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1、第二章 分子结构与性质,第一节 共价键,1、化学键的定义。,相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键。,2、化学键的种类。,离子键：,使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。,共价键：,原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。,判断依据：活泼的金属元素和活泼非金属元素，或者带正、负电荷的原子团之间形成离子键；非金属元素之间形成共价键。,两种成键元素间的电负性差值1.7,它们之间通常形成离子键;反之,形成的共价键。,分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？,共价键,极性键：,非极性键：,共用电子对偏移的共价键。,共用电子对不偏移的共价键。,3、化合物的分类。,离子化合物：,共价化合物：,含有离子
2、键的化合物。,所含的化学键全部是共价键的化合物。,4、电子式,用“”或者“X”来表示原子或分子最外层电子的方法。,练习：,H2 HCl Cl2 NaBr,HClO H2O2 NaOH NH4Cl,写出以下物质的电子式。,学与问,你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？,1、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”。H 原子、Cl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H3、H2Cl、Cl3分子,为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？,一、共价键,氢原子形成氢分子的电
3、子云描述,键,s-s键,1、键,2、共价键的形成,“头碰头”式,1S,1S,电子云重叠,HH共价键,氢原子形成氢分子的电子云描述,(1)键,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。,价键理论的要点,1.电子配对原理,2.最大重叠原理,两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。,两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。,(a)s-s 键的形成,(1)键的形成,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
4、的图形不变，这种特征称为轴对称。,ClCl的p-p键的形成,HCl的s-p键的形成,形成氯化氢分子的电子云描述,形成氯气分子的电子云描述,p-p键的形成,“肩并肩”式,(2)键,互相靠拢,电子云重叠,键的电子云,小结：共价键按电子云重叠方式分为：,键, 头碰头,键, 肩并肩,共价单键都是键,键比键重叠程度更大,(2)键的形成,电子云重叠,键的电子云,键的电子云由两块组成，分别位于由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，这种特征为镜像对称。,小结,沿轴方向 “头碰头”,平行方向 “肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大， 不易断裂,强度较小，易断裂,共价单键是键
5、，共价双键中一个是 键，另一个是键，共价三键中一个是键，另两个为键。,因而含有键的化合物与只有键的化合物的化学性质不同，如我们熟悉的乙烷和乙烯的性质不同。,以上由原子轨道相互重叠形成的键和键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。,3、由原子轨道相互重叠形成的键和 键总称价键轨道。,科学探究,1.已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图2-2、图2-3，通过画图来描述吗？(提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键。,N2中p-p键和p-p键的形成过程,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
6、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：,0.9 3.0,2.1 3.0,2.5 3.5,2.1,0.9,1.0,离子,共价,3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个键和几个键组成？,乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个键和1个键组成；乙烯分子中由3个键和2个键组成。,小 结,(1)共价键的形成条件,(2)共价键的本质,(3)共价键的特征,成键原子要有未成对电子，且自旋方向相反，可通过共用电子对达各自稳定结构；,成键原子的原子轨道在空间上发生重叠 。,当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，两原子核间的电子云密度增加，体系能量
7、降低。,饱和性；方向性。,(4)共价键的类型,键：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，这种特征称为轴对称。如H-H键。,类型：ss键 、sp键、pp键等。,特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。,键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。,特点：头碰头、电子云为轴对称，键强度大，不易断裂。,(6)判断共价键类型规律,共价单键是键； 共价双键中有一个是键，另一个是键； 共价三键中有一个是键，另两个是键。,(5) 价键轨道,由原子轨道相互重叠形成的键和键 。,练习,1.关于乙醇分子的说法正确的是（ ） A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键 C.分
8、子中只含键 D.分子中含有1个键,C,7,3,二、键参数键能、键长和键角,键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。,键能越大，化学键越稳定。,破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。,应用：计算化学反应的反应热。,H=反应物键能总和-生成物键能总和,某些共价键键能/kJmol-1,表2-1,问题,规律: 键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,练习: 由下表的数据判断,下列分子的稳定性： A.Cl2, Br2, I2 B.NH3 , H2O,例题,根据表2-1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2（蒸气）反应，分别生成2molHCl和2mol
9、HBr分子，哪个反应放出的能量多？,H2 + Cl2 = 2HCl H=436.0kJmol-1 + 242.7kJmol-1 2431.8kJmol-1 = 184.9kJ,H2 + Br2 = 2HBr H=436.0kJmol-1 + 193.7kJmol-1 2366kJmol-1 = 102.7kJ,某些共价键键能(kJ/mol)键长/pm (1pm=10-12m),表2-2,2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。,讨论：对比表2-1和表2-2找出键长与键能及稳定性的关系。,规律:键长越短,一般键能越大，化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,
10、练习:由下表的数据判断,下列分子的稳定性 A.H2 , Cl2 B.HCl, HBr ,HI,思考与交流, N2、O2、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？ 通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。,3、键角：两个共价键之间的夹角称为键角。,键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关。,键角决定分子的空间构型。,H2O 105,NH3 107,CO2 180,CH4 10928,观察P32页中表2-3的数据
11、,从表中可以看出，CO分子与N2分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。,表2-3 CO分子和N2分子的某些性质,等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的分子。,等电子体原理：原子总数、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。,三、等电子原理,(物理性质),例举一些常见的等电子体：,SO2,O3,NO2-,SO3,NO3-,SiO32-,C6H6,B3N3H6,NO2,-NO2,N2,CO,C22-,CO2,N2O,CS2,NH3,H3O+,CH4,NH4+,CN,AlO2-,练习 原子数相同，最外层电子总数
12、相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。,（1）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 。 （2）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。,N2O,CO2,N2,CO,SO2,O3,1、下列说法中，错误的是( ) .键长越长，化学键越牢固 .成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 .对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定 .原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键,练习,A,2、能够用键能解释的是( ) .氮气的化学性质比氧气稳定 .常温常压下，溴呈液体，碘为固体 .稀有气体一
13、般很难发生化学反应 .硝酸易挥发，硫酸难挥发,A,练习,课 堂 小 结,二、键参数键能、键长和键角,键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。,键能越大，化学键越稳定。,键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。,键长越短，键能越大，化学键越稳定。,键角：两个共价键之间的夹角。,破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。,应用：计算化学反应的反应热。,H=反应物键能总和-生成物键能总和,课 堂 小 结,等电子体： 原子总数、价电子总数相同的分子。,等电子体原理： 原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,三、等电子原理,科学视野：用质谱仪测定分子
14、结构,现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的结构。例如，图27的纵坐标是相对丰度(与粒子的浓度成正比)，横坐标是粒子的质量与电荷之比(me)，简称质荷比。化学家通过分析得知，me92的峰是甲苯分子的正离子(C6H5CH3)，me91的峰是丢失一个氢原子的的C6H5CH2 ，me65的峰是分子碎片因此，化学家便可推测被测物是甲苯。,质谱仪测定分子结构,
