1.分子结构-共价键

反应生成2molHCl 2molHCl时 1 molH2与1molCl2反应生成2molHCl时，其理论分析数 据与实验数据略有差异， 据与实验数据略有差异，下图表示上述反应能量变化 的理论分析示意图： 的理论分析示意图：
释放” 吸收” ①化学键断裂需要 （填“释放”或“吸收”）能 量； ②图中共释放的能量 kJ/mol； kJ/mol； 大于” ③该反应的反应物的总能量 （填“大于”、“ 等于” 小于” 反应产物的能量， 等于”或“小于”）反应产物的能量，所以该反应是 __反应 __反应
1.经验规律： 1.经验规律：象一氧化碳和氮分子这样具有 经验规律 相同电子数( 相同电子数(指分子或离子中全部电子总数或 价电子总数) 价电子总数)和相同原子数的两个或两个以上 的分子或离子，它们的分子结构相似， 的分子或离子，它们的分子结构相似，性质 相似。这条规律就叫做等电子原理。 相似。这条规律就叫做等电子原理。具有等 电子的物质， 电子的物质，如一氧化碳和氮分子就彼此叫 做等电子体。 做等电子体。 2.互为等电子体应该满足的条件 互为等电子体应该满足的条件： 2.互为等电子体应该满足的条件： 在微粒的组成上， ①在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同 在微粒的构成上， ②在微粒的构成上，微粒所含电子数目相同 在微粒的结构上， ③在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列 方式相同
3.应用：应用等电子原理， 3.应用：应用等电子原理，可利用已知的分子的 应用 构型（几何构型、电子构型） 构型（几何构型、电子构型）和物理性质对相应 等电子分子的构型和物理性质进行预测。 等电子分子的构型和物理性质进行预测。 4.典型事例 典型事例： 4.典型事例： ① N2O与CO2是等电子体 硅和锗是良好的半导体材料， ②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体 磷化铝（AlP）砷化镓（GaAs） 磷化铝（AlP）砷化镓（GaAs）也是很好的半导体 材料 白锡(β (β与锑化锢是等电子体， ③白锡(β-Sn2)与锑化锢是等电子体，它们在低温 下都可转变为超导体 ④SiCl4、SiO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都 相等，它们互为等电子体， 相等，它们互为等电子体，都形成正四面体立体 构型。 构型。
z y
z π y
z
σ x N π
y
N
问题探究二 乙烷、 乙烷、乙烯和乙炔分子 中的共价键分别由几个σ键 中的共价键分别由几个 键 和几个π键组成 键组成？ 和几个 键组成？
乙烷： 乙烷： 乙烯： 乙烯： 乙炔： 乙炔：
7 5 3
个σ键 个σ键 个σ键
1 2
个π键 个π键
课堂练习
2、已知π键可吸收紫外线，含π键物质 已知π键可吸收紫外线， 可做护肤品。 可做护肤品。请问下列物质中哪些是含有 π键的分子 （ CD ） A. NH3 B. CH4 C. CO2 D. C2H2
问题探究三
请写出乙烯、 请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反 应的反应方程式。并思考：在乙烯、 应的反应方程式。并思考：在乙烯、乙 炔和溴发生的加成反应中，乙烯、 炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔 分子断裂什么类型的共价键？ 分子断裂什么类型的共价键？
问题探究四
根据氢原子和氟原子的核外电子排布， 根据氢原子和氟原子的核外电子排布， 你知道F HF分子中形成的共价键有什么 你知道F2和HF分子中形成的共价键有什么 不同吗？ 不同吗？ 根据元素电负性的强弱，你能判断F 根据元素电负性的强弱，你能判断F2 HF分子中共用电子对是否发生偏移吗 分子中共用电子对是否发生偏移吗？ 和HF分子
(a)s-s σ键的形成 键的形成
相互靠拢
(b) s-p σ键的形成 键的形成
未成对电子的 电子云相互靠拢 电子云相互重叠
(c)p-p σ键的形成 键的形成
未成对电子的 电子云相互靠拢 电子云相互重叠
(2)π键的形成 键的形成
两个原子 相互接近
电子云重叠
π键的电子云 键的电子云
键能的单位是kJ kJ·mol [说明] ①键能的单位是kJ mol-1 说明] ②形成化学键通常放出热量键能为通常取正值 键能越大， ③键能越大，化学键越稳定
2.键长——形成共价键的两个原子之间 2.键长——形成共价键的两个原子之间 键长—— 的核间的平衡距离。 的核间的平衡距离。
[说明] ①键长的单位都是pm=10-12m 说明] 键长的单位都是pm=10 ②键长越短往往键能就越大，共价键越稳定 键长越短往往键能就越大，
1.试利用表2 的数据进行计算， 分别跟1mol 1.试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别跟1mol 试利用表 蒸气）反应，分别形成2mol HCl分子 Cl2 ,1mol Br2(蒸气）反应，分别形成2mol HCl分子 HBr分子 哪个反应释放的能量更多？ 分子， 和2mol HBr分子，哪个反应释放的能量更多？如何用 计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分 计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分 HCl分子和HBr 解生成相应的单质？ 解生成相应的单质？ 的反应能力依次增强， 2.N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度 如何理解这一化学事实？ 如何理解这一化学事实？ 3.通过上述的例子，你认为键长、 3.通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学 通过上述的例子 性质有什么影响？ 性质有什么影响？
2、共价键的形成
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，电子带负电，因而可以形象的说， 率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比 在核间架起一座带负电的桥梁， 在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核 黏结”在一起了。 “黏结”在一起了。 成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠， 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， 的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增 体系的能量降低。 大 ，体系的能量降低。
分子中相邻原子之间是靠什么作用而 结合在一起？ 结合在一起？ 什么是化学键？ 什么是化学键？ 什么是离子键？ 什么是离子键？ 什么是共价键？ 什么是共价键？
化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。 化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。 离子键： 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。 化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。
用电子式表示H HCl、 分子的形成过程？ 用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程？ 为什么不可能有H Cl、 分子的形成？ 为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？
一、共价键类型
1、共价键的特性——饱和性、方向性 、共价键的特性 饱和性、 饱和性
由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和 由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子， 几个自旋相反的电子配对成键，即共价键的“饱和性” 几个自旋相反的电子配对成键，即共价键的“饱和性”。 H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成 原子、 原子都只有一个未成对电子 原子都只有一个未成对电子， H2、HCl、Cl2分子，不能形成 3、H2Cl、Cl3分子 、 分子，不能形成H 、
分子 原子数 电子数 价电子数 化学键 键能 分子构型 沸点/K 沸点/K 熔点/K 熔点/K 液体密度(g/cm 液体密度(g/cm3) 溶解度（ 溶解度（水）
N2
CO
2π、 2π、1σ 1072kJ·mol 1 1072kJ mol—1 252 77 0.796 难溶于水
2π、 2π、1σ 941.7kJ·mol 1 941.7kJ mol—1 253 83 0.793 难溶于水
键能、 二、键参数——键能、键长和键角 键参数 键能
1.键能——气态基态原子形成1mol共价键 1.键能——气态基态原子形成1mol共价键 键能——气态基态原子形成1mol 释放的最低能量(或拆开1mol 1mol共价键所吸 释放的最低能量(或拆开1mol共价键所吸 收的能量) 例如H 收的能量)，例如H-H键的键能为 436.0kJ.mol-1。
三、等电子原理
1.原子总数相同、 1.原子总数相同、价电子总数相同的分子或 原子总数相同 离子具有相似化学键特征， 离子具有相似化学键特征，许多性质是相似 的。此原理称为等电子原理 2.等电子体的判断和利用 2.等电子体的判断和利用 判断方法：原子总数相同， 判断方法：原子总数相同，价电子总数相同 的分子为等电子体. 的分子为等电子体. 应用：利用等电子体性质相似， 应用：利用等电子体性质相似，空间构型相 可运用来预测分子空间的构型和性质. 同，可运用来预测分子空间的构型和性质.
小结：键能、键长、 小结：键能、键长、键角是共价键的三 个参数。键能、 个参数。键能、键长决定了共价键的稳 定性；键角决定了分子的空间构型。 定性；键角决定了分子的空间构型。
1.键能 1.键能 气态基态原子形成1mol 1mol共价键释放的最低能量 气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量 或拆开1mol共价键所吸收的能量) 例如H 1mol共价键所吸收的能量 (或拆开1mol共价键所吸收的能量)，例如H-H键的 键能为436.0kJ.mol 键能为436.0kJ.mol-1，键能可作为衡量化学键牢固 程度的键参数。 程度的键参数。 2.键长 2.键长 形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。 形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。 键能与键长的关系:一般来说,键长越短,键能越大, 键能与键长的关系:一般来说,键长越短,键能越大, 分子越稳定. 分子越稳定. 3.键角 3.键角 分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。 分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角 决定分子的立体结构和分子的极性. 决定分子的立体结构和分子的极性.
π键 “肩并肩” 肩并肩” 肩并肩
轴对称 镜像对称 强度大， 强度大， 强度较小 不易断裂 易断裂 牢固程度 共价单键是σ 键，共价双 键中一个是σ 键，另一个 成键判断规律 是π 键，共价三键中一个 是σ 键，另两个为 π 键
问题探究一
氮气的化学性质很不活泼， 氮气的化学性质很不活泼，通常很难 与其他物质发生化学反应。 与其他物质发生化学反应。请你写出氮分 子的电子式和结构式， 子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮 原子的轨道是如何重叠形成化学键的
1.写出10电子构型的分子： 1.写出10电子构型的分子： 写出10电子构型的分子 10电子构型的离子 电子构型的离子： 写5个10电子构型的离子： 18电子构型的分子 电子构型的分子： 写6个18电子构型的分子： 18电子构型的离子 电子构型的离子： 写4个18电子构型的离子： 2.空间构型小结 空间构型小结： 2.空间构型小结： 正四面体型（109°28′） ●正四面体型（109°28′） 金刚石（ ）、CH 金刚石（硅）、CH4、CCl4、NH4+ 、 SO42- 、 PO43- 、 60°）（注意 注意） 107.3° ●P4（60°）（注意）三角锥型 氨（107.3°） 平面型（120° ●平面型（120°） 石墨 C2H4 BF3 C 6H 6 (180° ●直线型 (180°） C 2H 2 CO2 CS2
课堂练习
σ键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p, 键的常见类型有(1)s s,(2)s-p,(2)p(1)s请指出下列分子σ键所属类型: 请指出下列分子σ键所属类型: s-p A、HBr s-p B、NH3 p-p C、F2 D、H2 s-s
3、σ键和π键的比较 键和π σ键 成键方向 电子云形状 “头碰头” 头碰头” 头碰头
3.键角——分子中两个相邻共价键之 3.键角——分子中两个相邻共价键之 键角—— 间的夹角称键角。键角. 间的夹角称键角。键角.
[说明] ①键角决定分子的立体结构和分子的极性 说明] ②常见的分子的键角有:CO2 180。 常见的分子的键角有:CO 107.3。 CH4 109。28’ H2O 104.5。 NH3 C2H4 180。 180。