化学第二章 1 共价键

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1、第二章 分子结构与性质 1 共价键铜梁中学 左先群课前预习内容 化学键：概念、存在范围、类型、与反 应本质的关系、用电负性判断类型 电子式：概念、各种微粒电子式的书写、 表示化合物的形成过程 共价键：定义、成键微粒、成键实质、 非极性键和极性键、形成共价键的条 件、本质、存在范围 共价化合物：定义、类型、极性分子与 非极性分子、表示形式（分子晶体 化学式或分子式、 原子晶体化学式 ）（1）两个成键原子均提供 原子 轨道形成的共价键相互 靠拢电子云 “ ”重叠形成H2 分子的 共价键H2分子 电子云 模型H2分子中的共价键s-s ？ 键头碰头s核间距离由小到大 能 量H2分子的形成过程：两个氢原

2、子的 1s电子的自旋方向相反，当它们相互靠 近时,两个原子核间的电子云密度变浓 ，两个原子组成的体系总能量变低，低 于两个氢原子能量之和.当两个氢原子 核间距离达到某一距离r0时，体系的总 能量达最低，表示在两个氢原子间生成 了稳定的共价键,形成了H2分子。当核间距离进一步缩短时，由于两 上带正电荷的氢原子核之间的强烈排斥 ，又使系统的能量升高。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，因而可以形象地说，核间电子好比在核间架 起一座带负电荷的桥梁，把带正电荷的两个原子核“黏结”在一起 了。若两个成键原子的电子自旋方向相同，当它们相互接近时， 原子间总是排斥作用占主

3、导地位，所以两个带有自旋方向相同的 电子的氢原子不可能形成氢分子。请分组讨论HCl和Cl2分子中共价键 的形成过程温馨提示：原子轨道重叠方式共用电子对最易出现的位置HCl中的HCl键H的 s轨道Cl的 p轨道“头碰头”重叠HCl 共价键（2）两个成键原子分别提供s轨道和p轨 道形成的共价键 s-p ？ 键Cl2分子中的ClCl键Cl的 p轨道Cl的 p轨道ClCl 共价键(3)两个成键原子均提供p原子轨道形成 的共价键“头碰头”重叠pp ？ 键N 1s2s2pN N思考： 当X方向的电子云以“头碰头” 的形式重叠之后，Y、Z方向的电子云 以什么形式去重叠？XYZXYZ探究N2分子共价键的形成过

4、程+IYXpYpY+IYZZPZPZ原子轨道在核间连线两侧进行重叠 “肩并肩”方式形成的共价键pp ？ 键从上述形成方式可知：共价键可以是 “头碰头”形成的，也可以是“肩并肩”形 成的。因此我们根据这种重叠方式的不 同，将共价键分成了 键、键一、共价键的类型（键、键） (一) 键 1、形成共价键的未成对电子的原子轨 道采用“头碰头”的方式重叠，这种共价 键叫键此键在两个原子核的连线上2、键的类型 根据成键电子原子轨道的不同 分为s-s键、s-p键、p-p键3、键的特征： (1)以形成化学键的两原子核的连线为轴 作旋转操作，共价键的电子云图形不变(即键沿着两个原子核的连线伸展) (2)形成键的原

5、子轨道重叠程度较大，故键有较强的稳定性 (通常两原子之间首先形成键) 4、键的存在：共价单键肯定是键；共价双键(或三键)中有键(通常只有 一个是键)(二) 键 1、键2、pp键的形成形成共价键的未成对电子的原子 轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种 共价键叫键P 轨道 “肩并肩”重叠键在两原子核 连线的两侧P 轨道3、键的特征 (1)每个键的电子云由两块组 成，分别位于由两原子核连线 构成的平面的两侧。(如果以它 们之间包含原子核平面为镜面 ，它们互为镜象，这种特征称 为镜像对称) (2)形成键时，电子云重叠程度比键小， 键没有键牢固 4、键的存在 键通常存在于共价双键和共价三键中请你总结：(

6、三) 键和键存在的一般规律 ： 1、共价单键为 键； 2、共价双键中有 个是 键， 有 个是 键 3、共价三键中有 个是 键， 另 个是 键 NN 形成的是 个 键和 个 键pp pp 1 2请指出C2H6 、C2H4的共价键类型及个数一 一 一 两键键重叠方式重叠程度对称情况键能参与成键轨道化学活泼性实例请你总结(四) 键和键的比较头碰头肩并肩大小沿键轴方向，圆柱 形对称通过含键轴的一 个平面，在两侧 镜像对称 大小ss sp pppp不活泼活泼（易反应）H2、HCl 、Cl2CH2=CH2价键轨道：由原子轨道相互重叠形成的键和键 总称为价键轨道。价键轨道是分子结构中的价键理论中 最基本的组

7、成部分。(五)请你了解这个概念：(六)共价键的特征实验事实: H、Cl都只有一个未成对电 子，因而只能形成H2、HCl、Cl2，而不 能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。N原子p能 级上有三个未成对电子，故N可形成三个 共价键，如NH3 1、共价键的饱和性共价键的饱和性决定了共价化合物的 分子组成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，便可和几个自旋方 向相反的电子配对成键，形成几个共价键 ，这就是共价键的“饱和性”实验事实: 共价键形成时，两个参与成键的原 子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向 重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出 现概率越多，形成的共价键越牢固。

8、共价键的方向性决定了分子的空间构型2、共价键的方向性同种分子中(如HX)成键原子电子云(原子轨 道)重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子 结构越稳定。如HX的稳定性：HFHClHBrHI电子所在的原子轨道都有一定的形状， 所以要取得最大重叠，共价键必然有方向 性。(六)共价键的特征共价键具有饱和性和方向性共价键的饱和性决定了共价化合物的 分子组成共价键的方向性决定了分子的空间构型当成键电子的电子云重叠程度越大 ，形成的键越牢固（七）共价键强弱的判断 1、由原子半径和共用电子对数判断：成键原 子的原子半径越小，共用电子对数越多，则 共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳 定。 如原子半径：HFH

9、ClHBrHI 稳定性：HFHClHBrHI 2、由键能判断：共价键键能越大，共价键越 牢固，破坏共价键消耗的能量越多 3、由键长判断：共价键的键长越短，共价键 越牢固，破坏共价键消耗的能量越多 4、由电负性判断：元素的电负性越大，该元 素的原子对共用电子对的吸引力大，形成的 共价键更稳定。二、共价键的键参数（一）键长分子内中两个成键原 子的核间距离称为键长（形成共价键 的两个原子之间的核间距）键能、键长、键角共价键的键参数是说明共价键 性 质的重要数据1、键长的大小与原子的 大小、原子 以及 的性质（单键、双键、叁 键、键级、共轭等）因素有关。一般来说：d(CC)d(C=C)d(CC)d(H

10、I)d(HBr)d(HCl)d(HF) CO分子中的C=O键介于碳碳双键和碳碳 叁键之间 O2、O2、O2、O22中的氧氧键依次 增长半径 核电荷数化学键2、键长对分子稳定性的影响稳定性指分子受热是否发生分解 的性质，是热稳定性 一般来说，键长越短，键的强度越 ， 键越 ，分子越 ；键长越长，键的强度越 ，键 越 ，分子越 。大 牢固稳定 小 不牢固不稳定键长是衡量共价键 性的 一个重要参数稳定3、了解：共价半径共价键的键长 可以分解成键合原子的共价半径（这个 半径是个测定值，不是该原子的原子 半径）之和。（因成键时原子轨道发生重叠， 键长 成键原子的原子半径之和）小于（二）键能气态基态原子形

11、成1mol化学键 的 最低能量常温下基态化学键 成气态原子 所需要的能量即：拆开1mol键需要吸收的能量(或生成 1mol的键放出的能量) 释放分解1、了解：对于双原子分子，键能就是键解离能对于多原子分子，断开其中一个键并 不得到气态自由原子，这时所断开键的能 量会不相同，故只能得到平均值。因此在 比较键能数据的大小时，一定要有可比 性。 如我们通常比较HX键(结构相似的分子 中，化学键能越大，分子越稳定)2、键能的单位为： ， 常用 表示。键键能 (kJmol1)键键能(kJmol1)键键能(kJmol1)键键能(kJmol1)HH436.0FF157CC347.7NN193OO142ClC

12、l242.7C=C615N=N418O=O497.3Br Br193.7CC812NN946CH413.4II152.7CO351NO176OH462.8HF568C=O745N=O607HCl431.8HBr366HI298.7NH390.8kJmol1 EAB3、键能越小，键越 ，含有该键的 分子越 ，受热 生分解如NN的键能为946kJmol1，氧分子里的 键能493kJmol1，故空气中N2比O2稳定。键能为衡量共价键 的参数不稳定 不牢固越易键能越 ，即形成化学键时 的 能量越 ，形成的化学键 .稳定性大释放 多越牢固（三）键角原子分子中原子核的连线的夹角， 即分子中 与 之间的夹角

13、。 例：H2O中两个OH之间的夹角为10430 ，折线形； CO2中两个C=O键成直线，夹角为180，直线形； 甲烷分子中的CH键夹角为109 28，正四面体形； NH3键角107 ，三角锥形。多 共价键共价键1、共价分子中含有两个以上的共价键才 可以形成键角。象HCl分子中无键角之 说。 2、键角的大小严重影响分子的许多性质 ，例如分子的极性，从而影响其溶解性， 熔、沸点等 3、多原子共价化合物中共价键形成键角 ，表明共价键具有方向性。键角是描述共 价化合物立方体结构的重要参数。 (键角 对分子的极性判断也十分重要。判断立体 结构中正负电荷的重心是否重合)键长与键角一起决定该分子的空间构型、

14、 键长和键能一起决定该分子的稳定性五、特殊的共价键配位键 1、定义： 共用电子对由某原子(或离子)单 方面提供与另一原子(或离子)共用所形成的 特殊共价键 2、理解：一方提供共用电子对，一方提供 电子对活动的空间 3、存在：NH4、H3O、含多个O的含氧酸 根在NH4中的4个NH的键长、键能均相 等，键角也相等，故NH4为空间正四体。 4、表示方法：用“”表示。箭头指向提供 空间的一方六、等电子原理及应用 1、等电子原理的基本观点2、等电子体原子总数相同、价电子总数相同的分 子或离子具有相似的化学键特征，它们的 许多性质是相近的，立体构型相同。此原 理称为等电子原理。满足等电子原理的分子互称为等电子体。 注意：等电子体的价电子总数相同、而组 成原子的核外电子总数不一定相等。3、CO分子和N2分子具有相同的原子总 数、相同的价电子数，是等电子体，其性 质对比如下：分子熔点/ 沸点/在水中的溶 解度