物质结构与性质21共价键

分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？21第一节共价键一、共价键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。1.共价键具有饱和性2.价键理论的要点（1）电子配对原理（2）最大重叠原理两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。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。电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。3.共价键的形成相互靠拢(1)σ键的形成(a)s-sσ键的形成未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠(b)s-pσ键的形成未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠(c)p-pσ键的形成Xs—sXpx—sXpx—px轴对称形成σ键的电子称为σ电子。σ键：“头顶头”两个原子相互接近电子云重叠π键的电子云(2)π键的形成XZZpZ—pZ形成π键的电子称为π电子。镜像对称π键：“肩并肩”1、N2中共价键的形成过程科学探究NN探究分析：N2分子中共价键的形成。(基态N原子电子排布1S22S22Px12Py12Pz1)zzyyxN2分子中含1个σ键和2个π键2、键的类型与成键原子电负性的关系：原子NaClHClCO电负性电负性之差（绝对值）结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是键；而键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。0.93.02.12.13.00.92.53.51.0离子共价3、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个σ键和几个π键组成。乙烷：个σ键乙烯：个σ键个π键乙炔：个σ键个π键75132小结：σ键和π键的成键规律①s电子和s电子、s电子和p电子只能形成σ键；p电子和p电子既可形成σ键，又可能形成π键；且p电子和p电子先形成σ键，后形成π键。②共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键；共价三键中一个是σ键,另两个为π键。键类型σ键π键原子轨道重叠方式电子云形状原子轨道重叠程度牢固程度成键判断规律沿键轴方向头顶头沿键轴方向平行肩并肩轴对称，可旋转镜像对称，不可旋转σ键强度大,不易断裂，不活泼。π键强度较小,容易断裂，活泼。共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键；共价三键中一个是σ键,另两个为π键较大较小归纳：σ键和π键的比较2.1.2键参数——键能、键长与键角键能键能是气态基态原子级形成1mol化学键释放的能量；键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被打断。通常键能的数据使用热化学方法由实验测定的。某些共价键键能键长键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。通常用光谱或衍射等实验方法来测定键长。某些共价键键长键角在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。键角是表示分子立体结构的一个重要参数。键角理论上可用量子力学算出但实际上是通过光谱、衍射等实验测定而算出。OHHO=C=O104°30′（折线型）180°（直线型）HHHHC109°28′（正四面体）HHHN107°18′（三角锥形）三者的联系键能和键长两个参数可定量的描述化学键的性质；键长和键角可用于确定分子的几何构型。已知CO2的C=O键长是0.116nm，O-C-O键角等于180°，就可知CO2是直线形的非极性分子。2.1.3等电子原理像一氧化碳和氮分子这样具有相同电子数(指分子或离子中全部电子总数或价电子总数)和相同原子数的两个或两个以上的分子或离子，它们的分子结构相似，性质相似。这条规律就叫做等电子原理。具有等电子的物质，如一氧化碳和氮分子就彼此叫做等电子体。互为等电子体应该满足的条件：①在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同。②在微粒的构成上，微粒所含电子数目相同。③在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同。应用：应用等电子原理，可利用已知的分子的构型（几何构型、电子构型）和物理性质对相应等电子分子的构型和物理性质进行预测。典型事例：①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体。②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（AlP）砷化镓（GaAs）也是很好的半导体材料。③白锡(β—Sn2)与锑化锢是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体。④SiCl4、SiO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体立体构型。键型项目σ键π键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律沿轴方向“头碰头”平行方向“肩并肩”轴对称镜像对称强度大，不易断裂强度较小，易断裂共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。课堂小结共价键类型电子云重叠方式：σ键、π键共用电子对数目：单键、双键、三键按提供电子对方式：一般共价键、配位键按电子对是否偏移：极性共价键、非极性共价键共价键键参数键能键长键角衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素1.（07年广东）有关晶体的下列说法中正确的是（）A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B.原子晶体中共价键越强，熔点越高C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.氯化钠熔化时离子键未被破坏B高考链接C2.（06上海卷）下列含有非极性键的共价化合物是()A.HClB.Na2O2C.C2H2D.CH4B3.（08全国I）下列叙述中正确的是（）A．NH3、CO、CO2都是极性分子B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强D．CS2、H2O、C2H2都是直线型分子1.下列说法正确的是（）A.含有共价键的化合物一定是共价化合物B.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C.由共价键形成的分子一定是共价化合物D.只有非金属原子间才能形成共价键2.氮分子中的化学键是（）A.3个σ键B.1个σ键，2个π键C.3个π键D.1个σ键，1个π键BB课堂练习3.下列说法中正确的是（）•p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键B.p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键C.s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键D.共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的C4.在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（）A.氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道B.氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道C.氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道D.氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道C5.下列不互不等电子体的是（）A．N2O和CO2B．O3和NO2-C．CH4和NH4+D．OH-和NH2-D1.（略）2.氧原子最外层有6个电子，还差两个电子达到8eˉ稳定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子达到2eˉ稳定结构，所以一个氧原子只能与两个氢原子成键，氢气和氧气化合生成的分子为H2O。习题答案3.2个2个4.键能和键长都是对共价键稳定性程度的描述，Cl2、Br2、I2的键能依次下降键长哦依次增大，表明Cl2、Br2、I2分子中的共价键的牢固程度依次减弱。5.键能数据表明，N≡N键能大于N－N键能的3倍，N＝N键能大于N－N键能的两倍；而C≡C键能却小于C－C键能的3倍，C＝C键能小于C－C键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，容易被试剂进攻，故易发生加成反应。而氮分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。键键长/pm键能/（kJ·mol）HX在1273K的分解百分数H–Cl127.4431.80.0014H–Br141.43660.5H–I169298.7336.上述数据表明：共价键的键长越小，键能越大，该共价键越稳定。