1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第一节第一节 共价键共价键课前回顾：课前回顾：1.化学键：化学键：（1）定义：是指相邻的原子之间强烈的相互作用。）定义：是指相邻的原子之间强烈的相互作用。（2）分类：化学键包括：共价键、离子键、金属键。）分类：化学键包括：共价键、离子键、金属键。 共价键包括：极性键和非极性键共价键包括：极性键和非极性键2.化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键形成的过程。化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键形成的过程。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量，导致化断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量，导致化学反应过程中能量变化学反应过程中能量变
2、化(吸热或放热吸热或放热)。3.由离子键构成的化合物叫做离子化合物，离子化合物中一定由离子键构成的化合物叫做离子化合物，离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。以共用电子对形成的化合物叫含有离子键，可能含有共价键。以共用电子对形成的化合物叫做共价化合物。共价化合物中只含有共价键，但只含共价键的做共价化合物。共价化合物中只含有共价键，但只含共价键的物质不一定是共价化合物，如物质不一定是共价化合物，如O2、N2等单质中只含有共价键。等单质中只含有共价键。注：并不是所有的物质都含有化学键，例如：稀有气体注：并不是所有的物质都含有化学键，例如：稀有气体一、共价键一、共价键（一）定义：原子间通过共用
3、电子对所形成的相互作用叫做共价键。（一）定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。（二）本质：是在原子之间形成共用电子对。共价键形成的原因是（二）本质：是在原子之间形成共用电子对。共价键形成的原因是成键原子相互接近，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电成键原子相互接近，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。子形成共用电子对。（三）形成条件（三）形成条件：通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。(四四)表示方法表示方法1、用一条短线表示一对共用电子所形成的共价键，如、用一条短线表示一对
4、共用电子所形成的共价键，如H-H2、用、用“=”表示原子间共用两对电子所形成的共价键，如表示原子间共用两对电子所形成的共价键，如C=C3、用、用“”表示原子间共用三对电子所形成的共价键，如表示原子间共用三对电子所形成的共价键，如CC（五）类型（五）类型键键键键成键示意图(常见类型)原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”重叠对称类型轴对称镜面对称原子轨道重叠程度大小键的强度轨道重叠程度大，键的强度较大，键越牢固轨道重叠程度较小，键比较容易断裂，不如键牢固活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键；共价双键中一个键是键，另一个键是键；共价三键中一个键是键，另外两个键是键旋转情况以形成键的两个原子核的连
5、线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏键的结构以形成键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏键的结构存在情况能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中不能单独存在，必须与键共存，可存在于共价双键和共价三键中联系只有在形成键后，余下的p轨道才能形成键实例 CH4、OH- NN中既含有键，又含有键例例1.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是 ( )A.键是原子轨道以键是原子轨道以“头碰头头碰头”的方式相互重叠的方式相互重叠B.键的电子云形状与键的电子云形状与键的电子云形状相同键的电子云形状相同C.两个原子形成多个共价键时，两个原子形成多个共价键时，键只有
6、一个键只有一个D.形成共价键时原子轨道之间重叠程度越大，体系能量越低，键越稳定形成共价键时原子轨道之间重叠程度越大，体系能量越低，键越稳定课堂练习：课堂练习：B 例例2.某有机物的结构如下：某有机物的结构如下：则分子中有则分子中有 个个键，键， 个个键。键。答案：答案：7 3例例3.下列物质的分子中既有下列物质的分子中既有键又有键又有键的是键的是 ( ) A. H2S B. Cl2 C. CS2 D. H2O2C 例例4.(1)指出图中所示共价键的名称，并列举含有该共价键指出图中所示共价键的名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式。的一种物质，写出其分子式。共价键名称 举例 ， ， ，
7、 ， ， (2)某有机物分子的结构简式为 键，有 个键，有 种极性键， (填“有”或“没有”)非极性键。该分子中有 个s-p键，HClp-p键 Cl2s-s键，H2pz-pz键，N2py-py,键，N2824有有说明：（六）特征（六）特征特征特征概念概念作用作用存在情况存在情况饱和性饱和性每个原子所能形成的共价键的总数或每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的以单键连接的原子数目是一定的饱和性决定饱和性决定了分子的组了分子的组成成所有的共所有的共价键都具价键都具有饱和性有饱和性方向性方向性在形成共价键时，原子轨道重叠的越在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概
8、率越大，所多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性向形成，所以共价键具有方向性方向性决定方向性决定了分子的空了分子的空间结构。间结构。并不是所并不是所有共价键有共价键都具有方都具有方向性向性一般情况下，一般情况下，键比键比键牢固，但并不是所有分子中的键牢固，但并不是所有分子中的键都比键都比键牢固键牢固并不是所有的分子都含有并不是所有的分子都含有键键(1)乙烷分子由乙烷分子由7个个键构成；乙烯分子由键构成；乙烯分子由5个个键和键和1个个键构成；乙炔分
9、子由键构成；乙炔分子由3个个键和键和2个个键构成。键构成。(2)乙烯分子的碳原子采取乙烯分子的碳原子采取sp2轨道杂化，轨道杂化，2个碳原子各以个碳原子各以2个个sp2杂化轨道与氢原杂化轨道与氢原子形成子形成2个碳氢个碳氢键，而键，而2个碳原子之间又各以个碳原子之间又各以1个个sp2杂化轨道形成杂化轨道形成1个碳碳个碳碳键，键，除此之外，除此之外，2个碳原子中未参加杂化的个碳原子中未参加杂化的p轨道形成了轨道形成了1个个键，因此，乙烯的双键键，因此，乙烯的双键中有中有1个个键和键和1个个键。乙分子的碳原子采取键。乙分子的碳原子采取sp轨道杂化，轨道杂化，2个碳原子各以个碳原子各以1个个sp杂化
10、轨道与氢原子形成杂化轨道与氢原子形成1个碳氢个碳氢键，同时又各以其另一个键，同时又各以其另一个sp杂化轨道形成杂化轨道形成1个碳碳个碳碳键，除此之外，每个碳原子通过键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的个未参加杂化的p轨道形成了轨道形成了2个个键键 二、键参数二、键参数键能、键长与键角键能、键长与键角（一）键能：（一）键能：1.概念：气态分子中概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能。称为键能。2.条件和单位：键能通常是条件和单位：键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值，条件下的标准值，单位为单位为kJmol-1 3、
11、应用：、应用：（1）判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，）判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多，形成体系能量降低越多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固共价键的键能越大，共价键越牢固。 （2）判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，）判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。分子越稳定。例如分子的稳定性：例如分子的稳定性：HFHClHBrHI。 （3）利用键能计算反应热：）利用键能计算反应热：H=反应物的键能总和反应物的键能总和-生成物的键能总和
12、生成物的键能总和。4、测定方法：键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的、测定方法：键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的注：同种类型的共注：同种类型的共价键，键能大小价键，键能大小为：为：单键单键双键双键双键键长双键键长三键键长三键键长 （三）键角（三）键角1、概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。、概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。2、意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的、意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。重要参数，分子的许多性质都与键角有关。多原子分子的键角一定，表明共价键具
13、有方向性。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。3、常见分子的键角及分子空间结构：、常见分子的键角及分子空间结构：分子分子键角键角空间结构空间结构CO2（O=C=O）180直线形直线形H2O（H-O）105V形形(或称角形或称角形)NH3（N-H）107三角锥形三角锥形 P4 （P-P）60正四面体形正四面体形CH4（C-H）109 28正四面体形正四面体形4、测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的、测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得射线衍射实验获得答：答：答：答：答：答：小结：键参数对分子性质的影响：小结：键参数对分子性质的影响：n相同类型的共价化合物分子，成键原
14、子半径越相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定小，键长越短，键能越大，分子越稳定例例1.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是能够用键能的大小作为主要依据来解释的是( )A.常温常压下，氯气呈气态而溴单质呈液态常温常压下，氯气呈气态而溴单质呈液态B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸C.稀有气体一般难于发生化学反应稀有气体一般难于发生化学反应D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定空气中氮气的化学性质比氧气稳定D 例例2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.氯化氢的分子式是氯化氢的分子式是HCl而不是而不是H
15、2Cl,是由共价键的方向性决定的是由共价键的方向性决定的 B.CH4分子的空间结构是正四面体形，是由共价键的饱和性决定的分子的空间结构是正四面体形，是由共价键的饱和性决定的 C.电子云在两个原子核间重叠后，电子在两核间出现的概率增大电子云在两个原子核间重叠后，电子在两核间出现的概率增大 D.分子中共价键键长越长，键能越大，则分子越稳定分子中共价键键长越长，键能越大，则分子越稳定 C 例例3.能说明能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是分子中四个原子在同一平面的理由是( )A.任意两个键的夹角为任意两个键的夹角为120 B.BF键是非极性共价键键是非极性共价键C.三个三个BF键的键能相同键
16、的键能相同 D.三个三个BF键的键长相等键的键长相等A 例例4.(不定选不定选)键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A.键角是描述分子空间结构的重要参数键角是描述分子空间结构的重要参数B.因为因为H-O键的键能小于键的键能小于H-F键的键能，所以键的键能，所以O2、F2与与H2反应反应的能力逐渐增强的能力逐渐增强C.水分子可表示为水分子可表示为H-O-H,分子中的键角为分子中的键角为180D.H-O键的键能为键的键能为463kJmo1-1,即即18gH2O分解成分解成H2和和O2时，时，消耗的能量为消
17、耗的能量为2463kJAB 例例5.氰气的化学式为氰气的化学式为(CN)2,结构式为结构式为NC-CN,性质与卤素相性质与卤素相似。下列叙述正确的是似。下列叙述正确的是 ( )A.分子中既有极性键，又有非极性键分子中既有极性键，又有非极性键 B.分子中分子中NC键的键长大于键的键长大于C-C键的键长键的键长C.分子中含有分子中含有2个个键和键和4个个键键 D.不和氢氧化钠溶液发生反应不和氢氧化钠溶液发生反应 A 答案答案不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能 不一定大。如不一定大。如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，中氟原子的半径很小，因此键长比较短， 而两个氟原子形成共价键时，核距离很小，排斥力很大，而两个氟原子形成共价键时，核距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此即其键能不大，因此F2的稳定性差。的稳定性差。例例6.是否原子半径越小、键长越短，键能就越大，分子就越稳定是否原子半径越小、键长越短，键能就越大，分子就越稳定?例例7.键长短，键能就一定大，分子就一定稳定。（键长短，键能就一定大，分子就一定稳定。（ ）
