[理学]医用基础化学共价键和分子间作用力.ppt

分子间氢键 分子内氢键 氢键的强弱与X、Y原子的电负性及半径有关。X、Y电负性愈大、半径愈小，形成的氢键愈强。 氢键的键能一般在42 kJ· mol-1 以下。 化学键 氢键 van der Waals力 氢键具有饱和性，分子间氢键具有方向性。 （二）氢键的特征及作用 形成分子间氢键，其沸点、熔点较高。 形成分子内氢键，其沸点和熔点降低。 若溶质和溶剂间形成氢键，溶解度增大。 氢键：直接影响分子的结构、构象、性质与功能。是稳定生物高分子空间结构的一个重要因素。 蛋白质：氨基氢与羰基上的氧形成氢键。 DNA: 碱基两两配对形成氢键。 1. 掌握现代价键理论的基本内容，杂化轨道理论的要点及在解释分子空间构型方面的应用。 2. 熟悉共价键的类型和氢键的形成、本质、类型以及对物质物理性质的影响。 3.了解键参数，分子间作用力的产生、类型及对物质物理性质的影响。 本章要求 第七章 共价键和分子间作用力 第一节 现代价键理论 第二节 杂化轨道理论 第四节 简单分子轨道理论 第五节 分子间作用力 化学键按成键时电子运动状态的不同，可分为离子键、共价键（包括配位键）和金属键三种基本类型。在这三种类型化学键中，以共价键相结合的化合物占已知化合物的90%以上。 原子间作用力 化学键 离子键 共价键 (90%) 金属键 分子间作用力 范德华力 氢键 第七章 共价键和分子间作用力 第七章 共价键和分子间作用力 现代价键理论 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论 分子轨道理论 共价键 理论 第一节 现代价键理论 一、氢分子的形成和共价键的本质 量子力学对氢分子系统的处理表明，氢分子的形成是两个氢原子1s轨道重叠的结果。 形成共价键 — 基态 不能形成共价键 — 排斥态 电子自旋方向相反 电子自旋方向相同 排斥态 基态 共价键的本质：两原子轨道重叠，电子配对，电子云密集于两核之间。 ● 两原子轨道重叠，电子配对，电子云密集于两核之间。 二、现代价键理论： 要点：(共价键的特征) 1.两个原子接近时，只有自旋方向相反的单电子可以相互配对（两原子轨道重叠），使电子云密集于两核间，系统能量降低，形成稳定的共价键。 2.自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的单电子配对。所以，每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目。这就是共价键的饱和性。 ● 具有饱和性 ● 具有方向性 (最大重叠原理) H O H H Cl 例如： 3px 1s x + + - y y 1s x 3px + + - 2px 1s x + + - y 有单电子且自旋相反 共价键的类型 ——σ键和π键 对于含有单的s电子或单的p电子的原子，它们可以通过s-s、s-px、px-px、py-py、pz-pz 等轨道重叠形成共价键。为了达到原子轨道最大程度重叠 其中s-s、s-px 和px-px 轨道沿着键轴 即成键两原子核间的连线，如 图 所示，形成的共价键，这种共价键为σ键 s-s s-p px-px π键 — 以“肩并肩” 方式进行重叠,轨道的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称分布。 py-py pz-pz σ键 — 以“头碰头” 方式进行重叠,轨道的重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布。 σ键——以“头碰头” 方式重叠 π键——以“肩并肩” 方式重叠 非极性共价键 (nonpolar covalent bond) 当成键原子的电负性相同时,键的正、负电荷重心重合而形成的共价键。 H-H, N-N, O-O 极性共价键（polar covalent bond） 当成键原子的电负性不同时,键的正、负 电荷重心不重合,而形成的共价键。 NH3 中(N-H), H2O 中(O-H) ● 原子轨道为什么需要杂化？ ● 原子轨道为什么可以杂化？ ● 如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？ 1913年Pauling 建立了新的化学键理论 —— 杂化轨道理论. 现代价键理论不能解释大多数多原子分子构型. 例如, H2O. 杂化轨道理论 代键理论不能解释大多数多原子分子构型. 例如, H2O 中的 O－H 键是由 H 的 1s 轨道与 O 中的2p 轨道重叠形成的,HOH 键角应为 90°;事实上, 键角远大于90°. （1）成键时能级相近的价电子轨道相混杂, 形成新的价电子轨道 — 杂化轨道。 一、杂化轨道理论的要点： ●轨道成分变了 ●轨道的能量变了 ●轨道的形状变了 结果是更有利于成键！ （3）杂化后轨道伸展方向、形状和能量发生改变。 （2）杂化前后轨道数目不变。 二、轨道杂化类型及实例 （一）sp杂化 ??