50Cl10可能的結構D5h

D5h

C5v

D5d

第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日C50Cl10的立體結構模擬圖Su-YuanXie(謝素原),FeiGao(高飛),XinLu(呂鑫),Rong-BinHuang(黃榮彬),……,Lan-SunZheng(鄭蘭蓀),Science,2004,304,699第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日13CNMR譜第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日●sp雜化軌道2s2p2s2psp2ptwo

sphybridorbitalexcitedhybridizationH－Be－HConfigurationofBeingroundstateHybridorbitalFormationofthecovalentbondsinBeH2第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日sp3dThefivesp3dhybridorbitalsandtheirtrigonalbipyramidalgeometrysp3d2Thesixsp3d2hybridorbitalsandtheiroctahedralgeometry

●另外還存在d軌道參加的s-p-d雜化軌道第四十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日d2sp3和dsp3雜化軌道18電子規(guī)則dsp2雜化軌道平面正方形Ni(NH3)4+2Cu(NH3)4+2第五十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日試用雜化軌道理論解釋下面問題：●NH3、H2O的鍵角為什么比CH4??？CO2的鍵角為何是180°？