巖土工程師輔導資料:分子間的作用力

　　化學鍵

　　(一)離子鍵：

　　靠正、負離子間的靜電引力形成的化合物稱為離子鍵，把靠離子鍵結(jié)合起來的化合物或晶體叫離子化合物或離子晶體。

　　離子鍵的特征：

　　(1)無方向性：

　　(2)無飽和性：

　　(二)共價鍵

　　成鍵原子間可以通過共享一對或幾對電子，而形成穩(wěn)定的分子，這種由共享電子對而形成的化學鍵即為共價鍵。靠共價鍵結(jié)合起來的化合物稱為共價化合物。

　　共價鍵的特性

　　(1)飽和性：既然共價鍵是通過共用電子對而形成的，那么，一個原子有幾個未成對電子，便只能和幾個自旋方向相反的電子配對，形成幾個共價鍵。也就是說，一個原子所能形成的共價鍵數(shù)目不是任意的，它等于未成對電子數(shù)。這就稱為共價鍵的“飽和性”。

　　(2)方向性：根據(jù)原子軌道最大重疊原理，成鍵原子軌道重疊越多，兩核間的電子云密度越大，形成的共價鍵越穩(wěn)定，因此，要形成穩(wěn)定的共價鍵，兩個原子軌道必須沿著電子云密度最大的方向重疊，這種性質(zhì)叫做共價鍵的方向性。

　　共價鍵的類型

　　(1)σ鍵：沿鍵軸方向，以“頭碰頭”的方式發(fā)生軌道重疊，軌道重疊部分對于鍵軸呈圓柱形對稱，這種疊加所形成的鍵叫做σ 鍵，形成σ鍵的電子叫做σ 電子。

　　(2)π鍵：沿鍵軸方向，以“肩并肩”的方式發(fā)生重疊，而成的鍵叫做π鍵，形成π鍵的電子叫做π電子。

　　6、雜化軌道和分子空間構(gòu)型

　　(一)雜化軌道和軌道雜化：

　　同一原子中能量相近的不同類型的原子軌道，在成鍵過程中重新組合成一組能量相等的新軌道，以增強成鍵能力，這種軌道重新組合的過程叫做軌道雜化，簡稱雜化，通過雜化所組成的新軌道叫做雜化軌道。

　　(二)雜化軌道的特性：

　　(1)有幾個原子軌道參加雜化，就組成幾個雜化軌道。對于等性雜化來說，每個雜化軌道中所含軌道的成分必須相等。

　　(2)雜化的成鍵能力比原來軌道增強，這主要是由于①雜化軌道的形狀發(fā)生改變。②雜化軌道的方向發(fā)生改變。

　　(三)成鍵的三步驟：

　　無論在化合物中，或在單質(zhì)中，各種原子常以某種激發(fā)態(tài)和雜化態(tài)參加成鍵。因此，原子參加化學反應(yīng)，都要經(jīng)過激發(fā)、雜化、鍵合這三個步驟。

　　(1)激發(fā)

　　碳原子的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)是1s22s22px12py1 ，只有兩個未成對電子。雜化軌道理論認為，

　　在形成CH4分子時，首先把2s軌道中的一對電子拆開，其中的一個電子升入空的2pz軌

　　道，使c原子取得1s22s12px12py12pz1 結(jié)構(gòu)，擁有四個未成對電子，這種過程叫做電子激發(fā)，電子激發(fā)所需要的能量可由成鍵時釋放出來的能量予以補償。

　　(2)雜化

　　在這四個未成對電子中，成鍵軌道不是純粹的2s，2px，2py，2pz　軌道。而是由它們重新組合成四個新的能量相等的sp3 雜化軌道，叫做等性 sp3雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/4s和3/4 p的成分，這種雜化軌道叫做等性 sp3雜化軌道。

　　(3)鍵合

　　碳原子的四個等性 sp3雜化軌道分別與H原子的1 s軌道重疊，形成的CH4分子也具有正四面體空間結(jié)構(gòu)，鍵角為109028’，與實驗測得的結(jié)果完全符合。

　　(四)雜化類型和實例

　　s一p型雜化

　　(1)sp雜化：一個s軌道和一個p軌道雜化，形成兩個等性的sp雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/2s和1/2p的成分，兩個雜化軌道間的夾角為1800，呈直線形構(gòu)型。如BeCl2等。

　　(2)sp2雜化：一個s軌道和兩個p軌道雜化，形成三個sp2雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/3s成分和2/3p成分，雜化軌道的夾角為1200，呈平面三角形。如：BF3，BCl3等。

　　(3)s p3雜化：由一個s軌道和三個p軌道組成四個等性的s p3雜化軌道，其中每個雜化軌道都含有1/4s和3/4p成分，雜化軌道間的夾角均為109028’，呈四面體結(jié)構(gòu)。如：CH4，CCl4，CF4等。

　　(4)不等性雜化：前面介紹的三種雜化類型，它們的共同特點是參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)相等，雜化后所生成的各雜化軌道的形狀和能量完全等同?；蛘哒f每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例均相等，這類雜化叫做等性雜化。

　　如果參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)不相等，雜化后所生成的雜化軌道的形狀和能量不完全等同，或者說在每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例不完全相等，這類雜化叫做不等性雜化。

　　例3　實驗測得，NH3分子呈三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角為1070，N―H鍵長為

　　102Pm，偶極矩為4.3×10-30c?m說明NH3是極性分子，試解釋之。

　　答：NH3分子中基態(tài)N原子的外層電子構(gòu)型為2s22px12py12pz1 ，根據(jù)電子配對理論，N原子中的三個2p軌道(三者互相垂直)，可分別與H原子的1 s軌道重疊，形成三個共

　　價鍵，鍵角為900，但是，實驗測得的　　N　　鍵角是1070。而不等性雜化認為：NH3

　　/　\

　　H　　H

　　中N原子利用一個2 s軌道和三個2p軌道，組成四個s p3雜化軌道，其中三個雜化軌道各被一個未成對電子占據(jù)，能量相等，它們分別與H原子的1 s軌道重疊，形成三個σ鍵，剩下的一個雜化軌道被兩個成對電子所占據(jù)，能量較低，不參與成鍵，這種只參加雜化未參加成鍵的成對電子叫做孤對電子。N原子的四個s p3 雜化軌道呈四面體構(gòu)型，除了三個雜化軌道形成N―H鍵外，其余一個被孤對電子占據(jù)，由于孤對電子只受N原子核的吸引，電子云比較密集，對成鍵電子有較大的排斥作用，使N―H鍵間的夾角壓縮到1070 ，整個NH，分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。

　　同理H2O中，O原子也采取s p3 雜化軌道，但兩個軌道被兩對孤對電子所占據(jù)，另兩個軌道為成鍵軌道，故H2O 的空間構(gòu)型為V型，鍵角為104040’。

　　d-s-p或s-p-d型雜化

　　元素進入第三周期后，其電子層中出現(xiàn)了d軌道，由于它們的(n-1)d與ns、np或ns、np與nd能級比較接近，因此d軌道也可以參加雜化，進行包括s、p、d三種軌道的雜化過程。叫做d-s-p或s-p-d型雜化。

更多內(nèi)容訪問>> 注冊土木工程師(巖土)考試頻道   注冊土木工程師(巖土)考試論壇  巖土工程師課程試聽

?2011年注冊土木工程師（巖土）考試輔導招生簡章
?巖土工程師輔導現(xiàn)在報名任意專業(yè)知識贈送專業(yè)知識習題班
?老師輔導每天24小時不限時間隨時反復學習……