共价键

5、 影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：
共价键的强弱
键长的大小 一般键长越小，键能越 大 ，原子 晶体的熔沸点越 高 ，硬度越 大 。
7
3
• 教科书P47
1. 根据氢原子和氟原子的核外电子排 布，你知道F2和HF分子中形成的共价键有 什么不同吗？
2. 根据元素电负性的强弱，你能判断 F2和HF分子中共用电子对是否发生偏移吗？
• 教科书 P48
在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4＋ 请用电子式表示Ｎ和Ｈ形成NH３的过程 并讨论NH３和H＋是如何形成NH4+的
专题3
微粒间作用力与物质性质
离子键
化学键
共价键
金属键
一、共价键
1、定义： 原子间通过共用电子对所形成的 的化学键。 2、成键微粒：原 子
3、成键本质：共用电子对 4、成键原因：不稳定要趋于稳定；体系 能量降低
5、成键的条件： 课本P23
电负性相同或差值小的非金属原子之 间且成键的原子最外层未达到饱和状态, 即成键原子有未成对电子。
﹕ ﹕ ﹕ ﹕
氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。 共用电子对全部由氮原子提供。
配 位 键
由一个原子提供孤对电子，另一个原子提
供空轨道形成的共价键称配位键。
﹕﹕
氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。
﹕﹕
H ﹕＋ H+ H﹕O
＋ H ﹕ H﹕O H
配位键用“→”表示，箭头指向接受 孤对电子的原子。 如： [H H N H H]+ 铵根离子中的四个氮 氢键完全一样(键长、 键能相同)
共价键的键能用来衡量共价键牢固程度， 共价键键能越大表示该共价键越牢固，即越不容 易被破坏。
(2)键长：两原子核间的平均间距
原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子 轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原 子核的平均间距—键长越短。
• 教科书P45 表3-5
请结合表中数据分析：
1.影响共价键强弱的因素
相距很远的两个核外电子自旋方向相反的氢原子相 互逐渐接近,在这一过程中体系能量将 先变小后变大
1、共价键的形成条件
电子配对原理 两原子各自提供 1个自旋方向相 反的电子彼此配 对。
最大重叠原理
两个原子轨道重叠部分越 大，两核间电子的概率密 度越大，形成的共价键越 牢固，分子越稳定。
2、共价键的形成本质 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 ， 增 加 两原子核间的电子密度 ， 体系的能量 降低 。
有机物中的共价键
1、C – H 是σ键。 2、C—C 是σ键。 3、C=C 一个σ键，一个π键。 4、 C ≡Ｃ 一个σ键，两个π键。
乙烯、乙炔分子中C-C σ键比较稳 定不容易断裂， π键比较容易断裂。
小结：
σ 键与π键的比较
σ键
重叠方式
―头碰头”重叠
π键
肩并肩重叠
单键不可能是π键， 双键中有一个、三键 中有两个是π键 重叠程度较小， 较易断裂
H [H O ]+ H
1.键能和键长
(1)键能的定义：在101kPa、298K条件下。
1mol 气态AB分子生成气态A原子和B原子的过 程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。
如在101kPa、298K条件下。1mol气态H2生成气 态H原子的过程所吸收的能量为436kJ，则H－H 键的键能为436kJ· mol-1
教科书 P44
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 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
在成键过程中,每种元素的原子有 几个未成对电子通常就只能形成几个 共价键，所以在共价分子中每个原子 形成共价键数目是一定的。 形成的共价键数 未成对电子数
金属键、离子键和共价 键的比较
化学键 类型
金属键
成键本质
键的方向性 和饱和性 无
影响键的强 弱的因素
金属元素的原子半 径和单位体积内自 由电子数目
阴、阳离子的电 荷数和核间距 键长、成键电子 数、极性
电性作用
离子键
静电作用 共用电子对
无 既有方向性 又有饱和性
共价键
练
习
1．N2、O2、F2与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?
小结：
（1）按成键方式分
σ键：头碰头重叠 π键：肩并肩重叠
1.共价键 （2）按共用电子对有 无偏移分 的类型 （3）按两原子间的共用 电子对的数目分
非极性键 极性键 单键 双键 三键
2．一种特殊的共价键 --配位键
（1）定义： （2）配位键的成键条件 （3）配位键的存在
非极性键、极性键与配位键的比较
氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？
极性共价键
写出氨分子的电子式和结构式。
H ﹕ H ﹕N H
﹕ ﹕
H
H﹣N
H
写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。 NH3 + HCl = NH4Cl NH3 + H+ = NH4+ 氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还 能与氢离子结合？
＋ ＋ H H H ﹕ ＋ H+ ﹕ H 或 H－N →H H ﹕N → H ﹕N H H H
A
A．一1638 kJ/mol C．一126k kJ/mol
B．+1638 kJ/mol D．+126 kJ/mol
白磷
Байду номын сангаас
P4O6
金刚石具有很高的熔、 沸点和很大的硬度。你能 结合金刚石晶体的结构示 意图解释其中的原因吗？
• 由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价 键结合的，而共价键的键能大，如C－C 键的键能为348kJ· mol-1。所以金刚石晶体 熔、沸点很高，硬度很大。
2共价键强弱与分子稳定性的关系
小结：
1.影响共价键键能的主要因素 （1）一般情况下，成键电子数越多，键长越 短 ，形成的共价键越牢固，键能越大. （2）在成键电子数相同，键长相近时，键的 极性越大，键能越大. 2．键能大小与分子稳定性的关系： 对结构相似的分子，键长越短，键能越 大， 一般含 该键的分子越稳定。
（2）具有方向性
p
问题：
是不是所有的共价键都具有方向性？
因为S轨道是球形对称的，所以S轨道 与S轨道形成的共价键没有方向性。
成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成 稳定的共价键，由于p ,d,f轨道在空间有 不同的伸展方向，即有方向性，因此共价 键有方向性。
分析：下列形成分子的原子使用哪些 轨道上的电子(即是哪些原子轨道进行 重叠)
6、存在范围： 非金属单质 H2 共价化合物
CO2, SiO2
NaOH
离子化合物
7、影响共价键强弱的主要因素
课本P49
键长（成键原子的核间距）
一般键长越 小 ，键能越 大 ，共价键 越 牢固 ，分子就越 稳定 。
共价化合物：相邻的原子之间
只以共价键相连的化
合物属于共价化合物。如二氧化碳、水、甲烷等。
• • • • • H2 HF F2 O2 N2
1. σ键和π键
S轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式
（1）头碰头重叠——σ键
H· + H·
相 互 靠 拢
H:H
s轨道—s轨道
（1）σ键： 原子轨道以“头碰头”方式
互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大 而形成的共价键
s —s
+ + + ++ + ++ + +
p Z —p Z
+ +
+
+
+ +
+
+
X
| |
|
|
| |
|
|
σ键的类型
s—s(σ键)
s—px (σ键)
px—px (σ键)
π键的类型
py—py (π键)
pz—pz (π键)
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
• 教科书 P46
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、乙 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？
化学反应的实质:
化学反应中发生旧化学键断开和新化学键形成
2.键能与化学反应中的ΔH关系
（１）如果反应物的键能总和<生成物 的键能总和，则此反应为放热反应； 反之，反应物的键能总和>生成物的键 能总和则为吸热反应
利用键能计算化学反应中的ΔH
①反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物→原子）所 需要吸收的能量与形成新化学键（原子重新组合成反应 生成物）所放出能量的差值。旧键断裂所吸收的总能量 大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之 为 放热反应。 ②由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规 定△H为“—‖，则由键能求反应热的公式为 △H =反应物的键能总和 — 生成物的键能总和。 △H =生成物的总能量—反应物的总能量。 ③放热反应的△H为“—‖，△H＜0； 吸热反应的△H为“+‖， △H＞0。 ④反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程 中的能量变化。
从表3-6数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键 能依次増大；意味着形成这些键时放出的能量依次 增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的 反应能力依次增强。
2．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?
一般情况下，分子的键长越短，键能越大， 该分子越稳定。
练
习
3. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的 键能是形成(或拆开)lmol化学键时释放(或吸收)的能量。已 知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的 键能(kJ/mol)：P—P：198 P—O：360 O＝O：498，则反 应P4 (白磷)+3O2＝P4O6的反应热△H为 ( )
X
px—px
- - -+ + + - - - + + +
X
形成σ键的电子称为σ电子
px—s
例： H2 + Cl2 = 2HCl
- - -+ + +
+ + +
X
· · · · · · Cl· + · Cl · · · · · ·
· ·· · · · · Cl Cl · · · · ·· ·
+
px—px
·· · H· +· Cl· · ·
· · · H· Cl · ·· ·
px — s
写出氮分子的电子式和结构式，分析 氮分子中氮原子的原子轨道是如何重叠形 成共价键的。
氮分子中原子轨道重叠方式示意图
z
z
π y
z
y
x
N π
y
σ
N
原子轨道以“肩并肩”方式 （2）π键：
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 Z Z
与单键、双键、 单键是σ键，双键、 三键的关系 三键中只有一个是 牢固程度
σ键 重叠程度较大， 比较牢固
请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类 型的共价键，分别有几个σ键，几个π键？
乙烷：7 个σ键；乙烯： 5 个σ键 个1 π键； 乙炔： 个σ 3键 个π2 键
苯分子中的大π 键
1.σ键的常见类型有(1)s-s, (2)s-px, (3)px-px，请指出下列分子σ键所属类 型: s-px A. HF s-px B. NH3 px-px C. F2 D. H2 s-s
P46
1.根据表3-5中的数据,计算下列化学反应中的能量变 化ΔH。 (1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) (2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
（1）△H = 946kJ/mol+3×436kJ/mol－ 2×（3×393）kJ/mol= －104kJ/mol (2)△H=2 ×436kJ/mol+498kJ/mol－ 2×(2×463) kJ/mol=－482kJ/mol 2.根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性 HF > HCl > HBr > HI
两个氢原子如何形成氢分子?
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
v
V：势能 r：核间距
0
r
r0
v
V：势能 r：核间距
0
r0
r
r0
v
V：势能 r：核间距
0
r0
r
r0
v
V：势能 r：核间距
0
r0
r
两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近
v
V：势能 r：核间距
0
r
氢气分子形成过程的能量变化
旋 方 向从 来核 观间 察距 能和 量成 的键 变电 化子 情的 况自 。
知识回顾
一. 原子晶体 1、定义：相邻 原子间通过 共价键 结合而 成的具有 空间网状 结构的晶体 2、组成微粒: 原子 3、微粒间作用力: 共价键
4、 原子晶体的特点 ①、晶体中 没 有 单个分子存在；化学式只 代表 原子个数之比 。
②、熔、沸点 很 高；硬度 很 大 ； 难 溶
于一般溶剂； 不 导电。
键 型 特 点 形成条件
相同非金属元素原 子的电子配对成键 不同非金属元素原 子的电子配对成键
一方原子有孤电子对，另 一方原子有价层空轨道
共
非极性键
示 例
价
极性键
共用电子对不 収生偏移
H2
HCl NH4+
键
配位键
共用电子对 偏向一方原子
共用电子对 由一方提供
练
习
已知水电离成为氢氧根离子和水合 氢离子，试写出阳离子的结构。