分子结构a.pptx

引入：引入：前前面面我我们们已已经经掌掌握握了了原原子子的的结结构构。那那么么原原子子又又是是以以怎怎样样的的方方式式形形成成分分子子，形形成成分分子子以以后后分分子子的的空空间间构构型型与与分分子子的的性性质质有有何何关关系系？这这就就是是本本章章所所要要解解决决的的问问题题。因因为为只只有有了了解解了了分分子子的的结结构构才才能了解分子的性质。能了解分子的性质。本章研究问题的思路：本章研究问题的思路：原子原子原子之间作用力即化学键。原子之间作用力即化学键。原子原子原子之间相对位置即空间构型。原子之间相对位置即空间构型。分分子子的的空空间间构构型型-物物理理性性质质、化化学学性性质质之之关关系，即结构决定性质。系，即结构决定性质。原子核原子核(质子、中子质子、中子)电子电子金属金属 离子晶体离子晶体原子原子 分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体离子键离子键 共价键共价键 金属键金属键离子键离子键 分子间作用力分子间作用力 金属键金属键 离子型分子离子型分子共价型分子共价型分子 原子晶体原子晶体微观微观宏观宏观 物质由物质由分子分子（如（如CO2，H2O）、）、离子离子（NaCl,CaCO3）或或原子原子（金属，（金属，SiO2）组成。）组成。化学键化学键（chemical bonding）即原子或离子间的结合力。）即原子或离子间的结合力。化学键通常分为离子键、共价键、金属键。化学键通常分为离子键、共价键、金属键。分子间的作用力分子间的作用力主要有范德华引力、氢键、超分子作主要有范德华引力、氢键、超分子作 用力等。用力等。原子原子分子分子晶体晶体化学键化学键分子间作用力分子间作用力881 1 离子键理论离子键理论 1.1.离子键的定义与形成离子键的定义与形成 定义：定义：原子间发生电子得失，原子间发生电子得失，形成正、负离子形成正、负离子，并，并通过通过静电作用静电作用而形成的化学键叫做离子键。而形成的化学键叫做离子键。NaCl的形成：的形成：形形成成过过程程：(a)电电负负性性小小的的活活泼泼金金属属原原子子与与电电负负性性大大的的活活泼泼非非金金属属原原子子相相遇遇，由由于于电电负负性性差差较较大大，所所以以发发生生电电子子得得失失，形形成成具具有有稳稳定定结结构构的的正正负负离离子子。(b)正正负负离离子通过静电作用形成稳定的化学键子通过静电作用形成稳定的化学键。从能量的角度看离子键的形成从能量的角度看离子键的形成 NaNa+与与ClCl-之间强烈的静电作用力，这种作用之间强烈的静电作用力，这种作用力，既包含正、负离子间的引力，同时也有外层电力，既包含正、负离子间的引力，同时也有外层电子之间和原子核之间的排斥力。当引力和斥力达平子之间和原子核之间的排斥力。当引力和斥力达平衡时，正、负离子在平衡位置附近振动，体系能量衡时，正、负离子在平衡位置附近振动，体系能量最低，正负离子之间形成了化学键（离子键）。以最低，正负离子之间形成了化学键（离子键）。以NaClNaCl形成的势能曲线为例说明形成的势能曲线为例说明NaClNaCl的形成的形成。M+L-异号电荷静电吸引异号电荷静电吸引原子核及核外电子的排斥原子核及核外电子的排斥V/KJ.mol-1800-500R/102pm24106812-250NaCl势能曲线势能曲线R0Na+Cl-正负离子在接近平衡位置正负离子在接近平衡位置R=R0时时,引力和斥力平衡形成离子键。引力和斥力平衡形成离子键。R2.离子键的特点离子键的特点 （1）.本质是静电作用力。本质是静电作用力。正负离子之间的作用力可用库仑引力公式表示正负离子之间的作用力可用库仑引力公式表示：R小小,q大大,f大大,离子键强。离子键强。即当离子电荷即当离子电荷高高,离子间距离离子间距离R小小,则则f大大,离子键越强。离子键越强。（2）.离子键无方向性。离子键无方向性。因为离子电荷球型分布因为离子电荷球型分布,只要只要空间条件允许空间条件允许,可以可以在空间各个方向上吸引带相反电荷的离子，产生静电在空间各个方向上吸引带相反电荷的离子，产生静电引力引力。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+（3）.离子键没有饱和性离子键没有饱和性 每每个个离离子子可可以以同同时时同同多多个个带带相相反反电电荷荷的的离离子子产产生生相相互互吸吸引引,不不论论距距离离子子远远近近,作作用用都都存存在在,近近处处的的强一些强一些,远处的弱一些远处的弱一些,所以离子键没有饱和性。所以离子键没有饱和性。例例:不不恰恰当当的的例例子子,麻麻团团外外面面滚滚芝芝麻麻,能能滚滚多多少少芝芝麻麻,看空间的条件即麻团的大小。看空间的条件即麻团的大小。（4）.键的离子性键的离子性 离子键形成的条件就是原子间电负性差离子键形成的条件就是原子间电负性差大大,一般一般X大，键的离子性也越大大，键的离子性也越大.但即使是但即使是 F-+Cs+CsF.键的离子性也只有键的离子性也只有92%,即有即有8%的共价性的共价性,即即8%的原子轨道的重叠。的原子轨道的重叠。电负性差电负性差 X=XB-XA 离子性离子性%0.2 1 1.6 47 1.8 55 3.2 92结论：结论：1.X 大大 ，离子百分比，离子百分比大，大，离子性离子性大。大。2.X =1.7 离子性离子性%=50%（参考点）参考点）3.X 1.7 1.7 50%离子型离子型 晶格能：晶格能：(u)（1）定义）定义:相互远离的气态正离子和负离子结合成离子相互远离的气态正离子和负离子结合成离子晶体时所释放的能量叫晶格能晶体时所释放的能量叫晶格能.用用U表示：表示：KJ/mol,例例:UNaCl=786 KJ/mol（0K,100KP)用途：晶格能越大，晶体稳定性越高，用途：晶格能越大，晶体稳定性越高，mpmp高，硬度大。高，硬度大。（2）测定）测定:用玻嗯用玻嗯 哈伯循环法测定哈伯循环法测定：2.2.离子键的强度离子键的强度利用利用Born-Haber循环循环,计算晶格能计算晶格能Na+(g)+Cl(g)(始态)Na(s)+1/2Cl2(g)Na(g)+1/2Cl2(g)Na(g)+Cl(g)Na+(g)+Cl-(g)(终态)NaCl(s)升华能升华能晶格能晶格能Born-Haber热化学循环示意图热化学循环示意图S解离能解离能D亲和能亲和能E电离能电离能IU=-(-411)+109+121+496-346=788kJ/mol按分过程能量来分析总过程能量的方法叫按分过程能量来分析总过程能量的方法叫 玻恩玻恩-哈伯循环。哈伯循环。3.3.离子的特征离子的特征-影响离子键强度的因素影响离子键强度的因素 离子型化合物性质离子型化合物性质离子键强度离子键强度正负离子性质正负离子性质有关，有关，研究离子特征研究离子特征。（1）离子的电荷）离子的电荷 正离子电荷正离子电荷=失去电子的数目：失去电子的数目：多为多为+1,+2,+3,+4。IA IIA Fe Ti（过渡元素）（过渡元素）负离子的电荷负离子的电荷=获得电子的数目：获得电子的数目：多为多为-1,-2,（-3,-4）多为含氧酸根或配离子。）多为含氧酸根或配离子。O2-,S2-,PO43-等。等。离子电荷离子电荷高，静电引力高，静电引力大，离子键越强大，离子键越强。（2）离子的电子构型离子的电子构型 负离子：负离子：8e：如如Cl-,O2-,F-等。等。正离子：正离子：构型复杂构型复杂,种类较多种类较多,大致有以下大致有以下5种种 2e：ns2，最外层，最外层2e：Li+，Be2+。8e：ns2np6，最外层，最外层8e：Na+,Ca2+，Cl-，O2-等。等。18e：ns2np6nd10 最外层最外层18e：Ag+，Zn2+，Cu2+，Hg2+等等.（18+2）e：ns2np6nd10（n+1）s2：次外层次外层18e；最外层为；最外层为2e：Sn2+，Pb2+，Ti+（P区的金属易形成）区的金属易形成）（9-17）e：ns2np6nd1-9，最外层电子在，最外层电子在818之间的之间的 不饱和构型离子：不饱和构型离子：Fe2+：24e：Ar 3s23p63d6：14e Cr3+：21e：Ar 3s23p63d3：11e 离子的电子构型与离子间作用力有密切关系离子的电子构型与离子间作用力有密切关系 当离子电荷半径相同时当离子电荷半径相同时,离子构型与结合力的大小离子构型与结合力的大小为：为：8e(917)e 18e or(18+2)e K+，Ag+电荷相同电荷相同,半径接近，但电子构型不同半径接近，但电子构型不同,所以所以性质差别大。性质差别大。（3）离子半径：）离子半径：离子半径是指正、负电子相互作用时离子半径是指正、负电子相互作用时,所表现出所表现出的半径叫离子半径。的半径叫离子半径。其实离子半径与原子半径无法严格界定，因为原其实离子半径与原子半径无法严格界定，因为原子核外的电子运动无固定的轨道。子核外的电子运动无固定的轨道。我我们们可可以以认认为为:当当A+B-AB型型离离子子晶晶体体时时,两两离离子的核间距子的核间距：d=rA+rB-d 可以从可以从X射线衍射实验测定射线衍射实验测定,若已知其中的若已知其中的rA+，则则 ：rB-=d -rA+如何将如何将d分为分为r+和和r-很难很难,两离子并不完全接触。两离子并不完全接触。离子半径值离子半径值：实验的测定值：实验的测定值：1826年年哥德希密特用光谱学实验测定哥德希密特用光谱学实验测定 rF-=133Pm，rO2-=132Pm 以以r F-，r O2-为基础为基础,测定其它测定其它AB型离子晶体的型离子晶体的d,求出其它离子半径求出其它离子半径。例：测例：测d MgO=210Pm 所以所以 rMg2+=210132=78Pm d=r+r-理论计算值：理论计算值：1927年年Pauling从有效核电荷和屏蔽常从有效核电荷和屏蔽常数推算的一套离子半径数推算的一套离子半径:r=Cn/Z-（Cn为与主量子数有关的常数，为与主量子数有关的常数，z-为为有核电荷）。有核电荷）。本书中在讨论问题时使用本书中在讨论问题时使用pauling 的离的离子半径。子半径。离子半径的改变规律离子半径的改变规律：同一主族：自上而下，电荷相同的离子半径增大同一主族：自上而下，电荷相同的离子半径增大。例：例：F-Cl-Br-Mg2+Al3+同一元素形成不同正电荷的离子同一元素形成不同正电荷的离子,高价半径小于低价高价半径小于低价 半径半径：例例:Fe3+Fe2+负离子半径较大：负离子半径较大：130250Pm;正离子半径较小：正离子半径较小：10170pm 周期表中：相邻两族元素左上方和右下方斜对角线周期表中：相邻两族元素左上方和右下方斜对角线上的正离子半径近似相等上的正离子半径近似相等-对角线规则对角线规则。IA IIA Li+（60Pm）Be2+Na+（95Pm）Mg2+（65Pm）;Rb+Ca2+（99Pm）结论：结论：由于离子半径决定离子间的静电引力。由于离子半径决定离子间的静电引力。它它对化合物的性质影响较大。对化合物的性质影响较大。r小，小，f大大,拆开它们拆开它们所需能量所需能量大大，mp,bp高高。离子化合物的性质离子化合物的性质 高熔点高熔点高沸点高沸点易脆性易脆性溶解性溶解性例例 Ca3(PO4)2：骨头的主要成分骨头的主要成分The doubly charged small Ca2+ions,and the triply charged PO43-ions attract one another very strongly and clamp together to form a rigid,insoluble solid.(not completely insoluble,osteoporosis，骨质疏松症，骨质疏松症)离子键理论离子键理论特点与局限性特点与局限性:可可以以说说明明离离子子化化合合物物的的形形成成过过程程,离离子子键键的的本本质质及及离离子子的的特特性性.但但不不能能说说明明:1)由由相同原子组成单质分子相同原子组成单质分子的形成过程的形成过程;2)也也不不能能说说明明由由电电负负性性相相差差不不多多的的元元素素形成化合物的过程形成化合物的过程.8.2 共价键理论共价键理论n 经典的经典的Lewis学说学说n 价健理论价健理论n 价层电子对排斥模型价层电子对排斥模型n 分子轨道法分子轨道法1916 美国物理化学家美国物理化学家Lewis1927 德国化学家德国化学家Heitler和和London1931 Pauling和和Slater8.3.1 Lewis学说学说 1916年年美美国国物物化化学学家家G.N.Lewis提提出出:分分子子中中原原子子之之间间通通过过共共享享电电子子对对而而使使每每一一个个原原子子都都具具有有稀稀有有气气体体的的稳稳定定的的电电子子结结构构。又又 称称“八八 隅隅 体体 规规 则则”(Octet Rule)原原子子通通过过共共用用电电子子对对而而形形成成的的化化学学键键称称为为共共价价键键，相应的分子称为相应的分子称为共价分子共价分子G.N.LewisO O1)算价电子数算价电子数66122)写结构、画共价键；对于多原子分子首先满足写结构、画共价键；对于多原子分子首先满足中心原子中心原子8个电子个电子3)不足不足8隅体规则加多重键，并写共振式隅体规则加多重键，并写共振式写写Lewis结构式：结构式：O2OOOOO36318OOOOOOLewis结构式书写规则：结构式书写规则：电子一对两对三对表示方式表示方式1)算价电子数算价电子数5631242)写结构、画共价键对于多原子分子首先满足中写结构、画共价键对于多原子分子首先满足中心原子心原子8个电子个电子 3)不足不足8隅体规则加多重键，并写共振式隅体规则加多重键，并写共振式写写Lewis结构式结构式 NO3 N NOOOOOON NOOOOOON NOOOOOONaF Cl2 PCl3 CHBr4 N2 SO3 N NOOOOOO3.多于多于8个电子个电子PCl5P:(Ne)3s2 3p3 3d0 价电子数价电子数=5+(5 x 7)=40P：10 个电子个电子SF4S:(Ne)3s2 3p4 3d0价电子数价电子数=6+(4 x 7)=34S：10 个电子个电子 指出了共价键与离子键的差异指出了共价键与离子键的差异 解释一些简单非金属单质和化合物分子的形成过程解释一些简单非金属单质和化合物分子的形成过程 未能阐明共价键的本质及特征未能阐明共价键的本质及特征为什么都带负电荷的为什么都带负电荷的2个电子不是互相排斥，而配对个电子不是互相排斥，而配对成键？成键？为什么共价键有方向性？为什么共价键有方向性？八隅体规则例外很多。八隅体规则例外很多。不能解释一些分子的性质，如不能解释一些分子的性质，如O2、B2的顺磁性的顺磁性,NO2、SO2、SO3、NO3-、BF3化学键的等价性化学键的等价性.8.2.2 价健理论（价健理论（Valence Bond Theory,VB）(一一)量子力学处理量子力学处理H2分子的结果及共价键本质分子的结果及共价键本质103量子力学计算表明,两个具有电子构型的H彼此靠近,两个1s电子以自旋相反的方式形成电子对,使体系 的能量降低.若两个1s电子保持以相同自旋的方式,则r越小,V越 大.此时,不形成化学键.如图中上方红色曲线所示,能量不降低.核间距核间距 R0为为74 pm。共价键本质：共价键本质：由于原子轨道重叠，原子间通过共用自由于原子轨道重叠，原子间通过共用自旋方向相反的电子对，使体系能量降低而成键；旋方向相反的电子对，使体系能量降低而成键；103使得核间电子几率密度大，吸引原子核！使得核间电子几率密度大，吸引原子核！（二）价键理论基本要点与共价键的特点（二）价键理论基本要点与共价键的特点1 价键理论基本要点：价键理论基本要点：未成对价电子自旋方式相反；原子轨道最大重叠原理。能量最低原理（二）价键理论基本要点与共价键的特点（二）价键理论基本要点与共价键的特点 未成对价电子自旋方式相反未成对价电子自旋方式相反；单键：A和B各含一个自旋方向相反的未成对电子；双键：A和B各含两个自旋方向相反的未成对电子；三键：A和B各含三个自旋方向相反的未成对电子；（二）价键理论基本要点与共价键的特点（二）价键理论基本要点与共价键的特点 原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理；原子轨道重叠越大，电子几率密度越大，形成 共价键越牢固，分子越稳定；符号问题：成键原子轨道重叠部分波函数的符号 必须相同！最大重叠方式：与方向有关；（二）价键理论基本要点与共价键的特点（二）价键理论基本要点与共价键的特点 能量最低原理能量最低原理；成键过程中，自旋方向相反的单电子配对后，体系能量 会降至最低，形成稳定化学键；2 共价键特点共价键特点(1)共价键结合力的本质是电性的共价键结合力的本质是电性的.核对共用电子对的吸引力，非正负离子间的库核对共用电子对的吸引力，非正负离子间的库仑作用力，仑作用力，非纯粹的静电作用力非纯粹的静电作用力；(2)影响共价键的因素影响共价键的因素 原子轨道成键时重叠的多少、共用电子对的数原子轨道成键时重叠的多少、共用电子对的数目、重叠方式等目、重叠方式等;其强度用键能表示；其强度用键能表示；(3)核间电子云几率密度大核间电子云几率密度大 电子对并不仅限于两核之间，但在两核间出电子对并不仅限于两核之间，但在两核间出现几率最大；现几率最大；(4)饱和性饱和性每个原子每个原子价轨道数目价轨道数目和和未成对电子数目未成对电子数目都是一定的都是一定的n 价价 轨轨 道道 数数 最大成键数最大成键数2 4（2s,2px,2py,2pz）43 9 (3s3px3py,3pz3dz23dx2-y23dxy3dxz3dyz)6 （受空间因素限制）（受空间因素限制）PCl5、SF6(5)方向性方向性(受原子轨道的方向性和最大重叠原理决定受原子轨道的方向性和最大重叠原理决定)除除s 轨道（角度部分为球形）外，轨道（角度部分为球形）外，p、d、f 原子轨原子轨道在空间道在空间只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠，只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠，才会产生才会产生“最大重叠最大重叠”；两轨道重叠面积两轨道重叠面积，电子在，电子在两核间出现的几率密度两核间出现的几率密度，共价键强度共价键强度2 共价键特点共价键特点3.共价键的类型共价键的类型 按成键方式划分：键,键,键 键键：原子轨道沿两核联线方向以原子轨道沿两核联线方向以“头碰头头碰头”的的方式进行重叠，重叠部分发生在方式进行重叠，重叠部分发生在两核的联线两核的联线(键键轴轴)上。上。特点特点:将成键轨道将成键轨道,沿着键轴旋转任意角度沿着键轴旋转任意角度,图图形及形及符号符号均保持不变均保持不变.即键轨道对键轴呈圆柱型即键轨道对键轴呈圆柱型对称对称 注注:同号轨道才能实现有效的重叠同号轨道才能实现有效的重叠;键轴方向键轴方向3.共价键的类型共价键的类型 键键：s-s，s-px，px-px原子轨道以“头碰头头碰头”(head to head)方式重叠成键“s”-“s”“s”-“px”“px”-“px”例子：例子：H2/Cl2/HCl思考题：思考题：N2分子含几个分子含几个键？键？8-2 价键理论价键理论 键键:原子轨道沿两核联线方向以原子轨道沿两核联线方向以“肩并肩肩并肩”的的方式进行重叠方式进行重叠,重叠部分不发生在两核的联线重叠部分不发生在两核的联线(键轴键轴)上。上。特点特点:成键轨道围绕键轴旋转成键轨道围绕键轴旋转180时时,图形重合图形重合,但但符号相反符号相反.通过键轴的节面呈现反对称或镜面对称通过键轴的节面呈现反对称或镜面对称;键轴方向键轴方向思考题：思考题：N2分子含几个分子含几个键键？键类型键类型：“肩并肩肩并肩”(side by side)成键成键 （1）p-p 键键3个个2p 成键情况成键情况例例:N2 的三重键的形成的三重键的形成 N 2s2 2px1 2py1 2pz1:N N:|N 2s2 2px1 2py1 2pz1定域定域 键键离域离域 键：键：66 6060 nn 大大 键键的的形成条件形成条件：有有相互平行相互平行的的p 轨道轨道(或或d 轨道，或轨道，或p,d 轨道轨道)参与成键的参与成键的电子数目小于轨道数目电子数目小于轨道数目的的2倍倍。形成大形成大 键的原子轨道键的原子轨道能量相近能量相近。1985年，发现年，发现“富勒烯富勒烯”（C60、C70、C140），），使使大大 键形成条件放宽键形成条件放宽。(2)p d 键和键和d d 键键 键：见书键：见书p178两原子轨道以两原子轨道以“面对面面对面”(face to face)方式成键方式成键 例：例：Re2Cl82-其其Re-Re键长键长224pm（金属（金属Re晶体中晶体中Re-Re键长键长275pm）例例：NH3(g)=NH2(g)+H(g)D1 =427kJmol-1 NH2(g)=NH(g)+H (g)D2 =375kJmol-1 NH(g)=N(g)+H (g)D3 =356kJmol-1 EN-H=1/3(D1+D2+D3)=1158/3=386 kJmol-18-8-3 3 化学键的键参数及分子的性质化学键的键参数及分子的性质一一.键参数键参数1.键键能能：在在101.3kPa下下，298K时时，将将1mol理理想想气气体体分分子子AB拆拆开开为为理理想想气气态态下下的的A、B原原子子的的过过程程的的焓焓变变，称称为为AB的的键键能能（bond energy)。用用EA-B表表示。示。二二 键级键级（Bond order）键级键级=分子中两原子间分子中两原子间共享电子对的数目共享电子对的数目例如：例如：H3C-CH3键级键级=1 H2C=CH2 2 HC CH 3在在分子轨道法分子轨道法（MO）中：）中：键键级级=(成成键键分分子子轨轨道道电电子子数数 反反键键分分子子轨轨道电子数道电子数)/2三三 键长键长（Bond Length）即分子内即分子内成键成键两原子核之间的平衡距离。两原子核之间的平衡距离。同一类型的键：同一类型的键：B.E.，则，则键级键级，键长键长。分 子H3C-CH3 H2CCH2 HC CH C-C键能/kJmol-1 376 720 964 键级 123键长/pm 154 135 121键能与键长关系：键能键能与键长关系：键能，键长键长 键能与键长关系键能与键长关系(续续)：键能：键能，键长键长 四四 键角键角（Bond angle）即分子内有共同原子的两个化学键之间的夹角。即分子内有共同原子的两个化学键之间的夹角。例例:CO2 O=C=O 键角键角=180 H2O 键角键角=104.5 NH3 键角键角=107 CH4 键角键角=10928五五 键的极性键的极性 不同原子间形成的共价键，由于原子电负不同原子间形成的共价键，由于原子电负性的不同，原子核的正负电荷重心不再重合，性的不同，原子核的正负电荷重心不再重合，形成极性共价键。形成极性共价键。=0,非极性键非极性键 H-H,Cl-Cl,N N 0,极性键极性键H-Cl,H-OH,O=C=O,H-CH3 二二.分子的性质分子的性质（一）分子的（电）极性（一）分子的（电）极性 分子分子的的正、负电荷重心重合正、负电荷重心重合非极性分子：非极性分子：H-H,Cl-Cl,N N 分子分子的的正、负电荷重心不重合正、负电荷重心不重合极性分子：极性分子：+H Cl-1.分子的（电）极性分子的（电）极性 分子的极性大小用分子的极性大小用“偶极矩偶极矩”来衡量。来衡量。分子的极性分子的极性 =q d （8.）偶极矩偶极矩(Dipole moment)d正、负电荷重心之间的距离（正、负电荷重心之间的距离（m）q偶极上电荷量偶极上电荷量C（coulomb）电子电荷为电子电荷为 1.6010-19 C，d 常为常为10-12 m,故故 常为常为10-30Cm数量级数量级 单位：单位：C.m.或或 D（Debye）1 D 3.336 1030 C.m.是矢量，是矢量，方向方向：+-图示方法：图示方法：+H Cl-d分子电偶极矩实验可测分子电偶极矩实验可测:HCl=3.5710-30Cm dHCl=1.2710-10m 则：则：电子部分转移：键的离子性电子部分转移：键的离子性1000.18/118一些物质的分子偶极矩一些物质的分子偶极矩（10-30 C.m.）分分子子式式 H2Cl2N2O2CO2CS2CH4SO2H2ONH3HFHCl HBrHI 00000005.33 6.17(1.85D)4.9(1.49D)6.373.572.671.402.分子的偶极矩与键偶极矩的关系分子的偶极矩与键偶极矩的关系（1）双原子分子）双原子分子 分子偶极矩分子偶极矩 键偶极矩一致。键偶极矩一致。非极性键非极性键非极性分子非极性分子:H-H,Cl-Cl,N N 极性键极性键极性分子极性分子:H-F,H-Cl,H-Br（2）多原子分子）多原子分子 分子极性分子极性由由键极性键极性和和分子几何形状分子几何形状2个因素决定个因素决定:例例:CO2 O=C=O 极性键，非极性分子极性键，非极性分子 H2O 极性键，极性分子极性键，极性分子(二二)分子的磁性分子的磁性(Molecular Magnetism)电子电子自旋自旋自旋自旋磁矩磁矩 电子电子绕核运动绕核运动轨道轨道磁矩磁矩磁矩磁矩为矢量为矢量,m物质的磁性 Paramagnetic diamagnetic ferromagnetic 顺磁顺磁 抗磁抗磁 铁磁铁磁1.逆磁性物质逆磁性物质：分分子子中中所所有有电电子子已已配配对对，上上述述磁磁矩矩互互相相抵抵销销，净净磁磁场场为为0；在在外外磁磁场场诱诱导导下下，产产生生“诱诱导导磁磁矩矩”，但但方方向向与与外外磁磁场场相反相反在外磁场中，部分磁力线被推开。在外磁场中，部分磁力线被推开。2.顺磁性物质：顺磁性物质：有有未成对电子未成对电子，净磁场净磁场不为不为0，但，但较弱较弱；“诱导磁矩诱导磁矩”与与外磁场方向一致外磁场方向一致，外磁场的磁力线经过该，外磁场的磁力线经过该物质是更密集；物质是更密集；撤走外磁场后，该物质磁性消失。撤走外磁场后，该物质磁性消失。3.铁磁性物质铁磁性物质 有有未成对电子未成对电子，电子自旋磁矩和轨道磁矩自发排列整齐，电子自旋磁矩和轨道磁矩自发排列整齐，呈呈较强磁性较强磁性；在外磁场中显在外磁场中显强顺磁性强顺磁性；撤走外磁场后，磁性不会立即消失撤走外磁场后，磁性不会立即消失.例：例：Ni、Co、Fe3O4及某些及某些Fe-Ni合金、合金、Nd-Fe-B合合金等。金等。顺磁性物质顺磁性物质在外磁场中在外磁场中增重增重（磁力线更密集）（磁力线更密集），而而逆磁性物质逆磁性物质在外磁场中在外磁场中减重减重（磁力线更稀疏）（磁力线更稀疏）。顺磁性物质产生的磁矩的大小可用实验测定，并顺磁性物质产生的磁矩的大小可用实验测定，并可据下式算出该物质中的可据下式算出该物质中的成单电子数成单电子数n:m=n(n+2)1/2 B.M.（纯自旋式）（纯自旋式）（7.6）B.M.称称“玻尔磁子玻尔磁子”，非，非SI单位。单位。上式上式未考虑轨道磁矩未考虑轨道磁矩贡献，对贡献，对第一过渡系列金属第一过渡系列金属较适用较适用。磁性的测定：可以用磁性的测定：可以用磁天平磁天平进行测定进行测定 (a)普通天平普通天平;(b)磁天平磁天平(逆逆磁性物质磁性物质);(c)磁天平磁天平(顺顺磁性物质磁性物质)(四四)早期早期VB法的优缺点：法的优缺点：说明了共价健的本质和说明了共价健的本质和 特点特点;(1)未成对价电子自旋方式相反；未成对价电子自旋方式相反；(2)原子轨道最大程度地重叠。原子轨道最大程度地重叠。但不能说明但不能说明:(1)一些分子的一些分子的成键数目成键数目及及 几何构几何构型型。如如C 2s 22p 2，仅，仅2个成个成 单电子，单电子，CH4?(2)H2+，O3