第一课物质结构共价键21

b.共价键的方向性的特征决定了分子的立体构型。
练习2：试用共价键和原子结构等知识解释NH3和H2O的成键 和分子的空间结构。
3. σ键与π键
我们已经知道HCl、H2O、 NH3的成键情况。N原子构 成N2分子的结构是怎样的呢？为什么N2非常稳定,不易参加 好象反应？
(1). σ键的形成和分类 (a). s-s σ键的形成
表示H原子的1s轨道
Z
表示Cl的成单3px轨道
H原子的1s轨道电子云沿 着Cl原子p轨道的x轴方向成 键，s和p两个原子轨道电子 云重叠部分最大，两核间电 子的概率密度最大，形成的 共价键才最牢固，分子最稳 定。说明形成共价键是有方 向性的，这是共价键的第2 个重要特征。
有X 效 成 键
以HCl成键为例说明 形成H-Cl键的方向。
E = 436kJ/mol E = 243kJ/mol E = 431kJ.mol
N2(g) C=O(g)
2N(g) C(g)+O(g)
E = 945kJ/mol E = 745kJ/mol
（2). 键能的大小表示化学键的强弱。 键能越大—化学键越牢固—分子越稳定。
练习：下列分子最稳定的是( )
A. HI
练习9:下列化合物中既有共价键又有离子键的是( ) A.HNO3 B NH4HCO3 C NaOH D Na2O E Na2O2
思考：为什么H2S分子中原子个数比为2:1,为什么H2S分子是 V字形分子？为什么两个键的夹角约为900?
2.共价键的特征 共价键理论的要点
电子配对原理
最大重叠原理
两原子各自提供 一个自旋方向相 反的电子彼此配 对。。
一、共价键
1、共价键的形成及本质
电子云在两个原子核间重叠，电子在两核间出现的概率 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，把带正电的两个原子核“黏结” 在一起了，它们同时受到两个原子核的吸引，导致体系的能 量降低，形成了化学键。
(1).共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 (2).共价键的本质：在两个原子核之间的电子与原 子核之间的电性作用是共价键的本质。
相互靠拢
σ键：原子轨道中的电子云以“头碰头”的方式相互重叠形 成 的s-s共σ键价:键两。个s轨道的电子云以“头碰头”的方式相互重叠形成 的共价键叫s-s σ键。H2分子中有一个s-s σ键。
(b). s-p σ键的形成
未成对电子的 电子云相互靠拢
电子云相互重叠
s-p σ键：一个s轨道的电子云和一个p轨道的电子云以“头碰 头”的方式相互重叠形成的共价键叫s-p σ键。 一般是H原子与其它元素的原子形成的σ键属于s-pσ键。
a.共价键的方向性：在形成共价键时，共价键将尽可能沿着电 子概率出现最大的方向重叠成键，这就是共价键的方向性。
以H2S为例说明共价键的方向性。 表示H原子的1s轨道
表示S的两个3p轨道即3px和3pz
Z
Z
有效成键
有X 效 成 键
S HH
H2S是V字 形分子
X
一个H原子的1s轨道电子云沿着硫原子p轨道的X轴方向成 键，另一个H原子的1s轨道电子云沿着硫原子p轨道的Z轴方 向成键，形成了V字型的H-S-H分子。由于硫原子3px与3pz互 相垂直，所以两个键的键角约为900。
(3).共价键的表示和分类
用一条短线“—”表示一对共用电子所形成的共价键(单键)。 如: H2和HCl及H2O分子分别表示为:H-H,H-Cl;H-O-H。 类推：用“=”“ ”分别表示原子间共用2对和3对电子形 成的双键和叁键。共价键可分为单键、双键和叁键。
如：CO2和HCN分子:O=C=O;H-C N。 结构式：用短线来表示的分子中的共价键的式子叫结构式。 电子式：用小黑点或小圆圈来表示化学键的式子叫电子式。
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。。
(1).共价键特征之一------共价键的饱和性
a.共价键的饱和性:一个原子有几个未成对电子，便可和几个 自旋相反的电子配对成键，这就共价键的“饱和性”。
H 原子1s轨道上有一个未成对电子、Cl原子3p轨道上也 有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对形成HCl分子, 即原子个数比为1:1,HCl分子中只有一个H-Cl单键;
键参数：指键长、键能、键角等表示化学键的物理量。
1、键能 （H1+）.H键能:指在H101.3HkP+a、432968KK条J 件下，拆开1molAB(g)分子
中的化学键，使其生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。
H2(g) Cl2(g) HCl(g)
2H(g) 2Cl(g) Cl(g)+H(g)
共价键
(1).H原子为什么会和O原子Cl原子结合形成稳定的 H2O、HCl分子？ (2).为什么H原子和Cl原子结合形成HCl分子时H:Cl原 子个数比为1:1？而H和O原子结合形成H2O分子时原 子个数比为2:1？(而不是HCl2和H3O2)
(3).为什么原子间可以通过共用电子对形成稳定的分子？
(4).共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢？
键
目
成键方式
σ键
π键
型
沿轴方向“头碰头”平行方向“肩并肩”
电子云形状
轴对称
镜像对称
牢固程度 成键判断规律
强度大，不易断裂 强度较小，易断裂
共价单键是σ键，共价双键中一个是 σ 键，另一个是π键，共价三键中一个是 σ键，另两个为π键。
练习4：下列分子中含有π键的是( )
A.CF4 B. CH3CH3
C.C2H2 D. CH3OCH3
练习5：下列分子中含有两个π键的是( )
A.CO2
B. CH3CHO
C.C2H6
D.N2
思考1.已知氮分子的共价键是三键，分析叁键是由什么键组 成？是怎样形成这些共价键的？你能通过画图来描述吗？
结合氮分子的化学键了解N2非常稳定,不易参加好象反应的 原因。采取什么措施可改变传统的合成氨工艺？
B. HBr
C HF
D.HCl
(3).焓变△H与键能的关系：
例：已知：H2的键能为436kJ/mol,Cl2的键能为243kJ/mol,HCl的 键能为431kJ/mol,试求：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的焓变△H 为多 少？
焓变与键能的关系式：
△H =Σ (反应物)键能-Σ(产物)键能
(7).共价键的存在：共价键可存在于单质和化合物 分子中，也可存在于离子化合物中。
练习7:下列化合物中只含共价键的是( ) A.HNO3 B NH4Cl C Cl2 D AlF3
E N2O3
练习8:下列化合物中不含共价键的是( ) A.NaNO3 B NH4Cl C KOH D Na2O
E Na2O2
思考2.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和 几个π键组成？
乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个 π键组成；乙烯分子中由3个σ键和2个π键组成。 练习：下列共价分子中的化学键没有方向性的是
A. HCl
B H2O
C Cl2
D H2
练习.关于乙烯可使溴水褪色，这时发生加成反应是指 （） A.破坏了分子中p-pσ键 B.破坏了分子中s-pσ键 C破坏了分子中1个π键 D.破坏了分子中2个π键
练习5：下列那些化合物是通过共价键形成的化合物（ ）
A. MgCl2
B. KI
C. CCl4
D. HF
(6).共价化合物：仅含共价键的化合物。
酸、非金属氧化物、气态氢化物、有机物都是共价化合物。
练习6：下列物质属于共价化合物的是( ) A. NH4HCO3 B. C60 C. H2SO4 D HF E.C2H5OH
(c)、p-p σ键的形成
未成对电子的 电子云相互靠拢
电子云相互重叠
p-p σ键：原子的一个p轨道的电子云和另一个原子的一个p
轨道的电子云以“头碰头”的方式相互重叠形成的共价键叫pp
练σ键习。3：试分析NH3、 CCl4、CH3CH2OH分子中σ键的个数 和σ键的种类。
(2).π键的形成
两个原子的 P轨道电子云 相互接近
练习1：试写出下列分子的结构式：CS2、H2S、P4。 练习2：下列分子中只含共价单键的是( )
A. NH3 B.N2 C.CO2 D.C2H5OH E.CH3COOH
(5).形成共价键的条件
通常，电负性相同或电负性相差较小的元素原子之间形 成的化学键为共价键。 （通常是非金属元素之间,但也可是 金属与非金属元素之间）如:H与X、N、O、C原子之间都能 形成共价键。
硫原子有2个未成对的3p电子，因此1个硫原子能与2个H 原子共用两对电子形成化学键生成H2S分子。硫化氢分子中有 两个S-H单键.
b.共价键的饱和性这一特征决定了原子形成分子时原子的 数量关系和每个原子形成共价键的总数.
练习1：试用原子结构知识和共价键的饱和性解释NH3、 H2S的成键情况？
(2).共价键特征之二------共价键的方向性
A. H2O
B NH3
C HF
D HCl
练习：下列分子中既含有极性键又含非极性键的是( )
A. H2O
B H2O2
C CH4
D CH3CH2CH3
二、键参数
HCl与HI的分子结构非常相似，但表现的稳定性却大不 一致，HCl > HI,在1000℃时，HCl只有0.001%分解率，而 HI的分解率高达33%。这是为什么？
H
107.30 H
三角锥形
C H 正四面体
H
H
109028’
精品课件！
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2.键长
键长：两个成键的原子的原子核间距离。
一般而言，半径越小—键长越短—键能越大—化学键越牢固— 分子越稳定
键长是影响分子的空间构型的因素之一。
练习：下列说法正确的是（ ） A.键长越长,该分子越稳定 B.键能越大,化学键越牢固 C.键长越短,则键能越小 D.键长越长,则键能越大
练习：下列分子的键长关系正确的是( )
练习:
7
3
4、极性键和非极性键
Na H+ C+l H Na+[HCHl ]-
H + Cl
H Cl
H H(结构式) H Cl
非极性键: 共用电子对不偏向任何原子的共价键。 或由同种元素的原子形成的共价键。
极性键: 共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子 或由不同种元素的原子形成的共价键。
练习：下列分子中共价键的极性最强的是（ ）
H 原子1s轨道上有一个未成对电子、Cl原子3p轨 道上也有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对 形成HCl分子,即原子个数比为1:1;
两个Cl原子间只能各以3p轨道上的一个电子自旋 相反配对形成 Cl2分子；
类推：氧原子有2个未成对的2p电子，因此1个O 原子能与2个H原子共用两对电子形成化学键生成H2O 分子。
A.碳碳键 ：CH3CH3>C2H4>C2H2 B.HF<HCl<HBr<HI
C.CH4<NH3<H2O<HF
D.H2O>PH3>HCl>HF
3.键角 键角：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。
CO2 H2O
O=C=O
O HH
1800 104030’
直线形 V字形
NH3
Baidu Nhomakorabea
N HHH
CH4
H HCH
电子云重叠
π键的电子云
π键：2个p轨道的电子云以”肩并肩”方式相互重叠形成的共 价键。
π键一般存在于C=C键、C=O键、C C键、C N键、N N键、 苯环等中。
σ 键与π键两种共价键谁更稳定？为什么？
σ 键比π键更稳定。因为“头碰头”比“肩并肩”轨道重叠得 更多，共价键更牢固。
σ键和π键的比较
项
=(436kJ/mol+243kJ/mol)- 2×431kJ/mol
= -184.6 kJ/mol（即放热184.6 kJ/mol）
练习3：已知：H2的键能为436kJ/mol,N2的键能为 945.8kJ/mol,N-H的键能为391.0kJ/mol,试求：合成氨反应的反 应热△H 为多少？ 练习4:已知合成氨反应的反应热为-92.2kJ/mol,当将3molH2和 1molN2在密闭容器中充分反应后，所放出的热量_______(大于、 等于、小于）-92.2kJ/mol，因为：___________。