化学键与分子间作用力剖析

第2章化学键与分子间作用力1.了解共价键的形成，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。3.了解化学键与分子间作用力的区别。4.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键物质。5.理解离子键的形成。6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。一、几种化学键的概念和特征类型比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键本质阴、阳离子间通过_________形成相邻原子间通__________(电子云重叠)与______间的静电作用形成________与自由电子间的静电作用静电作用共用电子对原子核金属阳离子类型比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大，电负性差一般＞1.7成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属)成键原子一方有________(配位体)另一方有________(中心离子)同种金属或不同种金属(合金)特征无方向性无饱和性孤对电子空轨道无方向性、无饱和性有方向性、饱和性类型比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键表示方式(电子式)——存在离子化合物单质H2，共价化合物H2O2，离子化合物Na2O2共价化合物HCl，离子化合物NaOH离子化合物NH4Cl金属单质共价化合物与离子化合物1、判断：2、共价化合物与离子化合物所含键的类型在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是()。A．将SO2通入水中B．火碱溶于水C．将HCl通入水中D．硫酸氢钠溶于水下列说法正确的是（A.B.C.在化合物CaCl2D.钠原子与氯原子结合成氯化钠后变稳定了固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，则下列有关说法中，不正确的是()。A．NH5中既有离子键又有共价键B．NH5的熔、沸点高于NH3C．1molNH5中含有5molN—H键D．NH5固体投入少量水中，可产生两种气体二、共价键(1)本质：在原子之间形成共用电子对。(2)特征：具有饱和性和方向性。(3)分类。依据类别特点成键原子轨道的重叠方式σ键原子轨道“_______”重叠π键原子轨道“_______”重叠成键电子对是否偏移极性键共用电子对__________非极性键共用电子对_____________头碰头肩并肩发生偏移不发生偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有_____共用电子对双键原子间有_____共用电子对叁键原子间有______共用电子对一对两对三对4．键参数(1)概念键参数—键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量—键长：形成共价键的两个原子之间的核间距—键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角(2)键参数对分子性质的影响①键能越大，键长越短，分子越稳定。②ΔH=1．判断下列说法是否正确：(1)s-sσ键与s-pσ键的电子云形状对称性相同()(2)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍()(3)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成()(4)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转()(5)双键中一定有一个σ键，一个π键，叁键中一定有一个σ键，两个π键()（1）1个乙烯分子中有个σ键，有个π键1个乙炔分子中有个σ键，有个π键它们在进行加成反应时断裂的是键。（2）1个CH3—CH=CH2分子中有个σ键有个π键（3）1molHCN分子中有个σ键，有个π键（4）下列分子中既含有键又含有键，既含有极性键又含有非极性键的是（）A．CO2B．N2C．H2O2D．C2H2（5）化学反应CO2+4H2→CH4+2H2O若有1molCH4生成，则有molσ键和molπ键断裂。(2013·安徽化学卷，7)我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2――――→催化剂CO2＋H2O下列有关说法正确的是()。A．该反应为吸热反应B．CO2分子中的化学键为非极性键C．HCHO分子中既含σ键又含π键D．每生成1.8gH2O消耗2.24LO2•5．等电子原理•相同，相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质，如CO和。原子总数价电子总数相似N2高中常见的等电子体：★CO和N2★CO2、SCN-、N2O、N3-价电子总数都为16，都为直线型结构★CO32-、NO3-、SO3价电子数都为24，都为平面三角形结构SO2、O3、NO2-价电子数都为18，都为平面V形结构SO42-、PO43-价电子数为32，都为正四面体结构PO33-、SO32-、ClO3-价电子数为26，都为三角锥结构CCl4和SiCl4价电子数为32，都为正四面体结构(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为________。(2013·江苏化学)(2)CaC2中C2－2与O2＋2互为等电子体，O2＋2的电子式可表示为________；1molO2＋2中含有的σ键数目为________。(2010·江苏化学，21A(1))三、分子的空间构型1.杂化轨道理论相近能量sp杂化sp2杂化sp3杂化(2)用杂化轨道理论推测分子的立体构型。杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp_______________BeCl2sp2__________________BF3sp3____________________CH4234180°直线形120°平面三角形109.28'正四面体形价电子对数法ABm型分子价电子对数（n）计算方法：n=中心原子价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m2m称为ABm分子的配位数中心原子杂化方式与分子空间构型的关系实例价电子对数中心原子杂化方式轨道空间构型成键对数孤电子对数分子空间构型BeCl2CO2BF3SnBr2CH4NH3H2OHCl化学式价电子对数中心原子杂化类型轨道空间构型配位数孤电子对数分子或离子的空间构型CO2ClO－HCNH2OSO3BF3【练习】化学式价电子对数中心原子杂化类型轨道空间构型配位数孤电子对数分子或离子的空间构型SO3CO32－NO3－SO32－SO42－NH3NH4+化学式价电子对数中心原子杂化类型轨道空间构型配位数孤电子对数分子或离子的空间构型金刚石石墨HCHOCH≡CHCH2=CH2C6H6【练习】★★中心原子杂化方式的判断方法！！！1、看键的类型2、分子空间构型四、配位化合物1.配位键(1)形成过程。由一个原子_____________与另一个接受电子的原子形成的化学键(2)表示方法。常用“AB”表示配位键，箭头指向接受孤对电子的原子提供一对电子NH4+H3O+2、配合物概念：由______元素的原子或离子，与含___________的分子或离子所形成的化合物①形成条件中心原子有空轨道如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。配位体可提供孤对电子，如：H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。②结构如[Zn(NH3)4]SO4电离方程式：[Zn(NH3)4]SO4===[Zn(NH3)4]2＋＋SO2－4。配合物内界外界中心原子配体配位数中心原子的化合价[Cu(NH3)4]SO4[Ag(NH3)2]OHFe(CO)4Co[(NH3)2(CN)2]ClNi[(NH3)4Cl2]Cl21、下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤电子对。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键粒子必须有未成对电子。2.能区别[Co(NH3)4Cl2]Cl和[Co(NH3)4Cl2]NO3两种溶液的试剂是（）A．AgNO3溶液B．NaOH溶液C．CCl4D．浓氨水三、离子键1、称为离子键。阴、阳离子3、成键的本质：阴阳离子间的静电作用4、成键的条件：活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子含有离子键的化合物就是离子化合物。使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用2、成键的微粒：哪些物质中含有离子键？2、从形成元素角度来看：活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。一般认为元素电负性差值大于1.75.离子化合物的判断1、从组成角度来看：含金属阳离子或铵根离子（NH4+)的化合物。4、从实验角度来看：哪些物质中含有离子键？强碱大多数盐金属氧化物3、从物质类别的角度来说，离子化合物通常包括________、___________和________________。熔融状态下能导电的化合物。判断正误：1、离子键是阴阳离子之间强烈的相互吸引作用。2、含有离子键的化合物就是离子化合物。3、离子化合物中肯定含有离子键。4、离子化合物中只能含有离子键。5、共价化合物中不能含有离子键。6、离子化合物中肯定含有阴离子。7、含有阳离子的物质一定是离子化合物。8、含有阳离子的物质一定含有阴离子9、含有阴离子的物质一定含有阳离子（10）固态时不导电，其水溶液能导电的化合物，一定是离子化合物。（11）熔融状态下能导电的物质，一定是离子化合物。（12）全部由非金属元素组成的化合物，不可能是离子化合物。6、离子键的特征•没有方向性：阴阳离子是球形对称的，电荷的分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上的静电作用相同，都可以和带不同电荷的离子发生作用•没有饱和性：在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以多个离子发生作用NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm298282210熔点/℃7478012852硬度﹤2.52.56.57、影响离子键强弱的因素⑴离子所带的电荷⑵离子半径的大小电荷数越高离子键越强离子半径越小离子键越强应用：离子键越强，其形成化合物的熔沸点就越高，硬度越大。2．下列离子晶体中，硬度最大的是（）【练习】1．离子化合物NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序是。A．MgOB．MgCl2C．CaOD．K2S练习:比较下列离子键强度LiFNaClCsI比较下列晶体的熔沸点MgOCaOLiFNaCl原子的电子式：三、电子式共价化合物的电子式：阳离子的电子式：阴离子的电子式：离子化合物的电子式：(1)分类：分子间作用力最常见的是和。(2)强弱：范德华力氢键化学键。(3)范德华力：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐，分子的极性越大，范德华力也越大。四、分子间作用力(4)氢键①形成：已经与的原子形成共价键的(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中的原子之间的作用力，称为氢键。②表示方法：A—H…B电负性很强氢原子电负性很强说明a．A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。b.A、B可以相同，也可以不同。③特征：具有一定的和。④分类：氢键包括氢键和氢键两种。方向性饱和性分子内分子间H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一些氢化物的沸点结论：H2O、NH3、HF比同主族氢化物的沸点高为什么？在H2O分子中，由于O原子吸引电子的能力很强，H—O键的极性很强，共用电子对强烈地偏向O原子，亦即H原子的电子云被O原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，就能与另一个H2O分子中带部分负电荷的O原子的孤电子对接近并产生相互作用。这种静电相互作用就是氢键。水分子间形成的氢键分子间氢键分子内氢键邻羟基苯甲醛对羟基苯甲醛熔点：2℃沸点：196.5℃熔点：115℃沸点：250℃氢键对物质性质的影响：1、分子间氢键使物质的熔、沸点。升高2、分子内氢键使物质的熔、沸点。降低3、对溶解度的影响在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如NH3极易溶于水，