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1、1共价键共价键 分子的立体结构分子的立体结构 【学习目标学习目标】 1、认识共价键的主要类型 键和 键；会用电子式表示共价键的形成；理解共价键的形成条件及其本 质； 2、认识键能、键长、键角等概念，能用它们说明简单分子的某些性质；认识等电子原理，了解其应用。 3、认识共价分子立体结构的多样性和复杂性；初步认识价层电子对互斥模型，能用 VSEPR 模型预测简单 分子或离子的立体结构； 4、认识杂化轨道理论的要点，进一步了解有机化合物中碳的成键特征，能根据杂化轨道理论判断简单分 子或离子的构型，培养分析、归纳、综合的能力和空间想象能力；了解配位键、配位化合物的概念及表示方 法。【要点梳理要点梳理】
2、 【高清课堂：高清课堂：分子结构与性质#分子结构与性质】要点一：共价键 要点一：共价键 1、共价键的实质：共用电子对与原子核之间的静电作用使原子结合起来 说明：原子之间通过核间高概率出现的共用电子对所产生的强烈相互作用2、共价键形成过程的表示方法 说明：由于在化学反应中，一般是原子的最外层电子发生变化，所以，为了简便起见，我们可以在元素 符号周围用小黑点（或）来表示原子的最外层电子。这种式子叫做电子式例如： 说明：注意书写分子的电子式和分子形成过程的电子式的区别。 要点诠释：要点诠释：电子式的书写常见错误归纳（1）漏写没有参加成键的电子对（2）漏写或多加 及错写电荷数（3）漏标离子所带的电荷数
3、或与化合价混淆（4）将相同离子错误合并（5）电子式中微粒排列错误2（6）电子（电子对）排列错误（7）用电子式表示形成过程时错误化学方程式中的反应物与生成物之间用“”连接，而不用“”连接。3、共价键的特征 饱和性：是指每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，因为共价键是有原子轨道重叠 和共用电子形成的，而每个原子能提供的轨道和成单电子数目是一定的。 例如：当两个 H 原子结合成 H2分子后，不可能再结合第三个 H 原子形成“H3分子” 。同样，甲烷的化学式 是 CH4，说明碳原子最多能与四个氢原子结合。这些事实说明，形成共价键时，每个原子有一个最大的成键数， 每个原子能结合其他原子的数
4、目不是任意的。 方向性：是指一个原子与周围原子形成的共价键具有一定的方向，角度。这是由于原子轨道（S 轨道除 外）有一定的方向性，它和相邻原子的轨道重叠要满足最大重叠原理。 说明：共价键的方向性使共价分子都具有一定的空间构型。例如，在硫原子和氢原子结合生成 H2S 分子时， 因为硫原子的最外层两个不成对的 3p 电子的电子云互成直角，氢原子的 1s 电子云要沿着直角的方向跟 3p 电 子云重叠，这样 H2S 分子中两个共价键的夹角应接近 90 度。4、共价键的类型(1) 键：（以“头碰头”重叠形式）a、特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的图形不变，轴对称图形。b、种类：s
5、-s 键 s-p 键 p-p 键(2) 键：（以“肩并肩”重叠形式）特征：每个 键的电子云有两块组成，分别位于有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，这种特征称为镜像对称。说明：a、 键比 键强度大， 键易断裂。例如：烯烃比烷烃活泼。b、只有当两原子之间形成重键的时候才会出现 键；原子间多重健中只有一个 键其它均为 键。5、共价键的形成条件一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。如非金属气态氢化物、水、酸、非金属氧化物等物质中的元素都以共价键结合。共价键存在于非金属单质、共价化合物中，也可存在于离子化合物中（例如，氢氧化钠、过氧化钠、 硫酸钾等） 。说明
6、：电负性相同或相差很小的非金属元素原子之间形成共价键。一般成键原子有未成对电子(自旋相反)。成键原子的原子轨道在空间重叠。【高清课堂：高清课堂：分子结构与性质#键参数】要点二：键参数 、键能：气态基态原子形成mol 化学键所释放出的最低能量。通常取正值。单位：kJ/mol说明：键能越大，形成化学键放出的能量越大，化学键越稳定；含有该化学键的分子越稳定。例如：氢化物的稳定性 HFHClHBrHI3、键长：形成共价键的两原子间的核间距。单位：pm（pm10-12m）说明：键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定3、键角：多原子分子中的两个共价键之间的夹角。例如：CO2 结构为，键角为 180；为直
7、线形分子。H2O 键角 105；形CH4 键角 10928；正四面体注意：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定性；键长、键角决定了分子的空间构型。 要点诠释：要点诠释：共价键强弱的判断规律1、电子云的重叠程度不同键的强弱不同。例如： 键比 键强度大。2、原子间共用电子对越多，共价键越强。例如：碳碳键的键能乙烷为 348 kJ/mol，乙烯是615 kJ/mol，乙炔是 837 kJ/mol。3、成键原子半径之和越小，共价键越强。例如：已知 r(F)r(Cl)r(Br)r(I)，所以有下列共价 键的大小关系：HFHClHBrHI要点三：等电子原理等电子体概念：原子数相同
8、，价电子数也相同的微粒（等电子体结构相似、性质相似） 。如：CO 和 N2，CH4和 NH4+ 要点四、常见多原子分子的立体结构：CH4 NH3 CH2O CO2 H2O 原子数目化学式分子结构键角中心原子CO2 直线形180无孤对电子 3H2OV 形105有孤对电子CH2O平面三角形120无孤对电子 4NH3 三角锥形107有孤对电子5CH4 正四面体形10928无孤对电子【小结】同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型不同。所以多原子分子的立体结构不但与所连 原子数目有关，还与其他因素（比如中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目）有关【高清课堂：高清课堂：分子结构与性质#价层电子对互斥模
9、型】要点五、价层电子对互斥模型： 用中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目，预测分子的立体结构 价层电子对互斥模型认为分子的立体结构是由于分子中的价电子对（成键电子对和孤对电子对）相互排 斥的结果。中心原子价层电子对（包括成键电子对和未成键的孤对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何 构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型 这种模型把分子分为两类： 1、中心原子上的价电子都用于形成共价键（中心原子无孤对电子） 中心原子无孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥，且作用力相同，分子的空间 构型以中心原子为中心呈对称分布。如 CO2、CH2O、CH4、
10、HCN 等分子。它们的立体结构可用中心原子周围的原 子数来预测：ABn立体结构范例n=2直线形CO2 4n=3平面三角形CH2On=4正四面体形CH4 2、中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。 中心原子上有孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥、成键电子对与孤对电子对 间的相互排斥、孤对电子对与孤对电子对间的相互排斥。孤对电子要占据中心原子周围的空间，并参与互相 排斥，使分子呈现不同的立体构型 如 H2O 和 NH3，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，中心原子周围的 键+孤对电子数=4，所以 NH3与 H2O 的 VSEPR 理
11、想模型都是四面体形。因而 H2O 分子呈 V 型，NH3分子呈三角 锥形。 【小结】电子对的空间构型（VSEPR 理想模型）与分子的空间构型存在差异的原因是由于孤对电子没有参 与成键,且孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，要使电子对相互排 斥最小，那么 H2O 、NH3 、CH4分子相应的键角必然逐渐变大。 要点诠释：要点诠释：价层电子对互斥模型小结 1、同为三原子分子或四原子分子，其分子空间构型不同，是由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤 对电子对相互排斥，结果趋向尽可能彼此远离，以减小斥力。 排斥力：孤对电子对与孤对电子对孤对电子对与成键电子对成键电子对
12、与成键电子对 例如：H2O 和 NH3中心原子上分别有 2 对和 1 对孤对电子，跟中心原子周围的 键加起来都是 4，它们相 互排斥形成四面体。由于分子的中心原子上未成键的孤对电子对对成键电子对之间的排斥力较强，所以使 H2O 分子中 2 个 OH 键和 NH3分子中 3 个 NH 键的空间分布发生一点变化，它们的键角从 10928分别被压缩 到 105和 107。 2、应用 VSEPR 理论判断分子或离子的构型 对于一个 ABn型的共价型分子，中心原子 A 周围电子对排布的几何形状，主要取决于中心原子 A 的价电子 层中的电子对数（成键电子对数+孤对电子数） ，这些电子对的位置倾向于分离得尽
13、可能远，使它们之间的斥 力最小。根据中心原子的孤对电子对的数目及中心原子结合的原子的数目确定。 若中心原子周围的原子数与孤对电子对数之和分别为 2、3、4，则 VSEPR 理想模型（注：与分子的立体结 构不同）分别是直线形、平面形、四面体形，由于孤对电子对成键电子的斥力影响较大，所以含有孤对电子 对的分子中键角比理想模型的键角要小一些。 例如：NH3与 H2O 的 VSEPR 理想模型都是四面体形（10928） ，但分子的立体结构分别是三角锥形 （107） 、V 形（105）【高清课堂：高清课堂：分子结构与性质#杂化轨道理论】要点六、杂化轨道理论： 能量相近的原子轨道重新组合51、杂化的概念：
14、在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这 个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。特点：杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。2、甲烷分子的杂化轨道的形成：（sp3 杂化）甲烷分子的立体构型：空间正四面体，分子中的 CH 键是等同的，键角是 10928 中心原子价电子构型 C：2s22p2 碳原子的 4 个价层原子轨道是 3 个相互垂直的 2p 轨道和 1 个球形的 2s 轨道，用它跟 4 个氢原子的 1s 原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。鲍林提出杂化轨道理论：形成甲烷分子时，中心原子碳的 2s 和 2px、
15、2py、2pz四条原子轨道发生混杂，形成一组新的轨道， 即四个相同的 sp3杂化轨道，夹角 10928。这些 sp3杂化轨道不同于 s 轨道，也不同于 p 轨道。当碳原子 跟 4 个氢原子结合时，碳原子以 4 个 sp3杂化轨道分别与 4 个氢原子的 1s 轨道重叠，形成 4 个 CH 键，因 此呈正四面体的分子构型。3、其他形式的杂化：根据参与杂化的 s 轨道与 p 轨道的数目，除了有 sp3杂化轨道外，还有 sp2 杂化和 sp 杂化，sp2 杂 化轨道表示由一个 s 轨道与两个 p 轨道杂化形成的，sp 杂化轨道表示由一个 s 轨道与一个 p 轨道杂化形成的碳原子的 sp2 杂化（以乙烯
16、为例）乙烯的中心原子 C 在轨道杂化时，有 1 个 p 轨道未参与杂化，只是的s 轨道与 2 个p 轨道发生 杂化，形成 3 个相同的 sp2杂化轨道，sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点，杂化轨道间夹角为 120。杂化轨道与 2 个 H 原子和另外一个 C 原子形成 2 个 CH 键和 1 个 CC 键，未杂化 p 轨道垂直于 sp2杂化轨道所在平面，与另外的 C 原子形成 CC p 键。碳原子的 sp 杂化（以乙炔为例）乙炔的中心原子 C 在轨道杂化时，有 2 个 p 轨道未参与杂化，只是的s 与 1 个p 轨道发生杂化， 形成 2 个相同的 sp 杂化轨道，杂化轨道间夹角为 180。杂化轨道与 1 个
