36．同核双原子分子的分子轨道能级。以最简单的氢分子为例。画轨道图：氢原子中只有一个1s电子，二个氢原子的1s轨道组合成氢分子的成键西格玛轨道和反舰西格玛轨道。二个电子均填入能量较低的σ1s分子轨道，体系能量下降，表明二原子间发生了键合作用，生成了稳定的氢分子。如果是多电子原子组成的分子，由于原子轨道种类不同，能量也不同，由此组合而成的分子轨道能量也不同。同核双原子分子的分子轨道能量高低由参与组合的原子轨道的能量高低和重叠程度两个因素决定。原子轨道的能量高低在第四章我们已经介绍过，同一电子层中，能量排列顺序是s能级小于p能级小于d能级小于f能级，不同电子层的同一能级，1s小于2s小于3s。。 这是同核双原子的原子轨道的能级排列图，这里2p能级的三个原子轨道的能量是一样的。3p能级的三个原子轨道能量也是一样，3d。。。。。从原子轨道的重叠程度考虑，西格玛键的重叠程度大于派键的重叠程度，因此，成键西格玛轨道和反键西格玛轨道之间的能量差大于成键派轨道和反键派轨道之间的能量差。
37．综合原子轨道的能量高低和重叠程度，第二周期元素形成同核双原子分子时，其分子能级高低次序有二种情况，如果2s和2p原子轨道能量相差较大（如第二周期中O、F、Ne原子），当二个这种原子相互接近时，2s和2p原子轨道间不会发生相互作用。分子轨道的能量次序为：西格玛1s成键轨道小于西格玛1s反键轨道小于西格玛2s成键轨道小于西格玛2s反键轨道小于西格玛2pz成键轨道 ，2pz原子轨道组成的西格玛2pz成键分子轨道能量低于2py和2px原子轨道组成的派2px和派2py成键分子轨道，而派2px和派2py成键分子轨道由于2p能级原子轨道能量相同，又都是派键，重叠程度相同，因此这两种分子轨道能量相同。派2px和派2py反键分子轨道由于同样的原因，能量相同。
如果2s和2p原子轨道能量相差较小（如第二周期中B、C、N原子），当二个这种原子相互靠近时，由于能量相差不大，因而邻近轨道可产生相互作用，结果使分子轨道原来的能量次序发生了改变，前面和后面的次序没有变化，只有2p原子轨道组成的分子轨道能量有了改变，2pz原子轨道组成的西格玛2pz成键分子轨道能量高于2py和2px原子轨道组成的派2px和派2py成键分子轨道。
第三周期以及后面的元素的原子轨道所组合而成的同核双原子分子轨道的能量高低的一般次序至今尚不够明确。
38．下面来看一下具体的分子轨道能级图，先来看氧气。O2分子有16个电
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子，根据能量最低原理，按照刚才介绍的分子轨道能量次序，电子将从低到高排布，其分子轨道能级图如图。最后2个电子按洪特规则应分别进入派2py和派2px反键轨道，并保持自旋平行。根据氧气分子的分子轨道能级图，可以写出它的电子组态为：1s能级省略。由于O2分子中含有二个自旋方向平行的单电子，因此表现出顺磁性和化学活泼性，这与实验事实相符。
刚才我们介绍了成键电子和反键电子的多少对形成共价键的影响，在O2的分子轨道中，1s能级和2s能级都是含有一对成键西格玛电子和一对反键西格玛电子，不能形成有效共价键，实际对成键起作用的有西格玛2pz成键分子轨道中两个成键西格玛电子构成的一个西格玛键，派2py成键分子轨道中两个成键派电子和反键分子轨道中一个反键派电子构成的一个三电子π键，以及派2px成键分子轨道中两个成键派电子和反键分子轨道中一个反键派电子构成的另一个三电子π键。O2分子的结构是分子轨道理论获得成功的一个重要例证。
39．再来看氮气分子。按照刚才介绍的分子轨道能量次序，它和氧气分子轨道的能量次序不同，N2分子共有14个电子，根据能量最低原理，电子将从低到高排布，其分子轨道能级图如图。根据氮气分子的分子轨道能级图，可以写出它的电子组态为：1s能级省略。氮气分子中不含有未成对电子，因此它是反磁性分子。在N2的分子轨道中，对成键起作用的主要是派2py成键分子轨道中两个成键派电子，派2px成键分子轨道中两个成键派电子以及西格玛2pz成键分子轨道中两个成键西格玛电子，它们形成了二个π键和一个σ键，这一点与价键理论的结论一致。N2分子中电子充满了所有的成键分子轨道，能量降低最多，故N2具有特殊的稳定性。
40．列举了氧气分子和氮气分子的例子以后，同学们思考一下氟分子的分子轨道能级图是什么样的结构，并写出它的电子组态，上面这是氟分子的分子轨道能量次序，和氧分子是同一种类型。给大家几分钟时间思考一下。先画出原子轨道和分子轨道，再标出电子，氟的核外电子数是9。将电子按照规律排入分子轨道，这就是氟分子的分子轨道能级图，根据它写出电子组态。
41．键参数是表征化学键性质的物理量，可用于定性或半定量地解释分子的性质。
先介绍键级的概念。当电子进入成键轨道时体系能量下降，利于形成共价键。电子进入反键轨道时体系能量升高，不利于形成共价键。在分子轨道理论中，常
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用键级的大小来说明成键的强度，描写分子的结构稳定性。键级定义为净成键电子数的一半：
成键轨道上的电子数－反键轨道上的电子数
键级＝2一般来说，键级越大，键能越大，共价键越牢固，分子越稳定。若键级为零，表明原子间不能形成稳定的分子。例如氢气的双原子分子结构，键级为1，因此可以稳定存在。而氦气的双原子分子结构，键级为0，因此这个结构很不稳定，这种分子构型也就不存在。同学们计算一下氧气分子和氮气分子的键级。氧气6-2/2=2，氮气6/2=3。要注意的是键级只能定性地推断键能的级别，粗略估计分子结构稳定性的相对大小。事实上键级相同的分子其稳定性也可能有差别。
42．键长和键角两个概念是用来定量描述共价键的性质。分子中成键原子的两核间的距离叫做键长。键长越短，键越强，形成的分子越稳定。分子中键与键之间的夹角称为键角。键角和分子的空间构型，中心原子的杂化方式以及电负性有关。
双原子分子共价键有极性和非极性之分。非极性键是属于相同原子组成的分子，例如氢分子，氧分子等，极性键是属于不同原子组成的分子，例如氯化氢，一氧化碳等。为什么共价键会有极性和非极性的区别？前面介绍过，极性的意思就是化学键中的电荷分布不均匀。分子中正负电荷量相等，显电中性，我们假设分子中正电荷和负电荷各自集中于一点，也就是正电荷的重心和负电荷的重心，如果是相同原子组成的双原子分子，电负性相同，正负电荷重心重合，因此原子间形成的共价键中电荷分布均匀，没有极性。如果是不同的原子组合，由于原子电负性有区别，正负电荷重心不相重合，共价键中的电荷分布不均匀，共价键就有了极性。由此推断，原子的电负性差值越大，电荷分布越不均匀，共价键的极性也就越强。这和离子键极性的判断方法是一样。翻到教材123页，习题的第三题，判断离子键和共价键的极性，依靠我们说的判断方法，大家思考一下。第一问，氧的电负性大于硫大于锌，因此氧和锌之间的电负性差值较大，离子键的极性也比较大。第二问，硫电负性大于硒大于氢，因此硫氢键极性较大。第三问氮的电负性大于磷，因此氨分子中共价键极性较高。
这是双原子分子的情况，在多原子分子中，并不是相同原子间就一定是非极性键，有极少数的例外情况，例如臭氧分子，教材上将它归类为非极性分子，其
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实这是错误的，臭氧分子是有极性的。氧原子中有两对孤对电子和两个未成对电子，现代价键理论认为，O3分子中的中心氧原子采取SP2杂化形成三个SP2杂化轨道，中心氧原子利用它的两个未成对电子分别与其它两个配位氧原子中的一个未成对电子结合，占据2个杂化轨道，形成两个σ键，第三个杂化轨道由孤对电子占据。中心氧原子剩余的一对孤对电子和两个配位氧原子剩余的未成对电子形成了一个派键，这个派键我们称为离域派键，画图：教材117页。离域的意思就是电子可以在这个结构中移动，这个离域派键使得正电荷向中心氧原子聚集，负电荷向两边氧原子聚集，所以O3分子中的正负电荷重心不重合，氧氧共价键有极性。而O3分子结构是折角形，不对称，所以O3分子显示出极性。综上所述，O3分子是包含有极性键的极性分子。同时应当着重指出，根据成键原子电负性差值来判断键的极性并没有错。只是应当注意：一种原子的电负性并不是不变的，原子化合价不同，成键的原子轨道不同，电负性也不同。O3分子中的中心氧原子与配位氧原子的价态实际不同，电负性不等，因此，O3分子中的键有极性。这一点与前面的论述并不矛盾。
判断极性分子的方法和极性键一样，就是看其内部的正负电荷重心是否重合，但是共价键只需要考虑相邻的两个原子，分子要考虑到整个分子的情况，因此分子的极性和组成分子的共价键极性以及分子的空间构型有关。如果分子内的共价键都是非极性的，不管是双原子还是多原子分子，该分子也肯定是非极性的，例如氢气分子，氧气分子，白磷分子。如果双原子分子内的共价键是极性键，那么该分子也是极性分子，例如氯化氢，氟化氢。如果多原子分子内的共价键是极性共价键，在中心原子采取等性杂化，分子空间构型对称的情况下，分子内正负重心依然重合，分子无极性。画图：比如直线型的二氧化碳，正三角形的三氯化硼，正四面体的甲烷等。如果分子空间构型不对称，例如三角锥的氨分子，折角形的水分子和臭氧分子，那么分子内正负电荷重心不重合，分子有极性。总结出来就是由非极性共价键组成的分子一定是非极性分子，由极性共价键组成的分子不一定是极性分子。
43．这些分子中的共价键都是极性键，因此必须根据价层电子对互斥理论的公式算出分子的空间构型，然后再根据对称与否判断分子有无极性。二硫化碳sp杂化，没有孤对电子，直线型，对称，非极性分子。二氧化硫sp2杂化，一
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对孤对电子，角折形，不对称，极性分子。硫化氢，sp3杂化，两对孤对电子，角折形，不对称，极性分子。二氯化汞sp杂化，无孤对电子，直线型，对称，非极性分子。三氟化氮和氨分子类似，sp3杂化，一对孤对电子，三角锥型，极性分子。
44．由离子键构成的晶体称为离子晶体，在晶格点上排列的微粒为原子，原子之间以共价键结合构成的晶体我们称为原子晶体。原子晶体中不存在独立小分子，整个晶体可看作一个大分子，因此晶体内部都是共价键的作用力，由于共价键的饱和性和方向性，原子晶体的配位数一般不高。
45．原子晶体的种类很多，在单质中，以金刚石形式存在的碳，单晶硅，锗等这一主族的元素都属于原子晶体，AB型的化合物有砷化镓，碳化硅等，ab2型的化合物有二氧化硅等。金刚石的晶体结构如图，它是立方面心晶格类型，晶体中碳原子采取sp3杂化，每个碳原子相邻四个碳原子，配位数为4。
46．我们已经介绍了离子键和共价键两种化学键，它们都是分子内部原子间的作用力，原子通过这些化学键结合成各种分子和晶体。化学键的相似处是它们的强度都比较大，键的极性大小都由原子的电负性差值决定。除了原子间的作用力，在分子之间也有作用力存在，和化学键相比，这种作用力很弱，在温度足够低时，许多气体能凝聚为液体、甚至固体，说明在分子与分子之间确实存在着一种相互吸引作用。荷兰物理学家范德华（van der Waals）在1873年就发现并研究了这种作用力，因此人们将这种分子间的作用力称为范德华力。要了解范德华力，必须先了解分子的极性和偶极距的概念。分子的极性我们已经介绍过，正、负电荷中心重合的分子叫做非极性分子。正、负电荷中心不重合的分子叫做极性分子，注意要理清分子极性和共价键极性的关系。偶极距则是用来衡量分子极性大小的物理量。在极性分子中，正负电荷重心之间的距离称为偶极长，以d表示；分子呈电中性，正负电荷电量相同，分子正或负电荷的电量以q表示，分子的偶极长和偶极一端上电量的乘积就定义为分子的偶极距，以符号缪表示。缪等于q*d。偶极距的数量级一般在1*10 -30次方库仑米范围，这个单位太复杂，我们一般用德拜作为偶极距的单位，一德拜等于3.33*10 -30次方库仑米。偶极距作为衡量分子极性的物理量，它越大，分子极性也就越大，如果偶极距为0，那么该分子就是非极性分子。
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