选修三第二章第二节共价键

第二节共价键化学键：相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键。离子键：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用叫。共价键：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫共价键。判断依据：活泼的金属元素和活泼非金属元素，或者带正、负电荷的原子团之间形成离子键；非金属元素之间形成共价键。两种成键元素间的电负性差值1.7,它们之间通常形成离子键;反之,形成的共价键。极性键：共用电子对偏移的共价键。非极性键：共用电子对不偏移的共价键。共价键具有饱和性按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子价键理论的要点：1.电子配对原理两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。2.最大重叠原理两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。(1)σ键的形成σ键的特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。(2)π键的形成π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征为镜像对称。以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。(1)共价键的形成条件①成键原子要有未成对电子，且自旋方向相反，可通过共用电子对达各自稳定结构；②成键原子的原子轨道在空间上发生重叠。(2)共价键的本质当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。(3)共价键的特征①饱和性；②方向性。(4)共价键的类型①σ键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H-H键。②π键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。(5)价键轨道由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键。(6)判断共价键类型规律①共价单键是σ键；②共价双键中有一个是σ键，另一个是π键；③共价三键中有一个是σ键，另两个是π键。二、键参数—键能、键长和键角键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。或者破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。键能越大，化学键越稳定。应用：计算化学反应的反应热。∆H=反应物键能总和-生成物键能总和规律:键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。规律:键长越短,一般键能越大，化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。3、键角：两个共价键之间的夹角称为键角。键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关。键角决定分子的空间构型。三、等电子原理等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的分子。等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。所谓“分子的立体构型”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。中心原子：对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子结合的原子数。孤对电子：未用于形成共价键的电子对成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型.二、价层电子对互斥理论价层电子对相互排斥的结果决定了分子的立体结构价电子互斥模型又称VSEPR模型，可用来预测分子的立体结构价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。σ键电子对数等于中心原子结合的原子数。中心原子上的孤电子对数的确定方法：中心原子上的孤电子对数=1/2（a-xb）（a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。）对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数。对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数。中心原子上无孤对电子的分子：VSEPR模型就是其分子的立体结构。中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。三、杂化轨道理论简介----鲍林1、杂化：杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新的轨道称为杂化轨道。2、杂化的过程：杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中的一个电子吸收能量跃迁到2p轨道上，这个过程称为激发。但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是一个2s轨道和三个2p轨道“混杂”起来，形成能量相等，成份相同的四个sp3杂化轨道，然后四个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个sp3杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道形成四个相同的sp3键，从而形成CH4分子。由于四个C-H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体，键角为109°28′3.杂化轨道理论的要点(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）。(3)杂化轨道的能量、形状完全相同。(4)杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；杂化后原子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠(5)杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以减小化学键之间的排斥力）。(6)分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。常见的sp3杂化----四面体形在学习价层电子对互斥模型时我们知道，H2O和NH3的VSEPR模型跟甲烷一样，也是四面体形的，因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。所不同的是，水分子的氧原子的sp3杂化轨道有2个孤对电子占据的，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据。你还能说出哪些分子的中心原子采取的是sp3杂化？NH3、H2O、CX4、H2S、CH2X2等，也就是当中心原子价层电子对数为4时，这个中心原子就进行了sp3杂化，烷烃和其它化合物分子中的饱和碳原子均为sp3杂化。4、杂化轨道的类型（1）sp杂化：sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的。sp杂化轨道的夹角是180°，呈直线形。例如，气态的BeCl2分子的结构。Be原子的电子层结构是1s22s2，从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的一个2s电子进入2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线形的。sp杂化是一个s轨道和一个p轨道组合而成的，每个sp杂化轨道含有（1/2）s和（1/2）p的成分，杂化轨道间的夹角为180°，呈直线型。为什么铍原子的四个电子不单独分占四个轨道，进而形成四个杂化轨道呢？这是因为组成杂化轨道的原子轨道，要求能量相差不能太大。2s轨道和2p轨道在能量上是比较接近的，而2s、2p和1s相比能量相差较大，不易形成杂化轨道。你还能说出哪些分子的中心原子采取的是sp杂化？CO2、C2H2等，也就是当中心原子价层电子对数为2时，这个中心原子就进行了sp杂化（2）sp2杂化：sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的。sp2杂化轨道的夹角是120°，呈平面三角形。例如，BF3分子的结构，B原子的电子层结构是1s22s22pX1，当硼与氟反应时，B的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使B原子的电子层结构变为1s22s12pX12pY1。B原子的2s轨道和两个2p轨道杂化组合成三个sp2杂化轨道，B原子三个sp2杂化轨道分别与氟原子的各一个2p轨道重叠形成三个sp2-pσ键。由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以形成的BF3分子的空间结构是平面三角形。sp2杂化是一个s轨道和两个p轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道含有（1/3）s和（2/3）p的成分，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。如BF3分子你还能说出哪些分子的中心原子采取的是sp2杂化？CH2O、C2H4、SO2等，也就是当中心原子价层电子对数为3时，这个中心原子就进行了sp2杂化6、几点说明（1）杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。（2）未参与杂化的p轨道，可用于形成π键（3）有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂化轨道（4）利用中心原子杂化轨道类型可直接判断分子的立体结构杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力.判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：1、对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。2、通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成sp3杂化。四、配合物理论简介1.配位键（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键（2）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道注意：①配位键是一种特殊的共价键②配位键同样具有饱和性和方向性③H3O+、NH4+中含有配位键2.配位化合物（配合物）（1）概念：由提供孤对电子对的配体与接受孤对电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。或把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多。3.配合物的组成相关说明：①中心原子：也称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是中性原子②配位体：配位体可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、PO43-等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配位体中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子，配位原子常是VA、VIA、VIIA主族元素的原子。③配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）总的数目。一般中心原子（或离子）的配位数为2、4、6、8。在计算中心离子的配位数时，一般是先在配离子中找出中心离子和配位体，接着找出配位原子数目。如：[Co(NH3)4Cl2]Cl配位数是6。实验2-3在盛有氯化铁溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液现象：生成血红色溶液原因：生成[Fe(SCN)n]3-n(n=1～6)作用：检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和魔术表演现象：溶液变成血红色Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+硫氰酸根血红色观察：在上述血红色溶液中加入NaF溶液有什么现象？[Fe(SCN)]2++6F-[FeF6]3-+SCN-血红色无色结论：①配位键的强度有大有小。当遇上配合能力更强的配体时，由一种配离子可能会转变成另一种更稳定的配离子。②配离子中的中心离子（电子对接受体）通常是金属离