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第二章 分子结构 1．举例说明下列概念有何区别：离子键和共价键；极性键和极性分子；(键和(键；分子间力和氢键 解：（1）成键原子得失电子后形成正负离子，正负离子间的静电引力称为离子键，例如NaCl的形成，当电离势较小的Na和电子亲合势较大的Cl靠近时，Na失去电子成为Na+，Cl获得电子成为Cl-，Na+ 和Cl- 通过静电引力结合成NaCl，它们之间的静电引力就是离子键。 离子键的特征是既无方向性，又无饱和性。 成键原子间通过共用自旋相反的电子对和原子轨道最大重叠时形成的化学键，称为共价键。例如H2分子的形成，两个H原子各有一个未成对的电子，两个H原子共用一对自旋相反的电子。两核靠近时，原子轨道发生最大重叠，核间电子云密度增大，使体系能量降低而成键，得到H2分子的基态。即形成稳定的H2分子。 共价键的特征是既有饱和性，又有方向性。 （2）电负性不同的原子形成的共价键，各原子吸引共用电子对的能力不同，使共用电子对偏向电负性大的原子一方，电负性大的原子一端带负电荷，电负性小的原子一端带正电荷，电荷分布不对称，正电荷重心和负电荷重心不重合，即在键的两端出现了正极和负极，这种键称为极性共价键。例在HCl分子中，Cl的电负性比H的电负性大，Cl原子吸引电子对的能力比H原子强，使Cl原子带了部分负电荷，H原子带了部分正电荷，所以H—Cl键是极性共价键。 一般说来，原子的电负性差值越大，键的极性也越大。 分子中正电荷重心和负电荷重心不重合的分子，称为极性分子。在双原子分子中，如果是两个不同的原子，由于电负性不同，在原子间形成了极性共价键，即分子中正电荷重心和负电荷不重合，这种分子为极性分子，如HF、HCl、CO等。所以对于双原子分子来说，共价键的极性决定了分子的极性，即键有极性，分子就有极性，键为非极性，分子也为非极性。 在多原子分子中，如果组成原子相同，原子间的键为非极性，分子也为非极性。如S8、P4等单质。如果组成的原子不相同，键的极性和分子的极性并不一致，多原子分子的极性不仅与键的极性有关，还与分子的空间构型的对称性有关。例如CO2分子，虽然C—O键有极性，但CO2分子的空间结构为直线型的，两个C—O键的极性抵消，其正负电荷重心是重合的，因此CO2是非极性分子。然而SO2分子，S—O键有极性，但分子是V型结构，分子的正负电荷重心不重合，因此SO2分子是极性分子。 （3）根据原子轨道重叠方向及重叠部分的对称性，可将共价键分为(键和(键。(键是成键原子轨道以“头碰头”的方式重叠，轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱形分布的。(键是成键原子轨道以“肩并肩”的方式重叠，重叠部分对键轴平面具有镜面反对称。PZ—Pz（PY—PY）轨道重叠，Pz—dxy轨道重叠，dxy—dxy轨道重叠时都形成(键。 (键的键能大，稳定性高，(键的键能小于(键的键能，所以(键的稳定性低于(键，(键的电子活泼性高，它是化学反应的积极参加者。 例如在N2分子中，就有一个(键和二个(键。当两个N原子化合时，两个N原子的2PX沿X轴方向“头碰头”重叠，形成一个(键，而两个N原子2PZ—2PZ和2PY—2PY轨道沿键轴方向“肩并肩”方式重叠，即形成二个(键。 （4）分子间力包括取向力、诱导力、色散力三种。 a. 取向力 极性分子固有偶极间的相互作用力，称取向力。例如NH3分子为极性分子，存在固有偶极，NH3分子固有偶极间的作用力，即产生了取向力。 b. 诱导力 极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶极间的作用力称诱导力。例如SO2为极性分子，存在固有偶极，SO3为非极性分子，SO2分子可使SO3分子产生诱导偶极，SO2的固有偶极与SO3的诱导偶极间的作用力，即它们之间存在诱导力。 c. 色散力 瞬时偶极间的作用力称色散力。例如Cl2为非极性分子，分子可产生瞬时偶极。Cl2分子之间的瞬时偶极间的作用力，即为色散力。 非极性分子之间只存在色散力。极性分子和非极性分子之间存在着诱导力和色散力。极性分子之间存在着取向力、诱导力、色散力。大多数分子以色散力为主要，只有少数极性很大的分子，如H2O、HF等才以取向力为主。 氢键是一种存在于分子之间也存在于分子内部的作用力。氢键是指氢原子与电负性大的元素原子（X）成键后带正电性，还可以与另一分子或分子内的电负性大、半径小的原子（Y）之间产生吸引力。X、Y为常见的F、O、N原子，当H原子与F、O、N以共价键结合成HF、H2O和NH3分子时，成键的共用电子对强烈地偏向于F、O、N原子一边，因而H原子带了部分的正电性，使它几乎成为“赤裸”的质子。由于质子的半径很小，它可以与另一分子中的F、O、N原子发生吸引作用而形成氢键（X—H····Y）。 一个分子的X—H键与它内部的Y原子结合而成的氢键，称为分子内氢键。在苯酚的邻位上有—CHO、—CO