选修三共价键课件

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 1 1、化学键的定义。、化学键的定义。 使离子相结合或原子相结合的作用力叫做化学键。使离子相结合或原子相结合的作用力叫做化学键。 2 2、化学键的种类。、化学键的种类。 离子键：离子键： 使阴、阳离子结合成化合物的使阴、阳离子结合成化合物的静电静电作用。作用。 共价键：共价键： 原子之间通过原子之间通过共用电子对共用电子对所形成的相互作用。所形成的相互作用。 判断依据：判断依据：活泼的金属元活泼的金属元 素和活泼非金属元素，或素和活泼非金属元素，或 者带正、负电荷的原子团者带正、负电荷的原子团 之间形成离子键；非金属之间形

2、成离子键；非金属 元素之间形成共价键。元素之间形成共价键。 两种成键元素间两种成键元素间 的电负性差值的电负性差值 1.7,1.7,它们之间通它们之间通 常形成离子键常形成离子键; ;反反 之之, ,形成的共价键。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？分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？ 共价键共价键 极性键：极性键： 非极性键：非极性键： 共用电子对偏移的共价键。共用电子对偏移的共价键。 共用电子对不偏移的共价键。共用电子对不偏移的共价键。 3 3、化合物的分类。、化合物的分类。 离子化合物：离子化合物： 共价化合物：共价化合物： 含有离子键含有离子键的化合物。

3、的化合物。 所含的化学键所含的化学键全部是共价键全部是共价键的化合物。的化合物。 4 4、电子式、电子式 用用“”或者或者“X”X”来表示原子或分子来表示原子或分子最外层电子最外层电子的方的方 法。法。 练习：练习： H H2 2 HCl Cl HCl Cl2 2 NaBr NaBr HClO HClO H2O2 NaOH NHNaOH NH4 4ClCl 写出以下物质的电子式。写出以下物质的电子式。 学与问学与问 你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？ OH Cl H O O H Na O H + - N H HH H Cl - + H HHH + Cl

4、 Cl Cl Cl + H HCl + Cl Na Br - + Na Br + 1电子配对原理：电子配对原理：两原子各自提供两原子各自提供1 1个自旋方个自旋方 向相反的电子彼此配对。向相反的电子彼此配对。 按照共价键的共用电子对理论，一个原子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有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电 子配对成键，即子配对成键，即原子成键的总数是一定的原子成键的总数是一定的，共共 价键数价键数=未成对电子数未成对电子数，这就是共价键的，这就是共价键的“饱和饱和 性性”。H 原子、原子、Cl原子都只有一个未成对电子，原子都只有一个未成

5、对电子， 因而只能形成因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成分子，不能形成H3、 H2Cl、Cl3分子分子 为什么不可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？分子的形成？ 一、共价键理论一、共价键理论 2、 两个原子轨道两个原子轨道重叠部分越大重叠部分越大， 两核间电子的概率密度越大，形成的两核间电子的概率密度越大，形成的 共价键越牢固共价键越牢固，分子越稳定。成键的，分子越稳定。成键的 两个原子轨道必须按照一定方向重叠，两个原子轨道必须按照一定方向重叠， 以满足最大程度重叠，这叫共价键的以满足最大程度重叠，这叫共价键的 方向性方向性 HH HH 氢原子形成氢分子的电子云描

6、述氢原子形成氢分子的电子云描述 键键 HH s-ss-s键键 1S1S1S1S 互相靠拢互相靠拢电子云重叠电子云重叠HH共价键共价键 氢原子形成氢分子的电子云描述氢原子形成氢分子的电子云描述 键的特征：键的特征： 电子云为轴对称，电子云为轴对称，即是以形成化学键的两个原子核的即是以形成化学键的两个原子核的 连线为轴作旋转操作，连线为轴作旋转操作， 键电子云的图形不变。键电子云的图形不变。 (1)(1)键键 电子云在两个原子核间重叠，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，核间电子带负电，因而可以形象的说，核间

7、电 子好比在核间架起一座带负电的桥梁，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把带正电的两个原子核“黏结黏结”在一起在一起 了。了。 相互靠拢相互靠拢 (a)s-s 键的形成键的形成 (1)键的形成键的形成 键的键的特征特征：以形成化学键的两原子核的：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，这种特征称为形不变，这种特征称为轴对称。轴对称。 H Cl HCl ClClClCl的的p-pp-p键的形成键的形成 H HClCl的的s-ps-p键的形成键的形成 ClCl ClCl 形成氯化氢分子的电子云描述形成氯化氢分

8、子的电子云描述 1S1S3P3PH HClCl共价键共价键 3P3P3P3P ClClClCl共价键共价键 形成氯气分子的电子云描述形成氯气分子的电子云描述 键的种类：键的种类： 根据形成根据形成键的轨道不同可分为键的轨道不同可分为 S SS S键键、S SP P键键、P PP P键键等。等。 p-pp-p键的形成键的形成 (2)(2)键键 互相靠拢互相靠拢电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云 P PP P 键的种类：键的种类： 根据形成根据形成键的轨道不同可分为键的轨道不同可分为 P PP P键键、P Pd d键键、d dd d键键等等。等等。 键的特征：键的特征： (1)(1)电子云为

9、镜像电子云为镜像，即是每个，即是每个键的电子云由两块组键的电子云由两块组 成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧。成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧。 (2)(2)不稳定不稳定, ,容易断裂容易断裂。 小结：小结：共价键按共价键按电子云重叠方式电子云重叠方式分为分为： 键键 头碰头头碰头 键键 肩并肩肩并肩 共价单键都是共价单键都是键键 键比键比键重叠程度更大键重叠程度更大 (2)键的形成键的形成 电子云重叠电子云重叠 键的电子云键的电子云 键的键的电子云由两块组成，分别位于由两原子电子云由两块组成，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核构成平面的两侧，如果以它们之

10、间包含原 子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特 征为征为镜像对称。镜像对称。 未成对电子的未成对电子的 电子云相互靠拢电子云相互靠拢 小结小结 项项 目目 键型键型 键键 键键 成键方向成键方向 电子云形状电子云形状 牢固程度牢固程度 成键判断成键判断 规律规律 沿轴方向沿轴方向 “头碰头头碰头” 平行方向平行方向 “肩并肩肩并肩” 轴对称轴对称镜像对称镜像对称 强度大，强度大， 不易断裂不易断裂 强度较小，易强度较小，易 断裂断裂 共价单键是共价单键是键，共价双键中一个是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，另一个是键，共价三键中一个键，共价三键中一个

11、 是是键，另两个为键，另两个为键。键。 因而含有因而含有键的化合物与只有键的化合物与只有键的化合物的化学性质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。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以上由原子轨道相互重叠形成的 键和键和键总称键总称价键轨道，价键轨道，是分子结构的是分子结构的 价键理论中最基本的组成部分。价键理论中最基本的组成部分。 3 3、由原子轨道相互重叠形成的、由原子轨道相互重叠形成的键和键和 键总称价键轨道。键总称价键轨道。 1.1.已知氮分子的共价键是三键，你能模仿已知氮分子的共价键是三键，你能模仿 图图2-12-1、图、图2

12、-22-2、图、图2-32-3，通过画图来描述吗？，通过画图来描述吗？ ( (提示：氮原子各自用三个提示：氮原子各自用三个p p轨道分别跟另轨道分别跟另 一个氮原子形成一个一个氮原子形成一个键和两个键和两个键。键。 zz yy x N N z y N2中中p-p键和键和p-p键的形成过程键的形成过程 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呢成共价键而形成离子键呢?你能从原子的电你能从原子的电 负性差别来理解吗负性差别来理解吗?讨论后请填写表讨论后请填写表2

13、-2： 原子原子 Na Cl H Cl C O 电负性电负性 电负性之电负性之 差差(绝对值绝对值) 结论结论:当原子的电负性相差很大，化学反应形成当原子的电负性相差很大，化学反应形成 的电子对不会被共用，形成的将是的电子对不会被共用，形成的将是_键键;而而 _键是电负性相差不大的原子之间形成的化键是电负性相差不大的原子之间形成的化 学键。学键。 0.9 3.02.1 3.02.5 3.5 2.10.91.0 离子离子 共价共价 3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有 几个几个键和几个键和几个键组成？键组成？ 乙烷分子中由乙烷分子中由7个个键组成；乙烯分子

14、中由键组成；乙烯分子中由5 个个键和键和1个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由3个个键键 和和2个个键组成。键组成。 小小 结结 (1)(1)共价键的形成条件共价键的形成条件 (2)(2)共价键的本质共价键的本质 (3)(3)共价键的特征共价键的特征 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；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，原子轨道发生当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠重叠 ， 自旋方向相反的未成对电子形成共用电子

15、对，两原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，体系能量降低。子核间的电子云密度增加，体系能量降低。 饱和性；方向性。饱和性；方向性。 (4)(4)共价键的类型共价键的类型 键：键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋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，这种特征称为转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为 轴对称。如轴对称。如H-HH-H键。键。 类型：类型：s sss键键 、s spp键键、p ppp键键等。等。 特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。 键：键：由两个原子的由

16、两个原子的p p电子电子“肩并肩肩并肩”重叠形成。重叠形成。 特点：头碰头、特点：头碰头、电子云为轴对称，键强度大，不易电子云为轴对称，键强度大，不易 断裂。断裂。 (6)(6)判断共价键类型规律判断共价键类型规律 共价单键是共价单键是键；键； 共价双键中有一个是共价双键中有一个是键，另一个是键，另一个是键；键； 共价三键中有一个是共价三键中有一个是键，另两个是键，另两个是键。键。 (5) (5) 价键轨道价键轨道 由原子轨道相互重叠形成的由原子轨道相互重叠形成的键和键和键键 。 1.关于乙醇分子的说法正确的是（关于乙醇分子的说法正确的是（ ） A.分子中共含有分子中共含有8个极性键个极性键

17、B.分子中不含非极性键分子中不含非极性键 C.分子中只含分子中只含键键 D.分子中含有分子中含有1个个键键 C 73 二、键参数二、键参数键能键能、键长键长和和键角键角 键能：键能：气态基态气态基态原子形成原子形成1mol1mol化学化学 键键释放释放的最低能量。的最低能量。 键能越大，化学键越稳定。键能越大，化学键越稳定。 破坏破坏1mol1mol化学键形成气态基态原子化学键形成气态基态原子 所需的最低能量。所需的最低能量。 应用：应用：计算化学反应的反应热。计算化学反应的反应热。 H=H=反应物键能总和反应物键能总和- -生成物键能总和生成物键能总和 某些共价键键能某些共价键键能/kJ/k

18、Jmolmol-1 -1 键键键能键能键键键能键能 F-FF-F157157N NO O176176 Cl-ClCl-Cl242.7242.7N NO O607607 Br-BrBr-Br193.7193.7O OO O142142 I-II-I152.7152.7O OO O497.3497.3 C-CC-C347.7347.7C CH H413.4413.4 C=CC=C615615O OH H462.8462.8 CCCC812812N NH H390.8390.8 C CO O351351H-FH-F568568 C CO O745745H-ClH-Cl431.8431.8 N NN

19、N193193H-BrH-Br366366 N NN N418418H-IH-I298.7298.7 NNNN946946H-HH-H436436 表表2-12-1 问题问题 (1)(1)键能是共价键强度的一种标度，键能的键能是共价键强度的一种标度，键能的 大小与键的强度有什么关系大小与键的强度有什么关系? ? (2)(2)键能与化学反应的能量变化有什么联系键能与化学反应的能量变化有什么联系 ? ?怎样利用键能的数据计算反应的热效应怎样利用键能的数据计算反应的热效应? ? 规律规律: : 键能越大键能越大, ,化学键越牢固化学键越牢固, ,由由 该键形成的分子越稳定。该键形成的分子越稳定。 练

20、习练习: : 由下表的数据判断由下表的数据判断, ,下列分子的稳定性：下列分子的稳定性： A.A.ClCl2 2, Br, Br2 2, I, I2 2 B. B.NHNH3 3 , H, H2 2O O 键键键能键能键键键能键能 Cl-ClCl-Cl242.7242.7N NO O607607 Br-BrBr-Br193.7193.7O OO O142142 I-II-I152.7152.7O OO O497.3497.3 O OH H462.8462.8N NH H390.8390.8 例题例题 根据表根据表2-12-1数据，计算数据，计算1molH1molH2 2分别跟分别跟1molCl

21、1molCl2 2、 1molBr1molBr2 2（蒸气）反应，分别生成（蒸气）反应，分别生成2molHCl2molHCl和和 2molHBr2molHBr分子，哪个反应放出的能量多？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 H H为负值说明该反应为放热反应。即负为负值说明该反应为放热反应。即负 值越大，放出能量越多。通过刚才计算，

22、值越大，放出能量越多。通过刚才计算， 可知，生成可知，生成2molHCl2molHCl比生成比生成2molHBr2molHBr放出放出 能量多。相反，能量多。相反，H HBrBr的键能比的键能比H HClCl的的 键能小，所以键能小，所以HBrHBr分子比分子比HClHCl更容易发生更容易发生 热分解生成相应的单质。说明稳定性比热分解生成相应的单质。说明稳定性比 HClHCl差。差。 某些共价键键能某些共价键键能(kJ/mol)(kJ/mol)键长键长/pm (1pm=10/pm (1pm=10-12 -12m) m) 键键键能键能键长键长键键键能键能键长键长 H-HH-H4364367474

23、CCCC812812120120 F-FF-F157157141141C CH H413.4413.4109109 Cl-ClCl-Cl242.7242.7198198O OH H462.8462.89696 Br-BrBr-Br193.7193.7228228N NH H390.8390.8101101 I-II-I152.7152.7267267NNNN946946110110 C-CC-C347.7347.7154154Si-SiSi-Si235235 C=CC=C615615133133Si-OSi-O162162 表表2-22-2 2 2、键长键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。

24、：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。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。 键键键长键长/Pm键键键长键长/Pm HH74C=C120 FF141CH109 ClCl198OH96 讨论：讨论：对比表对比表2-12-1和表和表2-22-2找出键长与键能及稳找出键长与键能及稳 定性的关系。定性的关系。 规律规律: :键长越短键长越短, ,一般键能越大，化学键越牢固一般键能越大，化学键越牢固, , 由该键形成的分子越稳定。由该键形成的分子越稳定。 练习练习: :由下表的数据判断由下表的数据判断, ,下列分子的稳定性下列分子的稳定性 A.HA.H2 2 , Cl ,

25、Cl2 2 B.HCl, HBr ,HI B.HCl, HBr ,HI 键键键能键能键长键长键键键能键能键长键长 H-HH-H4364367474H HF F 565.0565.09292 Cl-ClCl-Cl 242.7242.7198198H-ClH-Cl 428.0428.0128128 H-BrH-Br362.0362.0141141H-IH-I295.0295.0161161 思考与交流思考与交流 N N2 2、O O2 2、F F2 2跟跟H H2 2的反应能力依次增强，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？从键能的角度应如何理解这一化学事实？ 通过上例子，你认

26、为键长、键能对分通过上例子，你认为键长、键能对分 子的化学性质有什么影响？子的化学性质有什么影响？ 一般地，形成的共价键的键能一般地，形成的共价键的键能 越大，键长越短，共价键越稳定，越大，键长越短，共价键越稳定， 含有该键的分子越稳定，化学性质含有该键的分子越稳定，化学性质 越稳定。越稳定。 3 3、键角键角：两个共价键之间的夹角称为键角：两个共价键之间的夹角称为键角。 键角一定键角一定，表明，表明共价键具有方向性共价键具有方向性。键角是。键角是 描述分子描述分子立体结构立体结构的重要参数，分子的许多性的重要参数，分子的许多性 质与键角有关。质与键角有关。 键角决定分子的空间构型。键角决定分

27、子的空间构型。 H2O 105 NH3 107 CO2 180 CH4 10928 观察观察 P P32 32页中表 页中表2-32-3的数据的数据 从表中可以看出，从表中可以看出，COCO分子与分子与N N2 2分子在许多性质上分子在许多性质上 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。等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。 表表2-3 CO分子和分子和N2分子的某些性质分子的某些性质 分子分子熔点熔点/ 水中溶解度水中溶解度 (室温室温) 分子解离能分子解离能 (kJ/mol) 分子的分子的 价电子价

28、电子 总数总数 CO -205.05 2.3 mL10 N2 沸点沸点/ -210.00 -190.49 -195.811.6 mL 1075 946 10 等电子体：等电子体：原子总数相同、价电原子总数相同、价电 子总数相同的分子。子总数相同的分子。 等电子体原理：等电子体原理：原子总数、价电子原子总数、价电子 总数相同的分子具有相似的化学键总数相同的分子具有相似的化学键 特征，它们的特征，它们的许多性质许多性质是相近的。是相近的。 三、等电子原理三、等电子原理 ( (物理性质物理性质) ) 例举一些常见的等电子体：例举一些常见的等电子体： SO2O3NO2- SO3NO3-SiO32- C

29、6H6B3N3H6 NO2-NO2 N2 CO C22- CO2N2OCS2 NH3H3O+ CH4NH4+ CN AlO2- 练习练习 原子数相同，最外层电子总数相原子数相同，最外层电子总数相 同的分子，互称为等电子体。等电子同的分子，互称为等电子体。等电子 体的结构相似，物理性质相似。体的结构相似，物理性质相似。 （1 1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价）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：分子中，互为等电子体的是： 和和 。 （2 2）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组 成的物质中，与成的物质中，与

30、NONO2 2- -互为等电子体的分子互为等电子体的分子 有有 、 。 N2OCO2N2 CO SO2O3 1 1、下列说法中，错误的是、下列说法中，错误的是( )( ) . .键长越长，化学键越牢固键长越长，化学键越牢固 . .成键原子间原子轨道重叠越多，共价键成键原子间原子轨道重叠越多，共价键 越牢固越牢固 . .对双原子分子来讲，键能越大，含有该对双原子分子来讲，键能越大，含有该 键的分子越稳定键的分子越稳定 . .原子间通过共用电子对所形成的化学键原子间通过共用电子对所形成的化学键 叫共价键叫共价键 练习练习 A 2 2、能够用键能解释的是、能够用键能解释的是( )( ) . .氮气的化学性质比氧气稳定氮气的化学性质比氧气稳定 . .常温常压下，溴呈液体，碘为固体常温常压下，溴呈液体，碘为固体 . .稀有气体一般很难发生化学反应稀有气体一般很难发生化学反应 . .硝酸易挥发，硫酸难挥发硝酸易挥发，硫酸难挥发 A 练习练习 课课 堂堂 小小 结结 二、键参数二、键参数键能键能、键长键长和和键角键角 键能：键能：气态基态气态基态原子形成原子形成1mol1mol化学键化学键释放释放的最低能量。的最低能量。 键能越大，化学键越稳定。键能