共价键理论讲稿

1、关于共价键理论第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一、路易斯结构式1916年,美国的 Lewis 提出共价键理论. 认为同种原子间以及电负性接近的原子之间可以通过共用电子对形成分子，通过共用电子对形成的化学键称为共价键（covalent bond），形成的分子称为共价分子。 在分子中，每个原子应具有稳定的稀有气体原子的8电子外层电子构型（He为2电子），习惯上成为“八隅体规则” (Octet Rule)。而要达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成, 而是通过共用电子对来实现。第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一、路易斯结构式OHH. . .HNHH. .HCHHC

2、OOH. . .NN.H2OCH3COOHNH3N2第三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一、路易斯结构式写出HNO3、CO32和SO42的路易斯结构式:第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成氢原子稳定还是氢气分子稳定？氢原子形成氢气分子是放热还是吸热？H + H H2 + 436 kJ形成氢气分子后，有什么不同结论：形成共价化学键有利于降低体系能量第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月两个氢原子悄悄地靠近共价键的定义：通过电子云（原子轨道）的重叠（共用电子对）形成的化学键共价键的本质：电性作用。原子核对重叠负电区域的吸引，使成键两原子相互接近。二、共价

3、键的形成第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成1形成共用电子对的两个电子必须自旋相反为什么He元素无法和氢形成共价键？2必须形成共用电子对形成共价键时必须先有单电子 1s11s1第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1.饱和性形成共价键有最大成键数最大成键数取决于最外层电子数2.方向性电子云的最大重叠原理重叠越多，原子核对重叠负电区域吸引越大二、共价键的形成HCl第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成2.方向性第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成2.方向性H2S第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共

4、价键的形成键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠所形成的键HF的生成第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠所形成的键x xs-ss-pp-px第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠所形成的键举例说明下面三种键第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成键：原子轨道以“肩并肩”的形式重叠形成的键从原子轨道重叠程度来看，p键轨道较s键重叠程度小，键能小于后者，所以键的稳定性低于键第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、共价键的形成NNxyz: NN :

5、 N2价键结构式路易斯结构式 :NN:化学键示意图第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论H2OH2SCO32-SO32-第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在20世纪50年代提出了一种简单的模型用来判断某一个分子或离子的立体结构，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写)。第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论要点：在AXm型分子中，分子的立体构型是

6、价层电子对相互排斥的结果，价层电子对指包括成键电子对和未成键的孤对电子对，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种结构。第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论1. 通式AXnEm表示所有只含一个中心原子的分子或离子组成，A：中心原子，X：配位原子(端位原子)，下标n：配位原子的个数，E：中心原子上的孤对电子对，m：孤电子对数。 2. AXnEm中(n + m)的数目称为价层电子对数，VSEPR模型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥，均匀地分布在分子中，因此，m+n的数目决定了分子或离子中的价层电子对在空间的分布(与分子立体构型不同)，可画出VSEPR

7、理想模型。第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论的判断规则m=(A的族序数离子电荷数-X的化合价X的个数)/2价层电子对数=m+n例：求PO43- ，NH4+ ，CCl4 ，NO2 ，ICl4- ，OCl2 分子或离子中心原子的价层电子对数AXnEmCO32-第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论的判断规则根据中心原子A的价层电子对数，找出对应的理想结构图形。如果出现有奇电子，可把这个单电子当作一个电子对来看待。价层电子对：2 直线型CO2第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价

8、层电子对互斥理论价层电子对：3 平面三角形BF3NO2第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论价层电子对：4 正四面体CCl4第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论价层电子对：5 三角双锥PCl5第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论价层电子对：6 正八面体SF6XeF4第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、价层电子对互斥理论例：判断PO43- ，NH4+ ，CCl4 ，SO2 ，ICl4- ，OCl2 ，SO42-分子或离子的空间构型第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022

9、年6月甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结构都是正四面体。CH4中心原子碳的4个价电子层原子轨道2s和2px, 2py, 2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成键，无法解释4个C-H键是等同的，因碳原子的3个2p轨道相互正交(90)，而2s轨道是球形的。泡林假设，甲烷的中心原子碳原子在成键时，4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状，而是发生 所谓“杂化”，得到4个等同的轨道，总称sp3杂化轨道。四、杂化轨道理论第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1. 杂化与杂化轨道 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，形成一组新的原子轨道。这个过程叫做

10、轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。2原子轨道杂化遵循的原则：(1) 能量相近原则: 中心原子形成杂化轨道的原子轨道在能量相近, 通常是最外层价电子原子轨道. 1931年, 美国化学家泡林提出了杂化轨道理论.四、杂化轨道理论第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月(2) 轨道数目守恒原则：参与杂化的原子轨道数目= 组成的杂化轨道数目。(3) 轨道能量重新分配原则: 原子轨道在杂化前能量各不相同, 但杂化后的杂化轨道能量相等.(4) 杂化轨道对称性分配原则: 杂化轨道在球形空间成对称性分布, 因此等性杂化轨道的夹角相等. 与原来的原子轨道相比，杂化轨道的空间伸展方向改变，成键能力更强

11、， 分子越稳定；不同的杂化轨道空间分布不同，决定了分子的空间几何构型不同。(5) 最大重叠原则：杂化轨道按最大重叠成键最稳定四、杂化轨道理论第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月sp3杂化：VSEPR模型AY43414+_109 28第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月例 CH4C2s 2s2p 2p激发sp3杂化sp3109 28CHHHHAY4： CH4、CCl4 、NH4+sp3杂化：VSEPR模型AY4第三十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月sp2杂化：VSEPR模型AY32313+_120第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月120B F

12、 F F例 BF3Bsp22p2s 2s2p 2p激发sp2杂化sp2杂化：VSEPR模型AY3第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月sp2杂化：VSEPR模型AY3第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月烯烃C=C结构中跟3个原子键合的碳原子也是以sp2杂化轨道为其s-骨架的。以sp2杂化轨道构建s-轨道的中心原子必有一个垂直于sp2-s骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构图：sp2杂化：VSEPR模型AY3第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月杂化类型sp杂

13、化（VSEPR模型AY2）例 BeCl2Be2s 2s2p 2p激发sp杂化sp2pBeClClClBeCl直线形1212第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月sp杂化第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月例 CH4C2s 2s2p 2p激发sp3杂化sp3109 28CHHHH与中心原子键合的是同种原子，分子呈高度对称的正四面体构型，4个sp3杂化轨道(键能、键长、键角等)没有差别，称等性杂化。AY4： CH4、CCl4 、NH4+等性杂化第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月不等性sp3杂化：判断是否等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等。N2s2p不

14、等性sp3杂化不等性sp3不等性sp3杂化第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月不等性sp3杂化例 H2OO不等性sp3不等性sp3杂化2s2p104 45折线(V)形（ CH3Cl、NH3、H2O ）第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的s轨道，如CH3Cl中C-H键和C-Cl键的键长、键能都不相同，4个s键的键角也有差别，又如NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于s键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。不等性杂化第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月四、杂化轨道理论第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月PCl5N2H4四、杂化轨道理论第四十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月五、配位共价键形成条件：（1）一方有孤对电子 （2）一方有空轨道第四十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月五、配位