第二章分子结构与性质第一节共价键课件.ppt

1、什么是化学键？什么是化学键？什么是离子键？什么是离子键？什么是共价键？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。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离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。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分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？结合在一起？用电子式表示用电子式表示H H2 2、HClHCl、ClCl2 2分子的形成过程？分子的形成过程？为什么不可能有为什么不可能有H H3 3、H H2 2ClCl

2、、ClCl3 3分子的形成？分子的形成？一、共价键类型一、共价键类型1、共价键的特性、共价键的特性饱和性、方向性饱和性、方向性由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和由共用电子对理论，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，即共价键的几个自旋相反的电子配对成键，即共价键的“饱和性饱和性”。H 原子、原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子分子电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概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

3、，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比率增大，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“黏结黏结”在一起了。在一起了。成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反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，两原子核间的电子密度增的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增大大 ，体系的能量降低。，体系的能量降低。2 2、共价键的形成、共价键的形成相互靠拢相互靠拢(a)s-s 键的形成键的形成 (1) 键的形成键的形成(b) s-p 键的形成键的形

4、成 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠(c)p-p 键的形成键的形成(2)键的形成键的形成 两个原子两个原子相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云课堂练习课堂练习3 3、键和键和键的比较键的比较键键键键成键方向成键方向电子云形状电子云形状牢固程度牢固程度成键判断规律成键判断规律“头碰头头碰头”“肩并肩肩并肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称强度大，强度大，不易断裂不易断裂强度较小强度较小易断裂易断裂共价单键是共价单键是 键，共价双键，共价双键中一个是键中

5、一个是 键，另一个键，另一个是是 键，共价三键中一个键，共价三键中一个是是 键，另两个为键，另两个为 键键 氮气的化学性质很不活泼，通常很难氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应。请你写出氮分与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的原子的轨道是如何重叠形成化学键的问题探究一问题探究一zzyyxNNzy 乙烷、乙烯和乙炔分子乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个中的共价键分别由几个键键和几个和几个键组成？键组成？问题探究二问题探究二乙烷：乙烷： 个个键键 乙烯：乙烯： 个个键键

6、个个键键 乙炔：乙炔： 个个键键 个个键键7 75 51 13 32 2课堂练习课堂练习问题探究三问题探究三 请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。并思考：在乙烯、乙应的反应方程式。并思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔分子断裂什么类型的共价键？分子断裂什么类型的共价键？问题探究四问题探究四 根据氢原子和氟原子的核外电子排布，根据氢原子和氟原子的核外电子排布，你知道你知道F F2 2和和HFHF分子中形成的共价键有什么分子中形成的共价键有什么不同吗？不同吗？ 根据元素电负性的强弱，你能判断根据元素电负性的强弱

7、，你能判断F F2 2和和HFHF分子中共用电子对是否发生偏移吗？分子中共用电子对是否发生偏移吗？二、键参数二、键参数键能、键长和键角键能、键长和键角1. 1.键能键能气态基态原子形成气态基态原子形成1mol1mol共价键共价键释放的最低能量释放的最低能量( (或拆开或拆开1mol1mol共价键所吸共价键所吸收的能量收的能量) )，例如，例如H-HH-H键的键能为键的键能为436.0kJ.mol436.0kJ.mol-1 -1。 说明说明 键能的单位是键能的单位是kJkJmolmol-1-1形成化学键通常放出热量键能为通常取正值形成化学键通常放出热量键能为通常取正值键能越大，化学键越稳定键能越

8、大，化学键越稳定2.2.键长键长形成共价键的两个原子之间形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。的核间的平衡距离。 说明说明 键长的单位都是键长的单位都是pm=10pm=10-12-12m m键长越短往往键能就越大，共价键越稳定键长越短往往键能就越大，共价键越稳定3.3.键角键角分子中两个相邻共价键之分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角间的夹角称键角。键角. . 说明说明 键角决定分子的立体结构和分子的极性键角决定分子的立体结构和分子的极性常见的分子的键角有常见的分子的键角有:CO:CO2 2 180 180。 H H2 2O 104.5O 104.5。 NH NH3 3 107.31

9、07.3。 CH CH4 4 109 109。28 C28 C2 2H H4 4 180180。 小结：小结：键能、键长、键角是共价键的三键能、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。定性；键角决定了分子的空间构型。 1.1.键能键能气态基态原子形成气态基态原子形成1mol1mol共价键释放的最低能量共价键释放的最低能量( (或拆开或拆开1mol1mol共价键所吸收的能量共价键所吸收的能量) )，例如，例如H-HH-H键的键的键能为键能为436.0kJ.mol436.0kJ.mol-1-1，键能可作为衡量化学键牢

10、固，键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数。程度的键参数。2.2.键长键长形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。键能与键长的关系键能与键长的关系: :一般来说一般来说, ,键长越短键长越短, ,键能越大键能越大, ,分子越稳定分子越稳定. .3.3.键角键角分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角决定分子的立体结构和分子的极性决定分子的立体结构和分子的极性. .1 molH1 molH2 2与与1molCl1molCl2 2反应生成反应生成2molHCl2molHCl时，其理论分析数时，其理论分析数据与实验

11、数据略有差异，下图表示上述反应能量变化据与实验数据略有差异，下图表示上述反应能量变化的理论分析示意图：的理论分析示意图：化学键断裂需要化学键断裂需要 （填（填“释放释放”或或“吸收吸收”）能量；）能量；图中共释放的能量图中共释放的能量 kJ/mol；该反应的反应物的总能量该反应的反应物的总能量 （填（填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”）反应产物的能量，所以该反应是）反应产物的能量，所以该反应是_反应反应1.1.试利用表试利用表2-12-1的数据进行计算，的数据进行计算，1molH1molH2 2分别跟分别跟1 1mol mol ClCl2 2 ,1mol Br ,1mol Br2 2

12、( (蒸气）反应，分别形成蒸气）反应，分别形成2mol HCl2mol HCl分子分子和和2mol HBr2mol HBr分子，哪个反应释放的能量更多？如何用分子，哪个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明计算结果说明HClHCl分子和分子和HBrHBr分子哪个更容易发生热分分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？解生成相应的单质？2.N2.N2 2、O O2 2、F F2 2跟跟H H2 2的反应能力依次增强，从键能的角度的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实？如何理解这一化学事实？3.3.通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学

13、性质有什么影响？性质有什么影响？三、等电子原理三、等电子原理 1.1.原子总数相同、价电子总数相同的分子或原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似化学键特征，许多性质是相似离子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理的。此原理称为等电子原理2.2.等电子体的判断和利用等电子体的判断和利用判断方法：原子总数相同，价电子总数相同判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子为等电子体的分子为等电子体. . 应用：利用等电子体性质相似，空间构型相应用：利用等电子体性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的构型和性质同，可运用来预测分子空间的构型和性质. .分子分子N N2

14、 2COCO原子数原子数电子数电子数价电子数价电子数化学键化学键22、1122、11键能键能1072kJ1072kJmolmol1 1941.7kJ941.7kJmolmol1 1分子构型分子构型沸点沸点/K/K252252253253熔点熔点/K/K77778383液体密度液体密度(g/cm(g/cm3 3) )0.7960.7960.7930.793溶解度（水）溶解度（水）难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水1.1.写出写出1010电子构型的分子：电子构型的分子： 写写5 5个个1010电子构型的离子：电子构型的离子： 写写6 6个个1818电子构型的分子：电子构型的分子： 写写4 4个个18

15、18电子构型的离子：电子构型的离子： 2.2.空间构型小结：空间构型小结：正四面体型（正四面体型（1091092828）金刚石（硅）、金刚石（硅）、CHCH4 4、CClCCl4 4、NHNH4 4+ + 、 SOSO4 42- 2- 、 POPO4 43- 3- 、P P4 4（6060）（注意）三角锥型）（注意）三角锥型 氨（氨（107.3107.3）平面型（平面型（120120） 石墨石墨 C C2 2H H4 4 BFBF3 3 C C6 6H H6 6直线型直线型 (180(180） C C2 2H H2 2 CO CO2 2 CSCS2 21.1.经验规律：象一氧化碳和氮分子这样具

16、有经验规律：象一氧化碳和氮分子这样具有相同电子数相同电子数( (指分子或离子中全部电子总数或指分子或离子中全部电子总数或价电子总数价电子总数) )和相同原子数的两个或两个以上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电子的物质，如一氧化碳和氮分子就彼此叫做等电子体。做等电子体。 2.2.互为等电子体应该满足的条件：互为等电子体应该满足的条件：在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同在微粒的

17、构成上，微粒所含电子数目相同在微粒的构成上，微粒所含电子数目相同在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同方式相同精品课件精品课件！精品课件精品课件！3.3.应用：应用等电子原理，可利用已知的分子的应用：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。等电子分子的构型和物理性质进行预测。4.4.典型事例：典型事例： N N2 2O O与与COCO2 2是等电子体是等电子体 硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（磷化铝（AlPAlP）砷化镓（）砷化镓（GaAsGaAs）也是很好的半导体）也是很好的半导体材料材料 白锡白锡(-Sn(-Sn2 2) )与锑化锢是等电子体，它们在低温与锑化锢是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体下都可转变为超导体 SiClSiCl4 4、SiOSiO4 44-4-、SOSO4 42-2-的原子数目和价电子总数都的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体立体相等，它们互为等电子体，都形成正四面体立体构型。构型。