1、2021新教材高中化学第二章分子结构与性质-课件-人教版选择性必修201 共价键共价键02 键参数键参数键能、键长与键角键能、键长与键角化学键：使离子相结合或原子相结合的 通称为化学键。作用力作用力化学键的类型：、。共价键共价键离子键离子键金属键金属键配位键配位键化学键的存在范围：只存在于 之间。间不存在化学键。相邻的原子或离子相邻的原子或离子分子分子1、共价键的定义 间通过 所形成的 叫做共价键。相互作用相互作用原子原子共用电子对共用电子对2、共价键的本质 共价键的本质是在原子之间形成 。共价键形成的过程是 相互接近，原子轨道发生 ，自旋方向的未成对电子形成共用电子对。共用电子对共用电子对成
2、键原子成键原子重叠重叠HHH1S 原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，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。HHs-s 键键H2中的共价键称为键。H2中的键是由两个s轨道重叠形成的。键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。HClHCl1S1S2S2P3S HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。HCls-p 键键ClClClCl 1S2S2P 1S2S2P3S3P Cl2中的共价键是由2个氯原子
3、各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。ClClp-p 键键 p轨道与p轨道除了能形成键外，还能形成键。键的特征是两个原子轨道以平行或“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。每个键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。1S2S2PNNNNN 共价键类型共价键类型键键键键原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”重叠原子轨道重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处不重叠原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小活泼性不活泼活泼1、共价键的饱和性 按照共用电子对理论，一个原子有几个 ，便可和几个 的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。未成对电子
4、未成对电子自旋方向相反自旋方向相反2、共价键的方向性 在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性。1、概念：形成1 mol化学键释放的 。键能通常取正值，单位是kJ/mol。气态基态原子气态基态原子最低能量最低能量2、键能的应用 判断共价键的稳定性。共价键的键能越大，共价键越稳定。判断分子的稳定性。一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如：HFHClHBrHI1、概念：形成共价键的两个原子的 。原子核间的距离原子核间的距离短短2、键长与键的稳定性的关系：键长越 ，往往键能 越 ，共
5、价键越 。大大稳定稳定1、概念：两个 之间的夹角。共价键共价键2、意义：键角可反映分子的 ，是描述分子立体结构的重要参数，可进一步帮助我们判断分子的极性。立体构型立体构型3、常见分子的键角第二节 分子的空间结构01分子结构的测定分子结构的测定02 多样的分子空间结构多样的分子空间结构03 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型04 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介许多现代仪器和方法可测定分子结构，如 、晶体X射线衍射等。红外光谱可以测定分子中含有哪些化学键或 。红外光谱红外光谱官能团官能团化学式化学式电子式电子式结构式结构式键角键角比例模型比例模型球棍模型球棍模型空间结构空间结构CO2H2O10
6、5180180直线形直线形化学式化学式CH2ONH3电子式结构式键角120107比例模型球棍模型空间结构平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形化学式化学式CH4电子式结构式键角比例模型球棍模型空间结构正四面体形正四面体形10928 价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”的结果。分子中的价层电子对包括 电子对和中心原子上的 ，多重键只计其中键的电子对，不计键电子对。键键相互排斥相互排斥孤电子对孤电子对（1）a表示中心原子的价电子数。对主族元素，a=最外层电子数；对于阳离子，a=价电子数-离子电荷数；对于阴离子，a=价电子数+|离子电荷数|。（2）x表示与中心原子结合的
7、原子数。（3）b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子=8-该原子的价电子数。1、中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。ABnn=2n=3n=4价层电子对数电子对排布方式VSEPR模型名称实例CO2BF3CH4 234直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形2、中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于 形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心 原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的空间结构。化学式化学式含孤电子的含孤电子的VSEPR模型模型分子或离子分子或离子的空间结构的空间结构分子或离子的分子或离子的空间结构名
8、称空间结构名称H2ONH3HCNV形形三角锥形三角锥形直线形直线形化学式化学式含孤电子的含孤电子的VSEPR模型模型分子或离子分子或离子的空间结构的空间结构分子或离子的分子或离子的空间结构名称空间结构名称H3O+SO2三角锥形三角锥形V形形 ABm型分子或离子的价层电子对数利用上式计算A原子价层电子对数时，需注意：(1)氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子。(2)卤素原子作为中心原子A时提供7个价电子，作为配 位原子B时提供1个价电子。(3)若为分子，电荷数为0；相近相近相等相等能量相同能量相同杂化类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s
9、轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目杂化轨道间的夹角空间结构名称实例CO2、C2H2BF3、CH2OCH4、CCl42 23 34 418012010928直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形 在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化(双原子分子中，不存在杂化过程)。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下:1.轨道杂化与杂化轨道2.对杂化过程的理解对杂化过程的理解 3.杂化类型的判断 因为杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个键，故有下列
10、关系:杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO20+2=2spCH2O0+3=3sp2CH40+4=4sp3SO21+2=3sp2NH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3例题.根据价层电子对互斥模型及原子杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为()A.直线形sp杂化 B.平面三角形sp2杂化 C.三角锥形sp2杂化 D.三角锥形sp3杂化答案:D解析:判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，根据原子杂化轨道
11、理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，NF3分子的空间结构为三角锥形，类似于NH3。例题.在BrCH=CHBr分子中，CBr键采用的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p答案:C解析:分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5，4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。第三节 分子结构与物质的性质01共价键的极性共价键的极性02 分子间的作用力分子间的作用力03 分子的手性分子的手性发生偏移发生偏移不不偏移偏移不重合不重合重合重合分子极性的判断方法1化合价法判断 ABn型分子中，若中心原子A的化合价的绝对值
12、等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，否则为极性分子。2根据键的极性、分子立体构型判断类型类型实例实例键的极性键的极性立体构型立体构型分子极性分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子 键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如，羧酸是一大类含羧基的有机酸。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸羧酸pKa丙酸（
13、C2H5COOH）4.88乙酸（CH3COOH）4.76甲酸（HCOOH）3.75氯乙酸（CH2ClCOOH）2.86二氯乙酸（CHCl2COOH）1.29三氯乙酸（CCl3COOH）0.65三氟乙酸（CF3COOH）0.23 三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性 氯的电负性，F-C的极性 Cl-C的极性，使F3C-的极性 Cl3C-的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更容易电离出氢离子。烃基（符号R-）是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越 ，羧酸的酸性越 。大于大于大于大于大于大于小小弱弱例题.下列叙述中正确的是()A以非极性键结合起来的双原子分
14、子一定是非极性分子 B以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C非极性分子只能是双原子单质分子 D非极性分子中，一定含有非极性共价键答案:A解析:对于抽象的选择题可用反例法，以具体的物质判断正误。A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的立体构型对称，正负电荷中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，某些共价化合物如C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2、。1、概念：降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着 ，称为范德华力。2、影响范德华力的因
15、素：一般来说，组成和结构相似的物质，随着 的增大，范德华力逐渐增强；相互作用力相互作用力相对分子质量相对分子质量 相对分子质量相同或相近时，分子的极性 ，范德华力越大。越大越大 分子组成相同但结构不同的物质（即为同分异构体），分子的对称性 ，范德华力越小。越强越强 3、范德华力对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的 等物理性质。范德华力越 ，物质的熔、沸点越 。熔、沸点熔、沸点大大高高 1、形成：由已经与_的原子形成共价键的_（如水分子中的 ）与另一个电负性很大的原子（如水分子中的 ）之间形成的作用力。电负性很大电负性很大氢原子氢原子氢氢氧氧 2、表示方法AHB A、B为电负性很强的原子，一
16、般为N、O、F三种元素的原子；A、B可以相同，也可以不同 3、本质与特征 本质：是 作用，比化学键的键能小12个数量级，是一种比范德华力 的分子间作用力。特征：具有一定的_性和_性。静电吸引静电吸引强强方向方向饱和饱和 4、氢键的类型 分子内氢键；分子间氢键 5、氢键对物质性质的影响 氢键对物质熔、沸点的影响 分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较 的熔、沸点。高高 AA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。互为同
17、分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。氢键对物质溶解度的影响 如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度 。如NH3与H2O间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。相似相溶规律 非极性溶质一般能溶于_溶剂，极性溶质一般能溶于_溶剂。如蔗糖和氨_溶于水，_溶于四氯化碳。萘和碘_溶于四氯化碳，_溶于水。非极性非极性极性极性易易难难易易难难例题.下列无机含氧酸分子中，酸性最强的是()AHNO2 BH2SO3 CHClO3 DHClO4答案:D解析:四种含氧酸的非羟基氧原子数分别为1、1、2、3，故HClO4酸性最强。例题.下列叙述正确的是()AF2
18、、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关 BH2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高 C稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大 D干冰汽化时破坏了共价键答案:A解析:A项，从F2I2，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高；B项，H2O分子之间有氢键，其沸点高于H2S；C项，稀有气体分子为单原子分子，分子之间无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构(He为2个)；D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。1、手性异构体：具有完全相同的_和_ _的一对分子，如同左手和右手一样互为_，却在三维空间里不能_，互称手性异构体。2、手性分子：有_的分子。组成组成原子排列原子排列镜像镜像叠合叠合手性异构体手性异构体3、手性碳原子：连接四个 的原子或基团的碳 原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有 机物，是因为其含有手性碳原子。互不相同互不相同例题.下列分子为手性分子的是()答案：B解析：B项乳酸分子的中间碳原子连CH3、H、OH、COOH四种不同的原子或原子团，是手性分子。
