2.1.1 共价键模型-高二化学同步课堂（鲁科版2019选择性必修2）

鲁科版选择性必修2

物质结构与性质同学们好欢迎来到化学课堂meiyangyang8602交流研讨请你欣赏！欣赏美丽的冰花并思考水分子是怎么构成冰的？meiyangyang8602交流研讨请你欣赏！欣赏美丽的冰花并思考;水分子是怎么构成冰的？通过化学必修课程的学习，你已经了解了原子之间能够通过强烈的相互作用——化学键结合在一起。那么，原子之间为什么能够以不同类型的化学键互相结合？原子形成的分子为什么会有不同的空间结构？分子之间是否也存在着相互作用？要解决这些问题，就要学习化学键与分子间作用力的理论。

第二章

微粒间相互作用与物质性质第1节共价键模型

课时1共价键模型教材分析教材中以氢分子形成为例，从电子运动状态、体系能量、电子运动规律等入手构建共价键模型;以氮分子中共价键形成过程为例，依据轨道重叠的方式引出共价键的类型，构建σ键、π键模型;从原子轨道在空间取向以及两个原子之间原子轨道重叠程度最大化视角学习共价键的方向性;从原子的未成对电子数是一定的认识共价键的饱和性。请结合氢和氧的原子结构分析H2O的形成。请你思考！

为什么形成水分子的氢原子为2个，氧原子为1个？H结构不稳定如何获得稳定结构？+11+826OO······H··H··O····HH用电子式表示··请你思考！

根据氢原子和氯原子结构示意图的特点，分析对比HCl的的形成过程共用电子对

共价键meiyangyang8602联想质疑请你思考！氢原子为什么会与氧原子或氯原子结合形成稳定的分子?氢原子与氯原子结合成氯化氢分子时原子个数比为1：1而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为2∶1这又是为什么?为什么原子之间可以通过共用电子形成稳定的分子?共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢?01

共价键的形成与特征meiyangyang8602交流研讨请你思考！根据原子结构的量子力学理论，氢原子是如何形成氢分子中的共价键的？现以氢分子的形成为例研究共价键的形成H↑1s1H↓1s1H2能量降低能量最低meiyangyang8602根据原子结构的量子力学理论，氢分子的形成为例研究共价键的形成根据原子结构的量子力学理论，基态氢原子核外的一个电子处于1s轨道上。当两个氢原子相距很远时，它们之间的相互作用可以忽略不计体系的能量等于两个氢原子的能量之和；随着两个氢原子逐渐接近，它们的原子轨道会相互重叠，使电子在核间区域出现的概率增大，原子核对两个电子都产生吸引作用，使体系的能量逐渐下降。当两个氢原子的核间距为0.074nm时体系能量最低，两个氢原子各提供一个电子以自旋状态不同的方式相互配对形成氢分子。如果两个氢原子进一步接近，原子核以及电子之间的排斥作用又将导致体系的能量上升meiyangyang8602meiyangyang8602根据原子结构的量子力学理论，氢分子的形成为例研究共价键的形成当两个氢原子的核间距为0.074nm时体系能量最低meiyangyang8602meiyangyang8602根据原子结构的量子力学理论，氢分子的形成为例研究共价键的形成根据对氢分子形成过程的分析可以得知，正是由于电子在两个原子核之间出现的概率增大，使得它们同时受到两个原子核的吸引（图2-1-2），从而导致体系能量降低，形成共价键。meiyangyang8602meiyangyang8602

1.共价键的形成定义：原子间通过共用电子形成的化学键本质：电子在两个原子核之间出现的概率增大，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键。形成条件：通常，电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成的化学键为共价键。meiyangyang8602meiyangyang8602

1.共价键的形成定义：原子间通过共用电子形成的化学键表示方法：用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。H2HClH2OH—HH—ClH—O—H单键CO2N2N≡NO=C=O共价双键共价三键原子间共用两对电子所形成的共价键原子间共用三对电子所形成的共价键meiyangyang8602交流研讨请你思考！为什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3

？现以氯分子的形成为例研究共价键的形成Cl↑↓↑↓↑↑↓3s23p5例如，氯原子中只有一个未占满的轨道，其中有一个未成对电子所以两个氯原子之间可形成一个共价键结合为氯分子，表示为Cl—ClCl↑↓↑↓↑↑↓3s23p5共价键的饱和性meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共价键的特征（1）共价键的饱和性按照价键理论，未成对的电子通过相互配对形成共价键，因为每个原子最外层轨道的数目是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。↓↑↓↑↓↑↓Cl3s3pN↓↑↓↓↓2s2p未成对电子数：1未成对电子数：3Cl2Cl—ClN2N≡NH↑1s未成对电子数：1NH3H—N—H|H共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系meiyangyang8602交流研讨请你思考！水分子为什么会有一定的空间结构？共价键的方向性meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共价键的特征（2）共价键的方向性除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向S轨道无空间取向P轨道空间取向在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共价键的特征（2）共价键的方向性共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性。分子的空间结构与共价键的方向性密切相关meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

氢分子的形成HHHH两个s轨道重叠↑1s1↓1s1电子出现在核间的概率增大σ键：以两核连线为轴，电子云的图形对称（轴对称）02共价键的类型meiyangyang8602meiyangyang8602原子轨道以"头碰头"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键meiyangyang8602

共价键的类型1.σ键1.σ键与π键meiyangyang8602meiyangyang8602请你思考！HCl、Cl2中的共价键也都是σ键，它们的σ键是如何形成的？σ键原子轨道以"头碰头"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键交流研讨meiyangyang8602meiyangyang8602请你思考！HCl、Cl2中的共价键也都是σ键，它们的σ键是如何形成的？σ键s-sσ键p-pσ键s-pσ键meiyangyang8602请你思考！请从轨道重叠的角度解释氮分子中的共价三键是如何形成的。交流研讨氮气的电子式和结构式分别如下:氮气分子中p轨道的成键情况3pmeiyangyang8602

共价键的类型zzyyxp-pσ键π键meiyangyang8602meiyangyang8602π键原子轨道以"肩并肩"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键meiyangyang8602

共价键的类型“肩并肩”电子云由两块组成，互为镜像p-pπ键镜面对称meiyangyang8602meiyangyang8602氮分子中的共价三键是如何形成的氮分子的N≡N中有一个σ键、两个π键，如图2-1-4所示meiyangyang8602meiyangyang8602共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)判断σ键、π键的一般规律σ键与π键σπ共价单键为____键；共价双键中有一个____键、一个____键；共价三键由一个_____键和两个______键组成。σπσ练习画出乙烯、乙炔的结构简式，判断原子轨道成键类型乙烯分子中键的类型乙炔分子中键的类型meiyangyang8602练习2.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ键的是_____________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是_______。①②③⑥⑦⑧④⑤⑨(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是______。⑦(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________。①③⑤⑥⑧⑨(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_____________。②④⑤⑥⑧⑨meiyangyang8602化学与技术请你判断一下氧分子原子轨道成键类型?根据价键理论，氧分子的结构是O=O，这样的氧分子中的电子已经完全配对，氧分子应当是逆磁性分子。实验验证但事实上，将液态氧倒入配有磁铁的仪器中时，氧分子被磁场吸引而悬浮在磁场中（图2-1-5）。这说明氧分子是顺磁性分子，即分子中存在着未成对电子。meiyangyang8602化学与技术请你判断一下氧分子原子轨道成键类型?利用分子轨道理论能够很好地解释氧分子是顺磁性分子这一事实。分子轨道理论认为，分子中的每个电子都是在整个分子中运动的，分子中的单电子运动状态可以用分子轨道来描述。meiyangyang8602化学与技术请你判断一下氧分子原子轨道成键类型?图2-1-6（a）给出了氧分子的分子轨道能级和电子排布示意图（仅画出12个外层电子的占据轨道），按照核外电子排布的三个原则，最高能量的两个电子根据洪特规则以自旋方向相同的方式分占能量相同的两个π*2p分子轨道，这样氧分子存在未成对电子，所以具有顺磁性。交流研讨

H2和HCl都是原子通过共用电子对形成的，为什么HCl中H显+1价、Cl显-1价，而H2中的原子却不显电性？电子对不偏移电子对偏向ClH

H.

.Cl

：H

●●

●●共用电子对不偏移共用电子对偏移(偏向Cl而偏离H)meiyangyang8602meiyangyang8602

共价键的类型2.极性键和非极性键（1）非极性键定义：

构成分子的是同种元素的两个原子，它们吸引电子的能力相同，所以共用的电子不偏向其中任何一个原子，参与成键的原子都不显电性，这种共价键叫作非极性共价键，简称非极性键。meiyangyang8602meiyangyang8602

共价键的类型2.极性键和非极性键（1）非极性键特征：

共用的电子不偏向其中任何一个原子，参与成键的原子都不显电性形成条件：

同种元素的原子之间，成键原子电负性相同H

H.meiyangyang8602meiyangyang8602

共价键的类型2.极性键和非极性键电子对偏向Cl（2）极性键定义：

构成分子的两个原子是不同元素的原子时，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用的电子必然偏向吸引电子能力大的原子一方，这个原子因附近电子出现的概率较大而带部分负电荷，而另一原子则带部分正电荷，这种共价键叫作极性共价键，简称极性键。meiyangyang8602meiyangyang8602

共价键的类型（2）极性键特征：

共用的电子偏向吸引电子能力大的原子一方，成键原子显电性形成条件：

非同种元素的原子之间，成键原子电负性不相同分子中共价键的极性强弱会影响物质的性质，由此键的极性成为解释和预测物质性质、判断反应活性部位和反应产物的常用工具。例如，乙醇与乙酸的酯化反应中，断键和成键发生在极性强的部位练习meiyangyang8602meiyangyang86021，指出下列物质中的共价键类型O2CH4CO2H2O2Na2O2NaOH非极性键极性键极性键(H-O-O-H)极性键非极性键非极性键极性键meiyangyang8602请你思考！原子形成的分子为什么会有不同的空间结构？联想质疑球棍模型可以形象的展示出分子的空间结构和成键情况03

键参数meiyangyang8602meiyangyang8602键参数1.键长两个成键原子的原子核间的距离（简称核间距）一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。（二）药理作用meiyangyang8602化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固键键长／pmF-F141Cl-Cl198Br-Br228I-I267影响分子空间结构的因素之一meiyangyang8602meiyangyang8602键参数2.键角在多原子分子中，两个化学键的夹角用于描述多原子分子的空间结构共价键的方向性meiyangyang8602meiyangyang8602键参数2.键角用于描述多原子分子的空间结构NH3H2OCO2CH4107°18＇104.5°180°104°28＇三角锥形V形直线形正四面体键长,键角决定分子空间构型meiyangyang8602HCl、HBr和HI中的化学键均为共价键，其稳定性存在一定的差异，那么，如何进行比较呢?观察·思考卤化氢HClHBrHI比例模型在1000℃分解的百分数/%0.00140.533键键长／pmH-F92H-Cl127H-Br142H-I161键长越短，共价键越稳定键能meiyangyang8602meiyangyang8602键参数3.键能在101.3kPa、298K条件下，断开1molAB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。表示方法：EA—B

单位：kJ·mol-1

应用：定量地表示化学键的强弱键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固;键能愈小，断开时需要的能量就愈少，化学键就愈不牢固。meiyangyang8602HCl、HBr和HI中的化学键均为共价键，其稳定性存在一定的差异，那么，如何进行比较呢?观察·思考卤化氢HClHBrHI比例模型在1000℃分解的百分数/%0.00140.533键键长／pm键能／kJ·mol-1）H-Cl127431.8H-Br142366H-I161298.7键长越短，键能越大,分子越稳定meiyangyang8602观察·思考