人教版高中化学 化学键与分子间作用力竞赛课件.ppt

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1、奥林匹克化学竞赛辅导奥林匹克化学竞赛辅导2021/8/9 星期一1路易斯结构式（电子式）。共价键的键长、路易斯结构式（电子式）。共价键的键长、键角、键能。键角、键能。键和键和 键。离域键。离域 键。共键。共轭（离域）的一般概念。等电子体的一般轭（离域）的一般概念。等电子体的一般概念。概念。分子间作用力。范德华力的数量级（不要求分子间作用力。范德华力的数量级（不要求分解为取向力、诱导力、色散力）。氢键。分解为取向力、诱导力、色散力）。氢键。形成氢键的条件。氢键的键能。氢键与物理形成氢键的条件。氢键的键能。氢键与物理性质关系。其他分子间作用力的一般概念性质关系。其他分子间作用力的一般概念 初赛基本

2、要求初赛基本要求离子键、共价键和金属键的概念、形成条离子键、共价键和金属键的概念、形成条件和存在件和存在2021/8/9 星期一2离子键理论离子键理论 化学键理论：化学键理论：金属键理论金属键理论共价键理论共价键理论一、化学键一、化学键概念概念分子或晶体中相邻原子分子或晶体中相邻原子(或离子或离子)之间之间强烈的吸引作用。强烈的吸引作用。125-900 kJ/mol2021/8/9 星期一3A、离子键、离子键（1）概念：）概念：（2）特点：）特点：没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性正负离子近似看作点电荷，所以其作用不存在正负离子近似看作点电荷，所以其作用不存在方向问题。没有饱和性是指在空间条

3、件许可的方向问题。没有饱和性是指在空间条件许可的情况下，每个离子可吸引尽可能多的相反离子。情况下，每个离子可吸引尽可能多的相反离子。阴阳离子间的静电作用阴阳离子间的静电作用2021/8/9 星期一4B、金属键、金属键（1）概念：）概念：（2）特点：）特点：由很多金属阳离子和很多电子形成的化学键。由很多金属阳离子和很多电子形成的化学键。即金属阳离子和自由电子间的相互作用。即金属阳离子和自由电子间的相互作用。a、电子是离域的；、电子是离域的；b、是多中心的；、是多中心的；c、无方向性、无饱和性、无方向性、无饱和性。2021/8/9 星期一5C、共价键、共价键（1）概念：）概念：（2）特点）特点：原

4、子间通过共用电子对形成的原子间通过共用电子对形成的化学键化学键饱和性：饱和性：方向性：方向性：由未成对电子决定由未成对电子决定电子云重叠最大的方向即电子云重叠最大的方向即共价键的方向。共价键的方向。2021/8/9 星期一6二、路易斯（二、路易斯（Lewis）共价键理论（）共价键理论（1916年）年）分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身的稳定。而达到这种结构，并非势，求得本身的稳定。而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共用电子对来实现的。用电子对来实现的。1、理论要点：、理论要

5、点：通过共用一对电子，每个通过共用一对电子，每个H均成为均成为 He 的电子的电子构型，形成共价键。构型，形成共价键。2021/8/9 星期一72、路易斯结构式、路易斯结构式分子中还存在未用于形成共价键的非键合电分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子，又称孤对电子。添加了孤对电子的结构子，又称孤对电子。添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式。式叫路易斯结构式。如：如：NN O=C=O HCCH）又如又如HOCN：2021/8/9 星期一8哪一个更合理？哪一个更合理？可根据结构式中各原子的可根据结构式中各原子的“形式电荷形式电荷”进行判断：进行判断：q=n vn Ln b式中，式中，q为形式电荷

6、为形式电荷 n v为价电子数为价电子数 n L为孤对电子数为孤对电子数 n b为成键电子数。为成键电子数。判断原则：判断原则：越接近于零，越稳定。越接近于零，越稳定。2021/8/9 星期一9所以，稳定性所以，稳定性2021/8/9 星期一10写出下列分子的路易斯结构式写出下列分子的路易斯结构式 PCl3 BCl3 CS2 C12O S2Cl2 N2OPCl3：.PCICI.CI.BCl3：BCI.CI.Cl.CS2：C=S=S.C12O：O.Cl.CI.S2C12：S.Cl.CI.S.NNON2O：.2021/8/9 星期一11没有说明这种键的实质，适应性不强。在解没有说明这种键的实质，适应

7、性不强。在解释释BCl3,PCl5 等未达到稀有气体结构的分子等未达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。时，遇到困难。提出了一种不同于离子键的新的键型，解释提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了了X(电负性差）电负性差）比较小的元素之间原子的比较小的元素之间原子的成键事实。成键事实。理论优点：理论优点：理论缺点：理论缺点：2021/8/9 星期一12三、价键理论三、价键理论(VB法法)（1927年）年）价键理论要点：价键理论要点：（1）2个原子的价层轨道上的未成对电子可个原子的价层轨道上的未成对电子可以通过自旋反平行配对形成共价键。即两个以通过自旋反平行配对形成共价键。即两个电子所在的原子轨道

8、能相互重叠，则体系能电子所在的原子轨道能相互重叠，则体系能量降低，形成化学键，亦即一对电子则形成量降低，形成化学键，亦即一对电子则形成一个共价键。一个共价键。（2）形成的共价键越多，则体系能量越低，）形成的共价键越多，则体系能量越低，形成的分子越稳定。因此，各原子中的未成形成的分子越稳定。因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。对电子尽可能多地形成共价键。2021/8/9 星期一132、共价键的本质、共价键的本质共价键的形成共价键的形成,从本质上讲从本质上讲,是由于原子轨道是由于原子轨道的重叠的重叠,产生了加强性干涉效应产生了加强性干涉效应,使两核间电使两核间电荷密度增大荷密度增大,密

9、集在两核间的电子云密集在两核间的电子云,同时受同时受到两个核的吸引到两个核的吸引,把两核联系在一起把两核联系在一起,使体系使体系能量降低能量降低,形成了共价键。形成了共价键。原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原子间通过共用自旋方向相反的电子对使体系子间通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低，由此形成能量降低，由此形成共价键共价键。2021/8/9 星期一14N2 分子分子N 原子的最外层电子结构为：原子的最外层电子结构为：2s22p3 每个每个N原子有三个单电子，所以形成原子有三个单电子，所以形成 N2 分分子时，子时，N 与与N 原子之间可形成三个

10、共价键原子之间可形成三个共价键 2021/8/9 星期一15CO分子分子 用了三对电子，形成三个共价键用了三对电子，形成三个共价键。C 和和 O各各出一个出一个 2p 轨道重叠，而其中的电子是由轨道重叠，而其中的电子是由O单单独提供的这样的共价键称为共价配位键。独提供的这样的共价键称为共价配位键。COCO 可表示成：可表示成：2021/8/9 星期一163、共价键的特征、共价键的特征 在原子或分子中已经配对的电子，不能再与其在原子或分子中已经配对的电子，不能再与其它原子中的未成对电子成键，一个原子可能与它原子中的未成对电子成键，一个原子可能与其它原子形成共价键的数目决定于该原子中的其它原子形成

11、共价键的数目决定于该原子中的未成对电子数。有几个未成对电子（包括原有未成对电子数。有几个未成对电子（包括原有的和激发而生成的），最多形成几个共价键。的和激发而生成的），最多形成几个共价键。（1）饱和性：）饱和性：例如：例如：O有两个单电子，有两个单电子，H有一个单电子，所以结合有一个单电子，所以结合成水分子，只能形成成水分子，只能形成2个共价键；个共价键；C最多能与最多能与H 形成形成4个共价键。个共价键。例如两个例如两个H原子的未成对电子配对形成原子的未成对电子配对形成H2分子后，如分子后，如有第三个有第三个H原子接近该原子接近该H2分子，则不能形成分子，则不能形成H3分子。分子。2021/

12、8/9 星期一17共价键的稳定性决定于原子轨道的重叠程度，共价键的稳定性决定于原子轨道的重叠程度，2 个原子轨道重叠程度愈大，形成的键愈稳定。个原子轨道重叠程度愈大，形成的键愈稳定。而各原子轨道在空间分布是固定的，为了满足而各原子轨道在空间分布是固定的，为了满足轨道的最大重叠，原子间成共价键时，当然要轨道的最大重叠，原子间成共价键时，当然要具有方向性。具有方向性。（2）方向性：）方向性：如如:HClCl的的3pz 和和H的的1s轨道重叠，要沿着轨道重叠，要沿着z轴重叠，从轴重叠，从而保证最大重叠，而且不改变原有的对称性。而保证最大重叠，而且不改变原有的对称性。2021/8/9 星期一184、共

13、价键键型、共价键键型（1）键键 键特点：将成键轨道，沿着键轴（键特点：将成键轨道，沿着键轴（成键的成键的两个原子间的连线称为键轴两个原子间的连线称为键轴）旋转任意角度，）旋转任意角度，图形及符号均保持不变。即这种特征为轴对图形及符号均保持不变。即这种特征为轴对称。称。2021/8/9 星期一19（2）键键键特点：成键轨道围绕键轴旋转键特点：成键轨道围绕键轴旋转180时，图时，图形重合，但符号相反。这种特征为镜面对称。形重合，但符号相反。这种特征为镜面对称。一种形象化描述一种形象化描述键是原子轨道键是原子轨道“肩并肩肩并肩”重重叠叠 2021/8/9 星期一202021/8/9 星期一21键和键

14、和键不同，键不同，键的强度较大，键的强度较大，键不键不如如键牢固，比较容易断裂。所以含有键牢固，比较容易断裂。所以含有键键的化合物与只含有的化合物与只含有键的化合物的化学性质键的化合物的化学性质不同。不同。一般规律是：所有的共价单键都是一般规律是：所有的共价单键都是键；而键；而共价双键中有一个共价双键中有一个键，另一个是键，另一个是键；共键；共价叁键由一个价叁键由一个键和两个键和两个键组成。普通键组成。普通键键和和键为键为定域键定域键，多个原子间构成的大，多个原子间构成的大键键为为离域键离域键。2021/8/9 星期一222021/8/9 星期一232021/8/9 星期一242021/8/9

15、 星期一252021/8/9 星期一26（3）离域）离域键（大键（大键）键）定义：定义：在多原子分子中如有相互在多原子分子中如有相互平行平行的的p轨道，它轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在电子在多个原子间运动形成多个原子间运动形成型化学键，这种不局型化学键，这种不局限在两个原子之间的限在两个原子之间的键称为离域键称为离域键，或键，或大大键。键。2021/8/9 星期一27形成大形成大键的条件键的条件p轨道上的电子总数小于轨道上的电子总数小于p轨道数的轨道数的2倍。倍。这些原子都在同一平面上；这些原子都在同一平面上；这些原子有相互平行的这些原子有相互平行

16、的p轨道；轨道；2021/8/9 星期一28键里的电子数可以通过下面的顺序来计算：键里的电子数可以通过下面的顺序来计算：甲醛分子的价电子之和甲醛分子的价电子之和=21+4+6=12。键和孤对电子的电子数：键和孤对电子的电子数：2H-C+C-O+4=10。p-p键或键或p-p大大键里的电子：键里的电子：1210=2。所。所以甲醛分子里的以甲醛分子里的p-p键是一般的键是一般的p-p键。键。中性原子的价电子之和；中性原子的价电子之和；计算计算键和孤键和孤对电子的电子数；对电子的电子数；剩下的电子是在剩下的电子是在pp键或键或pp大大键里的电子键里的电子以甲醛（以甲醛（HCHO）为例：）为例：202

17、1/8/9 星期一29苯分子里的苯分子里的pp大大键键分子中有分子中有6个未参加杂化的个未参加杂化的p轨道是互相平行的。轨道是互相平行的。其中的电子数为：其中的电子数为：61（H）64（C）6262=6。所。所以苯分子里有以苯分子里有 型型 pp大大键。键。2021/8/9 星期一30CO2分子里的大分子里的大键。键。CO2是直线形的分子是直线形的分子426-22-22=88个电子应当填入上述两套三原子的平行个电子应当填入上述两套三原子的平行P轨轨道，即每套是三个轨道道，即每套是三个轨道4个电子，个电子，即即2个个OCO.2021/8/9 星期一31极性单质极性单质O3分子里的大分子里的大键键

18、36-22-25=4个电子个电子 2021/8/9 星期一32（4）配位键）配位键例：OC形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。方有空轨道。2021/8/9 星期一335、共价键的键参数、共价键的键参数（1）键能）键能气态的、基态的原子形成气态的、基态的原子形成1mol化学键释放出化学键释放出的最低能量。通常取正值，单位：的最低能量。通常取正值，单位：molL-1键能越大，即形成化学键是释放出的能量越键能越大，即形成化学键是释放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，不易断裂。多，意味着这个化学键越稳定，不易断裂。2021/8/9 星期一34某些

19、共价某些共价键键的的键键能（能（单单位：位：molL-1）键键键键能能键键键键能能键键键键能能键键键键能能H-H436.0C-C347.7N-N193O-O142F-F157C=C615N=N418O=O497.3Cl-Cl242.7CC812NN946C-H413.4Br-Br193.7C-O351N-O176O-H462.8I-I152.7C=O745N=O607N-H390.8H-F568H-Cl431.8H-Br366H-I297.7数据来源：普通高中数据来源：普通高中课课程程标标准准实验实验教科教科书书化学（化学（选选修修3）物物质结质结构与性构与性质质（人民教育出版社）（人民教育出

20、版社）（2004年）年）p332021/8/9 星期一35（2）键长）键长分子中成键两原子之间的核间距离。分子中成键两原子之间的核间距离。某些共价某些共价键键的的键长键长（单单位：位：pm）键键键长键长键键键长键长键键键长键长F-F141C-C154H-H74Cl-Cl198C=C133C-H109Br-Br228CC120O-H96I-I167NN110N-H101数据来源：普通高中数据来源：普通高中课课程程标标准准实验实验教科教科书书化学化学（选选修修3）物）物质结质结构与性构与性质质（人教社）（人教社）p332021/8/9 星期一36相同的键，在不同化合物中，键长和键能相同的键，在不同

21、化合物中，键长和键能不相等。例如：不相等。例如：CH3OH中和中和C2H6 中均有中均有CH键，而它们的键长和键能不同。键，而它们的键长和键能不同。一般键长越短，键能越大，表明共价键越一般键长越短，键能越大，表明共价键越稳定。稳定。2021/8/9 星期一37例、例、B4Cl4是一种淡黄色并具有挥发性的固体是一种淡黄色并具有挥发性的固体比合物，在比合物，在70以下，它存在于真空中。结以下，它存在于真空中。结构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合一个硼原子，其键长都是一个硼原子，其键长都是1.70l010m；任意；任意两个硼原子之间为两个硼原子之间为1.71

22、1010m。试根据上。试根据上述性质和参数画出述性质和参数画出B4Cl4分子的空间构型。分子的空间构型。2021/8/9 星期一38（3）键角：）键角：常常见见分子中的分子中的键键角和分子构型角和分子构型分子分子键键角角分子构型分子构型分子分子键键角角分子构型分子构型P460正四面体正四面体CH410928正四面体正四面体H2S92V形或折形或折线线型型CX4H2O104.5BF3120平面正三平面正三角形角形NH310718三角三角锥锥形形C2H4CS2180直直线线C2H2180直直线线CO2HCN部分数据来源：普通高中部分数据来源：普通高中课课程程标标准准实验实验教科教科书书化学（化学（

23、选选修修3）物）物质结质结构与性构与性质质（人教社）（人教社）p34多原子分子中键与键之间的夹角称为键角。键角是决多原子分子中键与键之间的夹角称为键角。键角是决定分子立体构型的重要因素。键角一定，表明共价键定分子立体构型的重要因素。键角一定，表明共价键具有方向性具有方向性2021/8/9 星期一391、键的极性与分子的极性、键的极性与分子的极性A 非极性共价键非极性共价键（1）键的极性键的极性由由同种非金属元素的原子同种非金属元素的原子间形成共价键。由于间形成共价键。由于两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一方，而在键中央出现的机会最多，偏向

24、任何一方，而在键中央出现的机会最多，成键原子都不显电性，这样的共价键叫非极性成键原子都不显电性，这样的共价键叫非极性共价键。简称非极性键。共价键。简称非极性键。四、分子的性质四、分子的性质2021/8/9 星期一40例：例：H2、Cl2、P4、S8、C60、HD、H2O2、C6H6、CaC2、Na2O2等等非极性键一般存在与非金属单质和部分共价非极性键一般存在与非金属单质和部分共价化合物或离子化合物中。化合物或离子化合物中。2021/8/9 星期一41许多化合物分子中的共价键是由许多化合物分子中的共价键是由两种不同非两种不同非金属元素的原子间金属元素的原子间形成的共价键，由于成键形成的共价键，

25、由于成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对偏向原子吸引电子的能力不同，共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，因而吸引电子能力吸引电子能力强的一方，因而吸引电子能力较强的原子就带部分负电荷，吸引电子能力较强的原子就带部分负电荷，吸引电子能力较弱的原子就带部分正电荷。这样的共价键较弱的原子就带部分正电荷。这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。叫做极性共价键，简称极性键。B 极性共价键：极性共价键：例：例：HCl分子中分子中Cl电负性大，电负性大，Cl原子吸引电子原子吸引电子能力比能力比H原子强，成键电子云偏向原子强，成键电子云偏向Cl，Cl原子原子带部分负电荷，带部分负电荷，H原子就带部分正电荷。

26、原子就带部分正电荷。2021/8/9 星期一42a a成键原子间电负性差值成键原子间电负性差值1 17 7，形成离子键；形成离子键；b b成键原子间电性差值成键原子间电性差值=0=0，形成非，形成非极性键；极性键；c c成键原子间电性差值介于成键原子间电性差值介于1 17 7和和0 0之间，它们就形成极性键。之间，它们就形成极性键。2021/8/9 星期一43a a、如果分子中的键都是非极性的，共用电子、如果分子中的键都是非极性的，共用电子对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷分对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷分布是均匀的，对称的（分子的正负电荷重心布是均匀的，对称的（分子的正负电荷重心是重

27、合的）这样的分子叫做非极性分子。是重合的）这样的分子叫做非极性分子。（2 2）分子的极性：）分子的极性：b b、以极性键结合的分子中，原子间共用电子、以极性键结合的分子中，原子间共用电子对偏向某个原子，使该原子一端带部分负电荷，对偏向某个原子，使该原子一端带部分负电荷，另一原子一端带部分正电荷，整个分子分布是另一原子一端带部分正电荷，整个分子分布是不均匀的，不对称的（分子的正负电荷重心不不均匀的，不对称的（分子的正负电荷重心不重合的），这样的分子叫做极性分子。重合的），这样的分子叫做极性分子。2021/8/9 星期一44c、分子极性的判断依据、分子极性的判断依据双原子分子中键的极性和分子的极性

28、一致。双原子分子中键的极性和分子的极性一致。例：例：HFHF、HBrHBr、HIHI等都是极性分子；等都是极性分子；H H2 2、N N2 2、X X2 2等都是非极性分子等都是非极性分子只含有非极性键的分子都是非极性分子。如：只含有非极性键的分子都是非极性分子。如：S8、P4、C60等等2021/8/9 星期一45有极性键构成多原子分子，可能是极性分子也有极性键构成多原子分子，可能是极性分子也可能是非极性分子，这取决于分子结构的对称可能是非极性分子，这取决于分子结构的对称性。性。例：例：H H2 2O O、H H2 2S S、NHNH3 3都是极性分子。都是极性分子。例：例：COCO2 2、

29、CSCS2 2、BFBF3 3、CHCH4 4、CClCCl4 4都是非极性都是非极性分子。分子。2021/8/9 星期一46例例如如，SO2和和CO2都都是是三三原原子子分分子子，都都是是由由极极性性 键键 组组 成成，但但 CO2的的 空空 间间 结结 构构 是是 直直 线线 型型(O=C=O)，分分子子中中两两个个C=O极极性性键键对对称称地地分分布布在在碳碳原原子子的的两两边边，由由于于结结构构对对称称，两两个个键键的的极极性性互互相相抵抵消消，正正负负电电荷荷重重心心重重合合，CO2是是非非极极性性分分子子。而而SO2的的空空间间构构型型是是角角型型，正正、负负电荷重心不重合，分子为

30、极性分子电荷重心不重合，分子为极性分子 2021/8/9 星期一47（3 3）分子极性大小的定量判据）分子极性大小的定量判据分子的偶分子的偶极矩极矩偶极子偶极子 物理中把物理中把“大小相等符号相反的两大小相等符号相反的两个电荷（个电荷（+q 和和-q）组成的体系叫偶极子。组成的体系叫偶极子。偶极长偶极长 指极性分子中，正电荷重心与负电指极性分子中，正电荷重心与负电荷重心之间的距离，用荷重心之间的距离，用d表示，实际就是核间表示，实际就是核间距。距。偶极矩定义为偶极矩定义为 极性分子偶极一端电荷与极性分子偶极一端电荷与偶极长的乘积。偶极长的乘积。=q d2021/8/9 星期一48单位单位:库仑

31、库仑 米米(C m)，常用德拜，常用德拜(D)来表示：来表示：偶极矩是衡量分子极性大小的物理量偶极矩是衡量分子极性大小的物理量公式：公式：=q.d偶极矩是一个矢量，既有数量又有方向，其偶极矩是一个矢量，既有数量又有方向，其方向是从方向是从正电荷中心指向负电荷中心正电荷中心指向负电荷中心。1D=3.336 10 30C m例如例如 (H2O)=6.17 10 30 C m=1.85 D2021/8/9 星期一49实验测得的偶极矩可以用来判断分子的空间构实验测得的偶极矩可以用来判断分子的空间构型。例如，同属于型。例如，同属于AB2型分子，型分子，CO2的的=0，可，可以判断它是直线型的；以判断它是

32、直线型的；H2S的的0，可判断它，可判断它是折线型的。是折线型的。例如例如NH3和和BCl3都是由四个原子组成的分子，都是由四个原子组成的分子，可能的空间构型有两种，一种是平面三角形，可能的空间构型有两种，一种是平面三角形，一种是三角锥形。一种是三角锥形。(NH3)=5.00 10 30 C m (BCl3)=0.00 C m可知，可知，BCl3分子是平面三角形构型，而分子是平面三角形构型，而NH3分分子是三角锥形构型。子是三角锥形构型。2021/8/9 星期一50根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，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。比较分子极性的大小。=0，为非极性分，

33、为非极性分子；子；值愈大，分子的极性愈大。值愈大，分子的极性愈大。实际上，偶极矩是通过实验测得的实际上，偶极矩是通过实验测得的2021/8/9 星期一51练习练习:试回答以下问题：试回答以下问题：（1）HCl、CS2、H2S、SO2 4种分子中种分子中=0的的是是 ；CS2（2）对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯）对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，苯，3种分子的偶极矩由大到小的排列顺序种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是：是：；邻邻间间对对（3）实验测得：）实验测得：(PF3)=1.03D、(BCl3)=0D。由此可知，由此可知，PF3分子是分子是 构型，构型，BC13分分子是子是 构型。构型。

34、三角三角锥锥形形平面三角形平面三角形2021/8/9 星期一52（4）治癌药）治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，处在四边形中心，NH3和和Cl分别处在四边形的分别处在四边形的4个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者者0，淡黄色者，淡黄色者=0。试画出两种异构体的。试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。构型图，并比较在水中的溶解度。构型图：淡黄色构型图：淡黄色 ，棕黄色，棕黄色 ；在水中溶解度较大的是在水中溶解度较大的是 。棕黄色者棕黄色者2021/8/9 星期一533、科学家经过数学计算

35、后，认为可能存在、科学家经过数学计算后，认为可能存在H3分子，分子，1996年科学家在宇宙中发现了年科学家在宇宙中发现了H3分子。假定，这三个氢原子的成键情况完分子。假定，这三个氢原子的成键情况完全相同，则全相同，则H3的几何形状应是的几何形状应是 ；如；如果只有两个氢原子的成键情况相同，则果只有两个氢原子的成键情况相同，则H3的几何形状应是的几何形状应是 。正三角形正三角形V型型2021/8/9 星期一54分子的极性会影响物质的性质。如溶解性：极分子的极性会影响物质的性质。如溶解性：极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性有机溶剂。例如：极性有机

36、溶剂。例如：NHNH3 3、HClHCl极易溶于水，极易溶于水，难溶于有机溶剂，而难溶于有机溶剂，而BrBr2 2、I I2 2难溶于水，易溶于难溶于水，易溶于CClCCl4 4、苯、汽油等。根据物质在不同溶剂中具、苯、汽油等。根据物质在不同溶剂中具有不同的溶解性，可用液有不同的溶解性，可用液-液萃取分离的方法液萃取分离的方法分离提纯物质。分离提纯物质。相似相溶规律相似相溶规律2021/8/9 星期一552、分子的磁性、分子的磁性抗磁性抗磁性 指物质的电子都已成对，指物质的电子都已成对，无未成对无未成对单电子，净磁场为零，在外磁场作用下产生一单电子，净磁场为零，在外磁场作用下产生一个对着磁场方

37、向且有微弱抵抗外磁场的磁矩的个对着磁场方向且有微弱抵抗外磁场的磁矩的性质。性质。顺磁性顺磁性 指物质具有未成对单电子，净磁场不指物质具有未成对单电子，净磁场不为零，但磁性太小，在外磁场作用下能顺着磁为零，但磁性太小，在外磁场作用下能顺着磁场的方向产生一个磁矩的性质。场的方向产生一个磁矩的性质。铁磁性铁磁性 指物质具有较多未成对单电子，净磁指物质具有较多未成对单电子，净磁场不为零，这些单电子的自旋自发地排列整齐，场不为零，这些单电子的自旋自发地排列整齐，使物质呈现出强磁性的性质，称为铁磁性。使物质呈现出强磁性的性质，称为铁磁性。测出磁化率的大小，可算出分子中单测出磁化率的大小，可算出分子中单 e

38、 数数:磁化率磁化率=n(n+2)的平方根。的平方根。2021/8/9 星期一56分子的极性：分子的极性：极性分子极性分子 0 0 非极性分子非极性分子 =0=0分子的磁性分子的磁性:顺磁性分子顺磁性分子(有成单电子有成单电子)抗磁性分子抗磁性分子(没有成单电子没有成单电子)分子的性质分子的性质2021/8/9 星期一57五、分子间的作用力分子的变形不仅在电场中发生，在相邻分子分子的变形不仅在电场中发生，在相邻分子间也会发生。分子的极性和变形性，是产生间也会发生。分子的极性和变形性，是产生分子间力的根本原因。分子间力的根本原因。1、产生原因、产生原因依据：物质间存在依据：物质间存在“三态三态”

39、变化变化2021/8/9 星期一58(1)色散力色散力2、分类、分类任何分子由于其电子和原子核的不断运动，常任何分子由于其电子和原子核的不断运动，常发生电子云和原子核之间的瞬间相对位移，从发生电子云和原子核之间的瞬间相对位移，从而产生瞬间偶极。而产生瞬间偶极。瞬间偶极瞬间偶极之间的作用力称为之间的作用力称为色散力色散力(dispersion force)。分子的变形性愈大，色散力愈大。分子中原子分子的变形性愈大，色散力愈大。分子中原子或电子数越多，分子愈容易变形，所产生的瞬或电子数越多，分子愈容易变形，所产生的瞬间偶极矩就愈大，相互间的色散力愈大。色散间偶极矩就愈大，相互间的色散力愈大。色散力

40、不仅存在于非极性分子间，同时也存在于非力不仅存在于非极性分子间，同时也存在于非极性分子与极性分子之间和极性分子与极性分极性分子与极性分子之间和极性分子与极性分子之间。所以色散力是分子间普遍存在的作用子之间。所以色散力是分子间普遍存在的作用力。力。2021/8/9 星期一59（2）诱导力当极性分子与非极性分子相邻时，极性分子就当极性分子与非极性分子相邻时，极性分子就如同一个外电场，使非极性分子发生变形极化，如同一个外电场，使非极性分子发生变形极化，产生诱导偶极。极性分子的固有偶极与诱导偶产生诱导偶极。极性分子的固有偶极与诱导偶极之间的这种作用力称为极之间的这种作用力称为诱导力诱导力(induce

41、d force)。诱导力的本质是静电引力，极性分子。诱导力的本质是静电引力，极性分子的偶极矩愈大，非极性分子的变形性愈大，产的偶极矩愈大，非极性分子的变形性愈大，产生的诱导力也愈大；而分子间的距离愈大，则生的诱导力也愈大；而分子间的距离愈大，则诱导力愈小。极性分子之间也会相互诱导产生诱导力愈小。极性分子之间也会相互诱导产生诱导偶极，所以极性分子之间也会产生诱导力。诱导偶极，所以极性分子之间也会产生诱导力。2021/8/9 星期一60极性分子间的相互作用 2021/8/9 星期一61（3）取向力极极性性分分子子与与极极性性分分子子之之间间，由由于于同同性性相相斥斥、异异性性相相吸吸的的作作用用，

42、使使极极性性分分子子间间按按一一定定方方向向排排 列列 而而 产产 生生 的的 静静 电电 作作 用用 力力 称称 为为 取取 向向 力力(orientation force)。取取向向力力的的本本质质是是静静电电作作用用，可可根根据据静静电电理理论论求求出出取取向向力力的的大大小小。偶偶极极矩矩越越大大，取取向向力力越越大大；分分子子间间距距离离越越小小，取取向向力力越越大大。同同时时，取取向向力力与与热热力力学学温温度度成成反比。反比。2021/8/9 星期一623、分子间力的特点（1）分子间力属静电作用，既无方向性，）分子间力属静电作用，既无方向性，也无饱和性。分子间力是一种永远存在于分

43、也无饱和性。分子间力是一种永远存在于分子间的作用力，随着分子间距离的增加，分子间的作用力，随着分子间距离的增加，分子间力迅速减小，其作用能的大小约比化学子间力迅速减小，其作用能的大小约比化学键小键小12个数量级，在几到几百焦耳每摩尔个数量级，在几到几百焦耳每摩尔之间。之间。2021/8/9 星期一63（2）分子间力主要影响物质的物理性质，）分子间力主要影响物质的物理性质，如物质的熔点、沸点等。例如，如物质的熔点、沸点等。例如，HX的分子的分子量依量依HClHBrHI顺序增加，则分子间力顺序增加，则分子间力(主要是色散力主要是色散力)也依次增加，故其熔沸点也依次增加，故其熔沸点依次增高。然而它们

44、化学键的键能依次减依次增高。然而它们化学键的键能依次减小，所以其热稳定性依次减小。此外分子小，所以其热稳定性依次减小。此外分子间力愈大，它的气体分子越容易被吸附。间力愈大，它的气体分子越容易被吸附。2021/8/9 星期一64六、氢键当当氢氢与与电电负负性性很很大大、半半径径很很小小的的原原子子X(X可可以以是是F、O、N、等等高高电电负负性性元元素素)形形成成共共价价键键时时，共共用用电电子子对对强强烈烈偏偏向向于于X原原子子，因因而而氢氢原原子子几几乎乎成成为为半半径径很很小小、只只带带正正电电荷荷的的裸裸露露的的质质子子。这这个个几几乎乎裸裸露露的的质质子子能能与与电电负负性性很很大大的

45、的其其他他原原子子(Y)相相互互吸吸引引，也也可可以以和和另另一一个个X原原子子相相互吸引，形成氢键。互吸引，形成氢键。1、概念、概念2021/8/9 星期一652、形成氢键的条件、形成氢键的条件有另一个电负性很大且具有孤对电子的有另一个电负性很大且具有孤对电子的原子原子X(或或Y)；氢原子与电负性很大的原子氢原子与电负性很大的原子X形成共价键；形成共价键；XHX(Y)3、表示方法、表示方法2021/8/9 星期一66X、Y都是电负性很大原子半径小的原子，通都是电负性很大原子半径小的原子，通常是常是F、O、N及及Cl、S4、氢键的强弱、氢键的强弱这些元素的电负性愈大，氢键愈强；原子半这些元素的

46、电负性愈大，氢键愈强；原子半径愈小，氢键也愈强。径愈小，氢键也愈强。氢键的强弱与这些元素的电负性大小、原子氢键的强弱与这些元素的电负性大小、原子半径大小有关，氢键的强弱顺序为：半径大小有关，氢键的强弱顺序为：FHF OHO NHN OHCl OHS2021/8/9 星期一675、氢键的特点：、氢键的特点：键键能能一一般般在在40kJ mol 1以以下下，比比化化学学键键的的键键能能小小得得多多，而而和和范范德德华华力力处处于于同同一一数数量量级级。所所以以氢氢键键不不是是化化学学键键，而而是是一一种种特特殊殊的的分分子子间作用力。间作用力。具有饱和性和方向性。氢键的饱和性表示一个具有饱和性和方

47、向性。氢键的饱和性表示一个XH只能和一个只能和一个Y形成氢键。氢键的方向性是形成氢键。氢键的方向性是指指Y原子与原子与XH形成氢键时，其方向尽可能与形成氢键时，其方向尽可能与XH键轴在同一方向，即键轴在同一方向，即XH Y尽可能保尽可能保持持180。因为这样成键可使。因为这样成键可使X与与Y距离最远，距离最远，两原子的电子云斥力最小，形成稳定的氢键。两原子的电子云斥力最小，形成稳定的氢键。2021/8/9 星期一686、氢键的分类：、氢键的分类：分子间氢键：分子间氢键：分子内氢键：分子内氢键：HNO3分子，以及在苯酚的分子，以及在苯酚的邻位上有邻位上有 NO2、COOH、CHO、CONH2等基

48、团时都等基团时都可以形成分子内氢键。可以形成分子内氢键。分子内氢键由于分子分子内氢键由于分子结构原因通常不能保结构原因通常不能保持直线形状。持直线形状。2021/8/9 星期一697、氢键对化合物的溶解度的影响：、氢键对化合物的溶解度的影响：当溶质和溶剂分子间形成氢键时，使溶质的当溶质和溶剂分子间形成氢键时，使溶质的溶解度增大；当溶质分子间形成氢键时，在溶解度增大；当溶质分子间形成氢键时，在极性溶剂中的溶解度下降，而在非极性溶剂极性溶剂中的溶解度下降，而在非极性溶剂中的溶解度增大。中的溶解度增大。当溶质形成分子内氢键时，在极性溶剂中的当溶质形成分子内氢键时，在极性溶剂中的溶解度也下降，而在非极

49、性溶剂中的溶解度溶解度也下降，而在非极性溶剂中的溶解度则增大。例如邻硝基苯酚易形成分子内氢键，则增大。例如邻硝基苯酚易形成分子内氢键，比其间、对硝基苯酚在水中的溶解度更小，比其间、对硝基苯酚在水中的溶解度更小，更易溶于苯中。更易溶于苯中。2021/8/9 星期一708、氢键在人类和动植物的生理、生化过程中、氢键在人类和动植物的生理、生化过程中的作用的作用氢键在生物大分子如蛋白质、氢键在生物大分子如蛋白质、DNA、RNA及及糖类等中有重要作用。蛋白质分子的糖类等中有重要作用。蛋白质分子的-螺旋螺旋结构就是靠羰基结构就是靠羰基(C=O)上的上的O原子和氨基原子和氨基(NH)上的上的H原子以氢键原子

50、以氢键(COHN)结合而结合而成。成。DNA的双螺旋结构也是靠碱基之间的氢键连的双螺旋结构也是靠碱基之间的氢键连接在一起的。接在一起的。2021/8/9 星期一71p区同族元素氢化物的熔、沸区同族元素氢化物的熔、沸点从上到下升高，而点从上到下升高，而NH3、H2O和和HF却例外。如却例外。如H2O的熔、的熔、沸点比沸点比H2S、H2Se和和H2Te都要都要高。高。H2O还有许多反常的性质，还有许多反常的性质，如特别大的介电常数和比热容如特别大的介电常数和比热容以及密度等。又如以及密度等。又如HF分子气相分子气相为二聚体为二聚体(HF)2，HCOOH分子分子气相也为二聚体气相也为二聚体(HCOO