高二化学共价键

嘴哆市安排阳光实验学校高二化学共价键人教实验版

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

共价键

1.共价键

2. 共价键参数

3. 等电子原理

二. 重点、难点

1、理解σ键和π键的特征和性质。

2、能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质，知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等键参数判断简单分子的构型和稳定性。

3、了解等电子原理的概念及应用。

三. 教学过程

（一）共价键

1、共价键的定义：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。

2、共价键的成键微粒：原子

3、共价键的成键本质：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。

4、共价键的成键条件：

①电负性相同或相差很小的非金属元素原子之间形成共价键。

②一般成键原子有未成对电子（自旋相反）。

③成键原子的原子轨道在空间重叠。

5、共价键的类型：

根据原子轨道最大重叠原理，成键时轨道之间可有两种不同的重叠方式，从而形成两种类型的共价键——σ键和π键。

（1）σ键：以“头碰头”方式进行重叠，轨道的重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，原子轨道间以重叠方式形成的共价键。如：

①H2分子的s－sσ键

②HCl分子的s－pσ键

③Cl2分子的p－pσ键

分析：对于含有单的s电子或单的p电子的原子，为了达到原子轨道最大程度重叠，s－s、s－p和p－p轨道沿着键轴即成键两原子核间的连线形成的共价键，这种共价键为σ键。σ键是两原子成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定。σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。

（2）π键：p电子和p电子除能形成σ键外，还能以“肩并肩”的方式进行重叠形成π键。每个π键的电子云由两块组成，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子核的平面镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。

分析：由于σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠程度大，因而σ键比π键牢固。π键较易断开，化学活泼性强，一般它是与σ键共存于具有双键或叁键的分子中。σ键是构成分子的骨架，可单独存在于两原子间，以共价键结合的两原子间只可能有1个σ键。共价单键一般是σ键，双键中有1个σ键和1

个π键，叁键中有1个σ键和2个π键。

【归纳比较】σ键和π键的比较

σ键π键

成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”

电子云形状轴对称镜像对称

牢固程度键强度大，不易断裂键强度较小，容易断裂

成键判断规律共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π

键；共价叁键中一个为σ键，另两个为π键。

6、共价键的特征：

（1）饱和性：在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。

分析：自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的单电子配对。所以，每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目。这就是共价键的饱和性。例如氢原子和氯原子都有一个未成对的电子，从共价键的形成来看，只有未成对的电子才能形成共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子各提供一个未成对电子形成一个共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子形成，而不是3个、4个。

（2）方向性：形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固，因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。

分析：原子轨道中，除s轨道呈球形对称外，p、d等轨道都有一定的空间取向，它们在成键时只有沿一定的方向靠近达到最大程度的重叠，才能形成稳定的共价键。

7、共价键的存在范围：非金属单质（H2、O2）、共价化合物（NH3、CH4、H2O）、离子化合物（NaOH、NH4Cl）。

8、共价键的表示方法：

（1）电子式：在元素符号周围用小黑点·或×来描述分子中原子共用电子以及未成键的价电子的式子,叫电子式。如：

：：：

（2）结构式：用一根短线表示一对共用电子所形成的共价键。如：

：：：

（二）共价键参数

化学键的性质可以通过表征键的性质的某些物理量来描述，这些物理量如键长、键角、键能等，统称为键参数。

1、键能

（1）键能的定义：气态基态原子形成1mol化学键所释放出的最低能量。单位是kＪ／mol。

（2）键能和共价键的关系：一般键能越大，表明键越牢固，由该键构成的分子也就越稳定。

（3）键能和化学反应的能量变化的关系：键能越大，形成化学键放出的能量越大，化学键越稳定。反应热=所有生成物键能总和－所有反应物键能总和，（反应物总键能－生成物总键能）＞0，反应吸热；（反应物总键能－生成物总键能）＜0，反应放热。

分析1：由教材表2－1数据经计算可得：1molH2与1 molCl2反应生成2molHCl放热184.9kJ，而1molH2与1molBr2反应生成2molHBr放热102.3kJ。生成氯化氢放热多，说明氯化氢分子比溴化氢分子稳定或溴化氢分子更容易发生热分解。

分析2：N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强是因为N—H键、O—H

键与H—F键的键能依次增大，说明形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。

分析3：N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应。其原因是：化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N≡N键键能（946 kJ·mol－1）远大于F—F 键键能（157 kJ·mol－1），说明断开N≡N键比断开F—F键困难。

2、键长

（1）键长的定义：形成共价键的两原子间的核间距。单位是1pm（1pm＝10－12m）。

（2）键长和共价键的关系：键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定。如H—F，H—Cl，H—Br，H—I键长依次递增，键能依次递减，分子的热稳定性依次递减。

3、键角

多原子分子中的两个共价键之间的夹角称为键角。键角是由共价键的方向性决定的，键角反映了分子或物质的空间结构。例如水分子是V型分子，水分子中两个H—O键的键角为104°30′。甲烷分子为正四面体型，碳位于正四面体的中心，任何两个C—H键的键角为109°28′。石中任何两个C—C键的键角亦为109°28′。石墨片层中的任何两个C—C键的键角为120°。从键角和键长可以反映共价分子或原子晶体的空间构型。

【总结】（1）键能、键长决定了共价键的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI分子中：

X原子半径：FHCl>HBr>HI H－X分子稳定性：HF>HCl>HBr>HI

（2）键角决定分子空间构型，应注意掌握以下分子的键角和空间构型：

（三）等电子原理

1、经验规律：等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。具有等电子的物质，如一氧化碳和氮分子就彼此叫做等电子体。