共价键的键参数与等电子体
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轴对称 强度大 不活泼
π键 平行或“肩并肩”
镜面对称 强度较小
活泼
2.正确认识σ键和π键: (1)σ键与π键的实质都是由共用电子对而形成的化学键。 (2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定 性不同。 (3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成σ键,不能形成π 键。 (4)两个原子之间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
过关小练·即时应用
1.(2015·银川高二检测)下列物质的分子中,既有σ键又有π键的
是( )
A.C2H6
B.HClO
C.CH4
【解题指南】解答本题的关键是
D.CO2
(1)明确各分子的结构特点,并能写出其结构简式;
(2)明确σ键和π键的存在原则。
【解析】选D。共价化合物中单键为σ键,双键或三键中有一个为σ键
合作探究·核心归纳 1.所有的共价键都有方向性吗? 提示:并不是所有的共价键都有方向性,如s-sσ键就没有方向性。
2.你能用所学原子结构理论解释氢原子只能结合为H2,而不是以H3的 形式存在吗? 提示:因为氢原子1s轨道上的电子同另一个氢原子的1s轨道上的电子 配对成键后,根据泡利原理,H就不能再同第三个氢原子结合,因为如果 再同第三个氢原子结合,其中必有两个电子的自旋方向相同而违背泡 利原理。
2.等电子原理及等电子体: (1)等电子原理:_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,它们的许多性质是相近的。 (2)等电子体。 ①概念:满足等电子原理的分子称为等电子体。
第二章 分子结构与性质 第一节 共 价 键
探究１ 共价键的类型
研读教材·自主认知
1.共价键:
共用电子对
电子wk.baidu.com(或原子轨道) 饱和性
方向性
2.共价键的分类: (1)按共用电子对数分类。 ①共价单键:σ键(如H—Cl、H—H、Cl—Cl等分别为s-pσ键、 s-sσ键、p-pσ键)。 ②共价双键:1个σ键、1个π键(如碳碳双键、碳氧双键)。 ③共价三键:1个σ键、2个π键(如碳碳三键、氮氮三键)。 (2)按共用电子对是否偏移分类:非极性键和极性键。
5.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组 成? 提示:乙烷分子中的共价键由7个σ键组成;乙烯分子中的共价键由5 个σ键和1个π键组成;乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键组 成。
【归纳总结】 1.σ键与π键的比较:
键型 成键方向 电子云形状 强度大小
活泼性
σ键 沿轴方向“头碰头”
3.氢原子和氟原子、氯原子均可以以σ键相结合,其成键轨道完全相 同吗? 提示:不相同。氢原子的未成对电子位于1s轨道,氟原子、氯原子的未 成对电子分别位于2p、3p轨道,即氢原子和氟原子成键是1s和2p轨道 “头碰头”重叠,而氢原子和氯原子成键是1s和3p轨道“头碰头”重 叠。
4.已知氮气分子的共价键是三键(N≡N),你能通过画图来描述吗? 提示:氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两 个π键,其示意图如下:
【补偿训练】指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键 类型的物质。
化学键类型
举例
(1)
,
。
(2)
,
。
(3)
,
。
(4)
,
。
(5)
,
。
【解析】共价键具有方向性,以“头碰头”重叠形成的为σ键, “肩并肩”重叠形成的为π键,由此可知(1)、(2)、(3)形成的 为σ键,(4)、(5)形成的为π键。 答案:(1)s-sσ键 H2 (2)s-pσ键 HCl (3)p-pσ键 Cl2 (4)pz-pzπ键 N2 (5)py-pyπ键 N2(举例合理即可)
【拓展延伸】共价键的特征 (1)饱和性。 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对 成键后,一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每 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,所 以共价键具有饱和性。
(2)方向性。 在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大, 所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最 大的方向形成,所以共价键具有方向性。
【解析】选C。从原子轨道重叠程度看,碳碳原子间π键轨道重叠程度 比σ键重叠程度小,故π键稳定性小于σ键;两个原子间成键时,首先形成 σ键且只形成1个σ键,如果双方都含有未成对电子,则再形成π键(存在 双键、三键之中),因此B项正确而C项错误(分子中不可能只有π键);在 单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(N2中存在1个σ键和2个π键), 稀有气体为单原子分子,不存在化学键,而HCN(H—C≡N)中存在2个σ 键和2个π键。
其余为π键。C2H6的结构式为
,分子中只存在σ键;HClO的
结构式为H—O—Cl,分子中只存在σ键;CH4的结构式为
,分
子中只存在σ键;而CO2结构式为O ＝ C ＝ O,既有σ键又有π键。
2.(2015·三明高二检测)下列说法中不正确的是 ( ) A.碳原子与碳原子之间形成σ键的重叠程度比π键大得多,σ键比π 键牢固 B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键 C.分子中可能只有σ键,也可能只有π键,也可能既有σ键又有π键, 还有可能是既没有σ键也没有π键 D.N2中有一个σ键,2个π键,而HCN中σ键与π键数目之比为1∶1
(3)按原子轨道重叠方式分类。
①σ键
形成
成键原子的s轨道或p轨道“_头__碰__头__” 重叠而形成
s-s型
类型 s-p型
p-p型
特征
a.对称性:_轴__对__称__ b.强度:较大
②π键
形 成 由两个原子的p轨道“_肩__并__肩__”重叠形成
p-pπ键
特征
a.对称性:_镜__面__对__称__ b.强度:较小
探究２ 键参数和等电子体
研读教材·自主认知
1.键参数:
键能 键长 键角
概念 气态基态原子形成1 mol化 学键_释__放__的_最__低__能__量__ 形成共价键的两个原子之 间的_核__间__距__
两个共价键之间的夹角
作用 键能越大,键越_稳__定__,越不易断裂
键长越短,键能_越__大__,键越_稳__定__ 表明共价键有_方__向__性__,描述分子的立 体结构
π键 平行或“肩并肩”
镜面对称 强度较小
活泼
2.正确认识σ键和π键: (1)σ键与π键的实质都是由共用电子对而形成的化学键。 (2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定 性不同。 (3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成σ键,不能形成π 键。 (4)两个原子之间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
过关小练·即时应用
1.(2015·银川高二检测)下列物质的分子中,既有σ键又有π键的
是( )
A.C2H6
B.HClO
C.CH4
【解题指南】解答本题的关键是
D.CO2
(1)明确各分子的结构特点,并能写出其结构简式;
(2)明确σ键和π键的存在原则。
【解析】选D。共价化合物中单键为σ键,双键或三键中有一个为σ键
合作探究·核心归纳 1.所有的共价键都有方向性吗? 提示:并不是所有的共价键都有方向性,如s-sσ键就没有方向性。
2.你能用所学原子结构理论解释氢原子只能结合为H2,而不是以H3的 形式存在吗? 提示:因为氢原子1s轨道上的电子同另一个氢原子的1s轨道上的电子 配对成键后,根据泡利原理,H就不能再同第三个氢原子结合,因为如果 再同第三个氢原子结合,其中必有两个电子的自旋方向相同而违背泡 利原理。
2.等电子原理及等电子体: (1)等电子原理:_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,它们的许多性质是相近的。 (2)等电子体。 ①概念:满足等电子原理的分子称为等电子体。
第二章 分子结构与性质 第一节 共 价 键
探究１ 共价键的类型
研读教材·自主认知
1.共价键:
共用电子对
电子wk.baidu.com(或原子轨道) 饱和性
方向性
2.共价键的分类: (1)按共用电子对数分类。 ①共价单键:σ键(如H—Cl、H—H、Cl—Cl等分别为s-pσ键、 s-sσ键、p-pσ键)。 ②共价双键:1个σ键、1个π键(如碳碳双键、碳氧双键)。 ③共价三键:1个σ键、2个π键(如碳碳三键、氮氮三键)。 (2)按共用电子对是否偏移分类:非极性键和极性键。
5.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组 成? 提示:乙烷分子中的共价键由7个σ键组成;乙烯分子中的共价键由5 个σ键和1个π键组成;乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键组 成。
【归纳总结】 1.σ键与π键的比较:
键型 成键方向 电子云形状 强度大小
活泼性
σ键 沿轴方向“头碰头”
3.氢原子和氟原子、氯原子均可以以σ键相结合,其成键轨道完全相 同吗? 提示:不相同。氢原子的未成对电子位于1s轨道,氟原子、氯原子的未 成对电子分别位于2p、3p轨道,即氢原子和氟原子成键是1s和2p轨道 “头碰头”重叠,而氢原子和氯原子成键是1s和3p轨道“头碰头”重 叠。
4.已知氮气分子的共价键是三键(N≡N),你能通过画图来描述吗? 提示:氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两 个π键,其示意图如下:
【补偿训练】指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键 类型的物质。
化学键类型
举例
(1)
,
。
(2)
,
。
(3)
,
。
(4)
,
。
(5)
,
。
【解析】共价键具有方向性,以“头碰头”重叠形成的为σ键, “肩并肩”重叠形成的为π键,由此可知(1)、(2)、(3)形成的 为σ键,(4)、(5)形成的为π键。 答案:(1)s-sσ键 H2 (2)s-pσ键 HCl (3)p-pσ键 Cl2 (4)pz-pzπ键 N2 (5)py-pyπ键 N2(举例合理即可)
【拓展延伸】共价键的特征 (1)饱和性。 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对 成键后,一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每 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,所 以共价键具有饱和性。
(2)方向性。 在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大, 所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最 大的方向形成,所以共价键具有方向性。
【解析】选C。从原子轨道重叠程度看,碳碳原子间π键轨道重叠程度 比σ键重叠程度小,故π键稳定性小于σ键;两个原子间成键时,首先形成 σ键且只形成1个σ键,如果双方都含有未成对电子,则再形成π键(存在 双键、三键之中),因此B项正确而C项错误(分子中不可能只有π键);在 单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(N2中存在1个σ键和2个π键), 稀有气体为单原子分子,不存在化学键,而HCN(H—C≡N)中存在2个σ 键和2个π键。
其余为π键。C2H6的结构式为
,分子中只存在σ键;HClO的
结构式为H—O—Cl,分子中只存在σ键;CH4的结构式为
,分
子中只存在σ键;而CO2结构式为O ＝ C ＝ O,既有σ键又有π键。
2.(2015·三明高二检测)下列说法中不正确的是 ( ) A.碳原子与碳原子之间形成σ键的重叠程度比π键大得多,σ键比π 键牢固 B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键 C.分子中可能只有σ键,也可能只有π键,也可能既有σ键又有π键, 还有可能是既没有σ键也没有π键 D.N2中有一个σ键,2个π键,而HCN中σ键与π键数目之比为1∶1
(3)按原子轨道重叠方式分类。
①σ键
形成
成键原子的s轨道或p轨道“_头__碰__头__” 重叠而形成
s-s型
类型 s-p型
p-p型
特征
a.对称性:_轴__对__称__ b.强度:较大
②π键
形 成 由两个原子的p轨道“_肩__并__肩__”重叠形成
p-pπ键
特征
a.对称性:_镜__面__对__称__ b.强度:较小
探究２ 键参数和等电子体
研读教材·自主认知
1.键参数:
键能 键长 键角
概念 气态基态原子形成1 mol化 学键_释__放__的_最__低__能__量__ 形成共价键的两个原子之 间的_核__间__距__
两个共价键之间的夹角
作用 键能越大,键越_稳__定__,越不易断裂
键长越短,键能_越__大__,键越_稳__定__ 表明共价键有_方__向__性__,描述分子的立 体结构