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1、第一节 共价键,第二章 分子结构与性质,自然界中美丽的雪花,雪花的外部结构,水分子间的整齐排列,水分子模型,分子之间通过分子间作用力结合,氢氧原子间通过共价键结合,分子之间通过什么作用结合？,氢氧原子间通过什么作用结合？,知识回顾,1、化学键,相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键。,2、化学键的种类,离子键：,使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。,共价键：,原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。,活泼的金属元素和活泼非金属元素，或者带正、负电荷的原子团之间形成离子键；非金属元素之间形成共价键。,两种成键元素间的电负性差值1.7,通常形成离子键;反之,形成共价键。,2.钠和氯通过得失电子同
2、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成共价键而形成离子键呢?你能从原子的电负性差别来理解吗?讨论后请填写表2-2：,0.9 3.0,2.1 3.0,2.5 3.5,2.1,0.9,1.0,离子,共价,科学探究,全部由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物。在气态单质分子里一定有共价键。,错，如 NH4Cl 等铵盐是离子化合物,错，He、Ne等稀有气体无共价键,判断：,3、化合物的分类,离子化合物：,共价化合物：,含有离子键的化合物。,所含的化学键全部是共价键的化合物。,共价键,极性键：,非极性键：,共用电子对偏移的共价键,共用电子对不偏移的共价键,一般是非金属与非金属,共用
3、电子对,不仅存在于非金属单质和共价化合物中，也存在于有些离子化合物中,4、共价键,表示方法,用“”或者“X”来表示原子或分子最外层电子的方法。,电子式,结构式,学与问,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.,一、共价键的形成,用电子云来描述共价键的形成过程,(a)s-s 键的形成,1、键的形成,“头碰头”式,1S,1S,电子云重叠,HH共价键,形成氢气分子的电子云描述,(b)s-p 键的形成,形成氯化氢分子的电子云描述,“头碰头”式,(c)p-p 键的形成,形成氯气分子的电子云描述,“头碰头”式,键的种类：根据形成键的轨道不同可分为SS键、SP键、PP键等。,形成键的电子称
4、为电子。,练习：键的常见类型有(1)s-s,(2)s-px,(3)px-px，请指出下列分子键所属类型:A.HF B.NH3 C.F2 D.H2,s-px,s-px,px-px,s-s,互相靠拢,电子云重叠,键的电子云,2.键的形成,键的种类：根据形成键的轨道不同可分为PP 键、Pd 键、dd 键等。,形成键的电子称为电子。,键的特征：(1)“肩并肩”，电子云为镜像对称，即每个 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。(2)不稳定,容易断裂。由于键重叠程度要比键小,所以键的强度要比键大。,1、共价键的形成条件：(1)两原子电负性相同或相近(2)一般成键原子有未成对电子(3)
5、成键原子的原子轨道在空间上发生重叠,归纳,2、共价键的本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，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。,氮分子中原子轨道重叠方式如何？,科学探究,N2中p-p键和p-p键的形成过程,乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图,乙炔分子中轨道重叠方式示意图,乙烯、乙炔分子中C-C 键比较稳定不容易断裂，键比较容易断裂。,有机物中的共价键,1、C H 是键。,2、CC 是键。,3、C=C 一个键，一个键。,4、C 一个键，两个键。,练习：请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙
6、炔分子断裂什么类型的共价键？,乙烷：个键；乙烯：个键 个键；乙炔：个键 个键,7,5,1,3,2,3、乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个键，几个键？,科学探究,7,3,小结：共价键按电子云重叠方式分为：,键,头碰头,键,肩并肩,共价单键都是键,键比键重叠程度更大,以上原子轨道相互重叠形成的键和键，总称价键轨道,小 结,沿轴方向“头碰头”,平行方向“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断裂,强度较小，易断裂,共价单键是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，共价三键中一个是键，另两个为键。,键与键的区别：,1.根据H2分子的形成过程，讨论F2分子和HF分子是怎么形成的？为什
7、么没有H3分子？,2.为什么N、O、F与H形成简单的化合物(NH3、H2O、HF)中H原子数不等？,3、共价键的特征,（1）具有饱和性,归纳,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子配对成键，自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电子配对所以每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的未成对电子的数目这就是共价键的“饱和性”。,形成的共价键数=未成对电子数,电子配对原理,H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子。,（2）具有方向性,最大重叠原理,形成共价
8、键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性（s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。,共价键理论的发展,路易斯价键理论现代价键理论（VB法）分子轨道理论（MO法）,美国化学家路易斯认为，稀有气体最外层电子构型(8e-)是一种稳定构型。其他原子倾向于共用电子而使它们的最外层转化为稀有气体的8电子稳定结构(八隅律)。他把用“共用电子对”维系的化学作用力称为“共价键”。后人就把这种观念称为路易斯共价键理论。分子
9、有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，在结构式中用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：,课堂小结,3、共价键的特征,饱和性；方向性。,1、共价键的形成条件：(1)两原子电负性相同或相近(2)一般成键原子有未成对电子(3)成键原子的原子轨道在空间上发生重叠,2、共价键的本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，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。,4、共价键的类型,键：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，这种特征称为轴对称。如H-
10、H键。,类型：ss键、sp键、pp键等。,特点：头碰头、电子云为轴对称，键强度大，不易断裂。,ss(键),pxpx(键),sp(键),pypy(键),pZpZ(键),特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。,键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。,6、判断共价键类型规律,共价单键是键；共价双键中有一个是键，另一个是键；共价三键中有一个是键，另两个是键。,5、价键轨道,由原子轨道相互重叠形成的键和键。,二、键参数键能、键长和键角,1、键能：,破坏1mol化学键形成气态基态原子所吸收的最低能量。,气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。,如：形成l mol HH键释放的最低能量为43
11、60 kJ，则 HH键能为4360 kJ/mol形成1 molN三N键释放的最低能量为946 kJ，则 N三N键能为946 kJ/mol,键能通常取正值单位：kJ/mol,某些共价键键能/kJmol-1,表2-1,思考,规律：键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,练习:由下表的数据判断,下列分子的稳定性：A.Cl2 Br2 I2 B.NH3 H2O,练习,根据表2-1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2（蒸气）反应，分别生成2molHCl和2molHBr分子，哪个反应放出的能量多？,H2+Cl2=2HCl H=436.0kJmol-1+242.7kJmol-1
12、-2431.8kJmol-1=184.9kJmol-1,H2+Br2=2HBr H=436.0kJmol-1+193.7kJmol-1-2366kJmol-1=102.7kJmol-1,H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，可知，生成2molHCl比生成2molHBr放出能量多。相反，HBr的键能比HCl的键能小，所以HBr分子比HCl更容易发生热分解生成相应的单质。说明稳定性比HCl差。,2、键长,形成共价键的两个原子之间的核间距。,共价半径：相同原子的共价键键长的一半。,某些共价键键能(kJ/mol)键长/pm(1pm=10-12m),表2-2,讨论：对比表
13、2-1和表2-2找出键长与键能及稳定性的关系。,规律:键长越短,一般键能越大，化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,练习:由下表的数据判断,下列分子的稳定性 A.H2 Cl2 B.HCl HBr HI,键长是衡量共价稳定性的另一个参数。,思考与交流,N2、O2、F2跟H2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？通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。,键能大小是：F-HO-HN-H,3、键角,键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的
14、许多性质与键角有关。,键角决定分子的空间构型。,两个共价键之间的夹角称为键角。,CH4 10928,CH3CH3分子结构,CH2CH2分子结构,CHCH分子结构,观察P32页中表2-3的数据,从表中可以看出，CO分子与N2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等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。,表2-3 CO分子和N2分子的某些性质,三、等电子体原理,等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子或离子，互称为等电子体。,等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,例举一些常见的等电子体：,SO2,O3,NO2-,SO3,
15、NO3-,SiO32-,C6H6,B3N3H6,NO2,-NO2,N2,CO,C22-,CO2,N2O,CS2,NH3,H3O+,CH4,NH4+,CN,AlO2-,课 堂 小 结,二、键参数键能、键长和键角,键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。,键能越大，化学键越稳定。,键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。,键长越短，键能越大，化学键越稳定。,键角：两个共价键之间的夹角。,破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。,应用：计算化学反应的反应热。,H=反应物键能总和-生成物键能总和,等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子或离子。,等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,三、等电子原理,再见,
