2分子结构与性质知识点

第二章分子结构与性质

第一节共价键

【知识点梳理】

1．化学键

（1）概念：相邻的原子间强烈的相互作用叫做化学键。

注意：①必须是相邻的原子间。

②必须是强烈的相互作用，所谓“强烈的”是指原子间存在电子的转移，即形成共用电子对或得失电子。

（2）化学键只存在与分子内部或晶体中的相邻原子间及阴、阳离子间，对由共价键形成的分子来说就是分子内的相邻的两个或多个原子间的相互作用，对由离子形成的物质来说，就是阴、阳离子间的静电作用，这些作用是物质能够稳定存在的根本原因。

（3）化学键类型包括离子键、共价键和金属键。

2．共价键

（1）概念：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。

（2）成键粒子：原子。成键元素电负性差别较小。

（3）成键性质：共用电子对对两原子的电性作用。

（4）成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子不一定达饱和状态。

（5）共价键的本质（成键原因）：①成键原子相互靠近，自旋方向相反的两个电子形成共用电子对（发生电子云重叠），且各原子最外层电子数目一般能达到饱和（通常为8电子

稳定结构），由不稳定变稳定；②原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。

（6）共价键类型包括σ键和π键。

（7）共价键的特征：共价键具有饱和性和方向性。

①共价键的饱和性：

a．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成键，这就是共价键的“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H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。

b．共价键的饱和决定了共价化合物的分子组成。

②共价键的方向性：

a．共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核出现概率越多，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都是有一定形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。

b．同分子（如HX）中成键原子电子云（原子轨道）重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子结构越稳定。如HX的稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。

（8）共价键的存在范围：

①非金属单质分子中（除稀有气体外），如O2、F2、H2、C60等。

②非金属形成的化合物中，如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2等。

③部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO42-中存在共价键，NaOH中的OH—中存在共价键，NH4Cl中NH4+中存在共价键，等等。

（9）用电子式表示共价化合物等的形成过程。

①用“”表示，不用“=”。

②“”两端的物质均用电子式表示。

（10）用结构式表示共价化合物。

在化学上常用一根短线表示一对共用电子，其余电子一律省去，这样的式子叫做结构式。如下表

化学式结构式化学式结构式

N2N≡N CH4

NH3CO2O＝C＝O

HCl H—Cl HClO H—O—Cl

3．σ键和π键

（1）σ键

①σ键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的重叠，这种共价键叫σ键。

②σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s —sσ键、s - pσ键、p - σ键。

a．s-sσ键：两个成键原子均提供s原子轨道成键，如H2分子中σ键形成过程：

b．s-pσ键：成键原子分别提供s轨道和p轨道形成共价键。如：HCl分子中σ键的形成过程：

c．p-pσ键：成键原子分别提供p原子轨道形成共价键。如Cl2分子中σ键的形成过程。

③σ键的特征：a.以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价的电子云图形不变，这种特征称为轴对称。b.形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定

性。

④σ键的存在：共价键为σ键，共价双键和叁键中存在σ键（通常含一个σ键）。

（2）π键：

①π键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”式重叠，这种共价键叫π键。

②如下图p - pπ键的形成：

③π键的特征：

a．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为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。

b．形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键没有σ键牢固。

④π键的存在：π键通常存在于双键或叁键中。

（3）价键轨道：σ键、π键总称价键轨道。

（4）σ键、π键存在规律：①共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价叁键由一个σ键和两个π键组成。②C2H6、C2H4中的化学键：C2H6中只有σ键；C2H4中有C - Hσ键，C＝C中有一个σ键和一个π键。

4．键参数—键能、键长、键角

（1）键能

①键能是原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能通常取正值。单位：，用E A-B表示。

②键能越大，形成该化学键所放出的能量越大，所形成的化学键越稳定。

（2）键长

①键长是形成共价键的两个原子之间的核间距。

②键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。

（3）键角

在原子超过2个的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。如在CH4中的键角为

109°28ˊ，P4分子中的键角为60°。

多原子分子中的键角一定，表明共价键是有方向性的。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。

一般来说，若已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的空间构型。

5．等电子原理

（1）原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化学键特征，它们的许多性质是相近的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子称为等电子体。

注意：等电子体的价电子总数相同，而组成原子核外电子总数不一定相同。

（2）CO分子和N2分子具有相同原子总数、相同的价电子数，是等电子分子，其性质对比如下：

CO分子和N2分子的某些性质

分子熔点/o C沸点/o C

在水中的溶

解度(室温)分子的价电子总数

CO107510

N294610（3）常见等电子体

类型实例空间构型

二原子10电子的等电子体N2、CO、NO+、C22-、CN-直线型

三原子16电子的等电子体

CO2，CS2，N2O，NCO-，NO2+，N3-，

NCS-，BeCl2(g)

直线型

三原子18电子的等电子体NO2-，O3，SO2V形

四原子24电子的等电子体

NO3-，CO32-，BO33-，

CS33-，BF3，SO3(g)

平面三角形

五原子32电子的等电子体SiF4,CCl4，BF4-，SO42-，PO43-四个σ键，正四面体形七原子48电子的等电子体SF6，PF6-，SiF62-，AlF63-六个σ键，正八面体