共价键

第二章分子结构与性质共价键第一课时什么是化学键？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。分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？共价键的形成条件：一般是非金属元素原子之间及电负性差值小于1.7的金属与非金属原子之间通过形成共用电子对成键。键的类型：（1）非极性键：同种元素的原子间形成的共价键。（2）极性键：不同种元素的原子间形成的共价键。有了防晒霜，再也不怕晒！防晒霜之所以能有效减轻紫外线对人体的伤害，原因之一就是它的有效成分的分子中含有π键。π键是什么样的化学键，它又是怎么形成的呢？防晒霜为何能防晒呢？（1）请同学们用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程。Cl+•••••••••Cl•••••ClCl••••••••••••••考一考H•＋•HHH••H•＋Cl•••••••H••••Cl••••（2）有没有可能存在H3、Cl3、H2Cl分子？为什么？（一）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”。思考：能否根据核外电子的运动轨迹来更形象地描述共价键的形成呢？此图是运用氢原子核外电子的运动轨迹来描述氢分子的形成过程电子云：把在一定时间间隔内电子在原子核外出现概率统计并叠加在一起得到的图像，看起来像一片云雾，我们把它叫电子云。氢原子电子云图S电子的原子轨道：球形P电子的原子轨道：哑铃形通常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来的电子云轮廓图叫原子轨道。H2分子的形成过程（二）用电子云来描述共价键的形成过程HHHHσ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。（σ键)s-s轴对称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。↑1SHHCl分子的形成过程HCl（二）用电子云来描述共价键的形成过程ClH（σ键）s-p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3PClCl2分子的形成过程ClClClCl（σ键）（二）用电子云来描述共价键的形成过程p-p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3PClS-S重叠S-P重叠P-P重叠σ键成键方式“头碰头”想一想p-p键特点:两个原子轨道以“肩并肩”方式重叠；原子重叠的部分分别位于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，称为“肩并肩”由于键重叠程度要比键小,所以键的强度要比键大。稳定性：键﹥键（二）用电子云来描述共价键的形成过程镜像对称π键σ键π键成键方向电子云特征牢固程度成键一般规律项目键型σ键与π键的对比沿轴方向“头碰头”“肩并肩”轴对称镜像对称σ键强度大,不容易断裂π键强度较小,容易断裂共价单键是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XY除s轨道外，其它原子轨道都具有一定的空间分布。在形成共价键时，原子轨道愈多，电子愈大，所形成的共价键愈，因此共价键尽可能沿着的方向形成，所以共价键具有方向性。重叠在核间出现的概率牢固电子出现概率最大（三）共价键具有方向性p—决定分子的立体构型zzyyxσNNπzπy[科学探究]1、已知氮分子的共价键是三键(N三N)，你能模仿图2—1、图2—2、图2—3，通过画图来描述吗？↑↓↑↓1S2S↑↑↑2PN[科学探究]2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢?你能从原子的电负性差别来理解吗?讨论后请填写表2-2：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。0.92.12.52.10.91.0离子共价3.03.03.5乙烷：个σ键乙烯：个σ键个π键乙炔：个σ键个π键751323.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？1、乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪种类型的键？为什么？活学活用2、下列说法中正确的是（）A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键B、p轨道之间以“头碰头”重叠可形成π键C、s和p轨道以“头碰头”重叠可形成σ键D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成活学活用C3、氮分子中的化学键是（）A、3个σ键B、1个σ键，2个π键C、个π键D、个σ键，1个π键B734、5、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C分子结构与性质共价键第二课时二、键参数——键能、键长和键角1.键能气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量(或拆开1mol共价键所吸收的能量)。例如H-H键的键能为436.0kJ.mol-1。[说明]①键能的单位是kJ·mol-1②形成化学键通常放出热量键能为通常取正值③键能越大，化学键越稳定某些共价键的键能键能越大，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。（1）键能：三键＞双键＞单键（注：键能不成倍数关系）在两个原子间形成的不饱和键中，σ键的键能比π键的键能大，则CH2=CH2中Ｃ＝Ｃ的键能（６１５ＫＪ／ｍｏｌ）小于Ｃ２Ｈ６中Ｃ－Ｃ的键能（３４８ＫＪ／ｍｏｌ）的两倍，ＣＨ≡ＣＨ中Ｃ≡Ｃ的键能（８１２ＫＪ／ｍｏｌ）小于Ｃ－Ｃ键和Ｃ＝Ｃ键的键能之和。（2）元素非金属性越强，H—R键键能越大，键越稳定，与其他同种元素形成的键亦如此。某些共价键键长2、键长：形成共价键的两个原子之间的核距离。键长越短，键能越大，共价键越稳定共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。键长与原子半径密切相关，一般而言，具有相似性的元素的原子成键时，原子半径越大，键长越长。3.键角分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。[说明]①键角决定分子的立体结构和分子的极性②常见的分子的键角有：白磷（P4）：60°（正四面体）CO2、CS2、C2H2：180。（直线形）H2O：104.5。（角形）NH3：107.3。（三角锥形）CH4、CCl4：109.5。（正四面体）如：水分子中两个O-H键之间的夹角为104.5°，这就决定了水分子是角形（又称V形）结构。小结：键能、键长、键角是共价键的三个参数键能、键长决定了共价键的稳定性；键角决定了分子的空间构型。1、试利用表2—l的数据进行计算，1mo1H2分别跟lmolCl2、lmolBr2(蒸气)反应，分别形成2mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？2．N2、02、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实?3．通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？思考与交流1、形成2mo1HCl释放能量：2×431.8kJ－(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr释放能量：2×366kJ－(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质.2、键能大小是：F-HO-HN-H3、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。CO分子和N2分子的某些性质三、等电子原理：原子总数相同、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。1919年，langmuir提出等电子原理：原子相同、最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：和；和；（2）此后，等电子原理又有发展。例如：短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有、。N2COCO2N2OO3SO2常见等电子体：⑴核外电子总数为2个的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋。⑵核外电子总数为10个的粒子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4（分子类）；Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O＋（阳离子类）；N3－、O2－、F－、OH－、NH2－（阴离子类）。⑶具有Ar（18个电子）电子数的微粒：简单阳离子：K+、Ca2+；简单阴离子：Cl-、S2-、P3-；复杂阳离子：N2H62-；杂阴离子：HS-、O22-；中性分子：Ar；HCl、H2S、PH3、SiH4；F2、H2O2、N2H4、C2H6，CH3F、CH3OH。(4)14个电子的等电子体：N2、C2H2、CO、HCN、NO+。(5)核外电子总数及质子总数均相等的粒子：Na、NH4、H3O+（11个质子、10个电子）；F-、OH-、NH2-（9个质子、10个电子）；Cl-、HS-（17个质子、18个电子）；N2、CO、C2H2(14个质子、14个电子)。等电子原理的应用：①利用等电子原理可以较快地判断一些分子的结构（构型）。如NH3和H3O+，SiCl4、SiO44-和SO42-的空间构型相似，分别是三角锥形和正四面体。②应用于制造新材料。某些等电子体具有相同的结构特征，表现在性质和应用上也有相似之处，这对于新材料的制造是有启发作用的。例如：晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）也都是良好的半导体材料。反馈练习1、能够用键能的大小作为主要依据来解释的是（）A、稀有气体一般难以发生化学反应B、氮气的化学性质比氧气稳定C、二氧化碳是一种直线型分子D、硝酸是挥发性酸，而硫酸是不挥发性酸B2、能说明BF3分子中的4个原子处于同一平面的理由是（）A、3个B—F键的键能相同B、3个B—F键的键长相同C、3个B—F键的键角均为120°D、3个B—F键均为σ键C3、下列各说法中正确的是（）A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间可能形成共价键C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°D．H—O键键能为463KJ/mol，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJB4、下列说法中正确的是（）A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固D．在同一分子中，σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同A5、下列说法中不正确的是（）A、双键、三键都有π键B、成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固C、因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定D、所有原子轨道在空间都有自己的方向性D6、下列共价键的键能按由小到大排列的是（）A．N—ClN—BrN—FB．H—ClH—SH—PC．Se—HS—HO—HD．C—HN—HO—HCD