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第 2 章
化 学 键 与 分 子 结 构
一、教学基本要求
1．认识化学键的本质；
2．掌握离子键的形成及其特点； 3．掌握离子的特征和离子极化概念；
4．掌握价键理论的内容并会用价键理论解释共价键的特征：会用价电子对互斥理论和
杂化轨道理论解释简单的分子结构；
5．初步认识分子轨道的基本内容和表示方法，掌握第二周期元素的分子轨道特点； 6．了解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分类； 7．认识分子间作用力和氢键的本质，会用其解释对物质性质的影响。
二、 要点
1．化学键
分子或晶体内部原子之间强烈的相互作用称为化学键，它有三种基本类型：离子键、
共价键和金属键。化学键的强弱不同，其强度可用键能表示，一般约在30 ~ 150 kJ·mol-1。 2．离子键理论
源于金属与非金属间电子的转移而产生的化学键类型。离子键中有正、负离子之分，它们之间通过静电引力吸引牢牢结合在一起。 3．离子的特征
离子键的强度与离子的电荷、构型和半径有密切关系。 4．离子半径
注意离子半径的分类和核间距的概念。 5．晶格能
用来描述离子键强度大小的度量，也用来比较离子化合物和晶体的稳定性。定义为1mol的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的能量。可由Born-Haber循环根据实验数据间接求出，也可从理论上计算得出。 6．Lewis结构
共价键最早被描述为共用电子对，Lewis结构用图形表达这些电子对如何被共用。这里有一些成对的概念：电子对键又叫共价键，包括共价单键、共价双键、共价重键；给予体原子和接受体原子；非极性共价键和极性共价键。 7．形式电荷和氧化数
Lewis结构中原子的形式电荷是指电子对被成键原子同等程度地共用时原子所带的电荷；而一个元素的氧化数（它与物种的Lewis结构无关）则指分子中的电子转移到一个原子或从一个原子移走的程度。 8．键的离子性百分率
从极性大小的角度，可将非极性共价键（极性最弱，等于零）和离子键（极 性最强）看作极性共价键的两个极端。极性的大小依赖于成键原子的电负性 差值。常用来表示键的离子性百分率和它所连结的那个原子之间的电负性 之差的经验公式之一是Hannay-Smyth公式：
离子性% = 16 (Δx) + 3.5 (Δx)2
9．价键理论
简称VB理论，又称电子配对理论。能说明共价键形成的本质，解释共价键的特点（具有方向性和饱和性）。共价键的类型包括σ键和π键，另外还有δ键。
10．键参数
表征化学键性质的物理量，如键级、键能、键角、键长和键的极性等。一般可以通
过分子的价键结构和键参数等数据，定性或半定量地解释分子的某些性质。
11．杂化轨道理论
杂化轨道理论解释了分子的Lewis结构式与实际结构之间的矛盾。能量相近的原子
轨道的杂化（重新组合）改变了原有轨道的形状、成分和能量，增加了成键能力。 12．价层电子对互斥理论
简称VSEPR理论。Lewis思维的简单延伸。基于中心原子价电子层中电子对的相
互排斥，预示分子或多原子离子排布可能结构的一种理论。 13．分子轨道理论
简称MO理论。描述化学成键作用的重要方法，它是指伸展向两个或多个原子的
波函数，分子轨道通常由原子轨道的线性组合而成，必须符合对称性匹配原则、能量近似原则和最大重叠原则。n条原子轨道形成n条分子轨道。大约一半为成键轨道，一半为反键轨道，其余为非键轨道。能量最低的成键轨道和能量最高的反键轨道通常是由能量相同的轨道重叠而得的。 14．金属键理论
主要指能带理论，形成分子轨道的概念可方便地推广至含有无限个原子的固体物
质，固体中轨道的重叠形成由能隙隔开的能带。 15．分子间作用力
即范德华力。它包括取向力、诱导力和色散力。 16．氢键
氢原子与电负性大的非金属元素形成共价键时电子对被强烈吸向后者而本身几乎
成为“裸”质子，导致该氢原子能以静电引力作用于相邻共价键中电负性大的原子形成了氢键，成为两个电负性大的原子之间的桥原子。 17． 点阵
点阵是根据晶体结构的周期性抽象出来的一组点。这组点在三维空间按一定周期重复，构成一个点阵。点阵是一组无限的点，连接其中任意两点可得一向量，将此向量平移，当向量的一端落在任意一点阵点时，向量的另一端必定也落在点阵中的另一点上，点阵中的每个点都具有相同的周围环境。 18．晶胞
是能反映晶体对称性的最小构造单位。它是组成晶体的最小基本单位，将一个个晶胞前、后、上、下、左、右并置起来就得到整个晶体结构。 19．晶胞参数
任何点阵结构都可分解为某种平行六面体的单位点阵，其特征可用三维方向的长度和两两相夹的角度表征，这6个参数称做点阵参数，又叫晶胞参数。 20．晶系
晶胞的7种对称性分类。它包括立方、六方、四方、三方、正交、单斜及三斜。
21. 离子的极化和离子的变形性
离子间除静电引力外，诱导力起着很重要的作用。由于阳离子具有多余的正点荷，较小的半径，而且在外壳上缺少电子，它对相邻的阴离子会起诱导作用，这种作用称做离子的极化。阴离子半径较大，在外壳上有较多的电子容易变形，在被诱导过程中能产生瞬时的诱导偶极，这种性质成为离子的变形性。
22. σ键和π键 以“头碰头”的方式简单重叠或在成键原子间通过杂化的原子轨道与其成键原子核
间的连线方向重叠而形成的键型称为σ键。p或d轨道以“肩并肩”方式重叠并在成键原子间连线上下区域形成电子云密度集中区域的键型称为π键。 三、 学生自测练习题
1．是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”）
1．1 金属和非金属原子化合物必形成离子键化合物。 （ ） 1．2 离子键化合物中, 离子总是形成8电子结构。因为只有8电子结构是
稳定的。 （ ） 1．3 Li+和H-这两个阳、阴离子不论相距多少距离，总是相互吸引的。 （ ） 1．4 当2个原子形成共价键时，可以是σ加π键，也可以都是σ键。 （ ） 1．5 C和O的电负性差值很大，为此CO中键的极性很大。 （ ） 1．6 破坏NH3中三个键需要的能量(1170 kJ·mol-1)大于破坏N2的键(941 kJ·mol-1)，
但常温下N2却比NH3稳定得多，这是因为分子的反应性
主要与破坏第一个键所需的能量有关。 （ ） 1．7 O2, O2, O2, O2的键级分别为1，2，2.5和1.5，因此它们的稳定性次序
为O2?O2?O2?O2。 （ ）
??2?2???1．8 下列化合物中正离子的极化能力大小顺序为
ZnCl2 > FeCl2 > CuCl2 > KCl （ ）
1．9 相同原子的双键的键能等于其单键键能的2倍。 （ ） 1．10 SnF4，XeF4，CCl4，SnCl4分子的几何构型均为正四面体。 （ ） 1．11 NaCl和NaH都是离子晶体，但后者远不如前者稳定。 （ ） 1．12 由于Si原子和Cl原子的电负性不同，所以SiCl4分子具有极性。 （ ） 1．13 与共价键相似，范德华力具有饱和性和方向性。 （ ）
1．14 在S-Cl，Si-Cl，Al-Cl，P-Cl四种化学键中，键的极性最大的是Si-Cl键。
（ ）
1．15 根据原子基态电子构型，可以判断若有多少个未成对电子就能形成多少个
共价键。 （ ）
1．16 直线形分子X-Y-Z是非极性的。 （ ） 1．17 SF4，N2O，XeF2，IF3价层均有5对价电子对，但这些分子的空间构型却
不相同，这些分子的空间构型分别是变形四面体、直线形、直线形、T形。
( ) 1．18 原子在基态时没有成对电子，就不能形成共价键。 （ ） 1．19 分子中的π键电子，不决定分子的几何构型，只能影响键角的大小。 （ ） 1．20 H3BO3分子中存在O-H键，因此在H3BO3的分子间或分子内都能形成氢键。
（ ）
2．选择题（选择正确答案的题号填入）
2．1 OF2的杂化类型为 （ ） a. sp2 b. sp c. sp3 d. p轨道成键
?2．2 ClO3的几何构型是 （ ）
a. 三角锥形 b. V形 c. 四面体形 d. 平面三角形
2．3 下列各组氟化物，全不是用杂化轨道成键的是 （ ） a. HF，CaF2，LiF b. OF2，BF3，PF5 c. LiF，SF6，SiF4 d. NF3，BeF2，AlF3
2．4 按VSEPR理论，BrF3分子的几何构型为 （ ） a. 平面三角形 b. 三角锥形 c. 三角双锥形 d. T字型
2．5 按VSEPR理论，NO? 2的键角∠ONO应是 （ ）
a. 大于120° b. 等于120° c. 介于109.5 ～ 120° d. 小于109°
2．6 分子中有两种键角的是 （ ） a. OCF2 b. CH3Cl c. PCl3 d. 都有
2．7 键角按由小到大顺次排列的一组化合物是 （ ） a. SCl2，PCl3，BCl3 b. SF6，SF4，BeF2 c. H2O，SO2，CO2 d. 三组都是
2．8 极性由小到大顺次排列的一组分子是 （ ）
a. CO，SCO b. PF5，PF3 c. H2S，H2O d. 都是
2．9 都能形成氢键的一组分子是 （ ） a. NH3，HNO3，H2S b. H2O，C2H2，CF2H2
c. H3BO3，HNO3，HF d. HCl，H2O，CH4
2．10 一个离子应具有下列哪一种特性，它的极化能力最强 （ ） a.离子电荷高、离子半径大 b.离子电荷高、离子半径小 c.离子电荷低、离子半径小 d.离子电荷低、离子半径大
2．11 下列分子中相邻共价键的夹角最小的是 （ ） a. BF3 b. CCl4 c. NH3 d. H2O
2．12 下列哪个分子中至少有二个不同长度的键 （ ） a. CO2 b. SO3 c. SF4 d. XeF4
2．13 在气态C2中，最高能量的电子所处的分子轨道是 （ ）
?? a. σ2p b. σ2p c. π2p d. π2p
2．14 互为等电子体的是 （ ）
?? a. CO，NO，NaH，N2 b. SO2, NO?2, N3, OCN
2-?, NO3, BCl3, SO3 d. NH3，PH3，HCl，C2 c. CO32．15 氯苯的偶极矩是1.73 D，预计对二氯苯的偶极矩是 （ ）
a. 4.36 D b. 1.73 D c. 0 d. 1.00 D 3．填空题
3．1 按顺序（用符号 > 或 < ）排列下列各组物质的性质
a. BaO，CaO，NaI，MgO，NaBr的晶格能大小 。 b. K，As，Cl，Cs，Ni的电离能大小 。
3．2 COCl2（∠ClCCl = 120°，∠OCCl =120°）中心原子的杂轨道类型是 ， 该分子中σ键有 个，π键有 个。PCl3（∠ClPCl = 101°）中心原子