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1、第二章分子结构与性质第一节共价键第1页，本讲稿共27页什么是化学键？什么是化学键？什么是离子键？什么是离子键？什么是共价键？什么是共价键？化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。分子中相邻原子之间是靠什么作用而结分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？合在一起？第2页，本讲稿共27页用电子式表示用电子式表示H H2 2、HClHCl、ClCl2 2分子的形成过程？分子
2、的形成过程？为什么不可能有为什么不可能有H H3 3、H H2 2ClCl、ClCl3 3分子的形成？分子的形成？一、共价键类型一、共价键类型1、共价键的特性、共价键的特性饱和性、方向性饱和性、方向性由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，即共价键的个自旋相反的电子配对成键，即共价键的“饱和性饱和性”。H 原原子、子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子分子第3页，本讲稿共27页电子云在两
3、个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，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负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结黏结”在一起了。在一起了。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，两原子核间的电子密度增大对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增大 ，体系的，体系的能量降低。能量降低。2 2、共价键的形成、共价键的形成第4页
4、，本讲稿共27页相互靠拢相互靠拢(a)s-s 键的形成键的形成(1)键的形成键的形成(b)s-p 键的形成键的形成 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠第5页，本讲稿共27页 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠(c)p-p 键的形成键的形成(2)键的形成键的形成 两个原子两个原子相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云第6页，本讲稿共27页键的常见类型有键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p,(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p,请请指出下列分子指出下列分子键所属类型键
5、所属类型:A A、HBr HBr B B、NHNH3 3 C C、F F2 2 D D、H H2 2课堂练习课堂练习s-ps-ps-ps-pp-pp-ps-ss-s第7页，本讲稿共27页3 3、键和键和键的比较键的比较键键成成键方向方向电子云形状子云形状牢固程度牢固程度成成键判断判断规律律“头碰头头碰头”“肩并肩肩并肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称强度大，强度大，不易断裂不易断裂强度较小易强度较小易断裂断裂共价单键是共价单键是 键，共价双键键，共价双键中一个是中一个是 键，另一个是键，另一个是 键，共价三键中一个是键，共价三键中一个是 键，键，另两个为另两个为 键键第8页，本讲稿共27页 氮气
6、的化学性质很不活泼，通常很难与其氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道是式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的如何重叠形成化学键的问题探究一问题探究一第9页，本讲稿共27页zzyyxNNzy第10页，本讲稿共27页 乙烷、乙烯和乙炔分子中乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个的共价键分别由几个键和几键和几个个键组成？键组成？问题探究二问题探究二第11页，本讲稿共27页乙烷：乙烷：个个键键 乙烯：乙烯：个个键键 个个键键 乙炔：乙炔：个个键键 个个键键7 7
7、5 51 13 32 2第12页，本讲稿共27页2 2、已知、已知键可吸收紫外线，含键可吸收紫外线，含键物质可做键物质可做护肤品。请问下列物质中哪些是含有护肤品。请问下列物质中哪些是含有键的分键的分子子 （）A.NH A.NH3 3 B.CH B.CH4 4 C.CO C.CO2 2 D.C D.C2 2H H2 2课堂练习课堂练习CDCD第13页，本讲稿共27页问题探究三问题探究三请写出乙写出乙烯、乙炔与溴、乙炔与溴发生加成反生加成反应的的反反应方程式。并思考：在乙方程式。并思考：在乙烯、乙炔和溴、乙炔和溴发生的加成反生的加成反应中，乙中，乙烯、乙炔分子断裂什么、乙炔分子断裂什么类型的共价型
8、的共价键？第14页，本讲稿共27页第15页，本讲稿共27页问题探究四问题探究四根据根据氢原子和氟原子的核外原子和氟原子的核外电子排布，你子排布，你知道知道F F2 2和和HFHF分子中形成的共价分子中形成的共价键有什么不同有什么不同吗？根据元素电负性的强弱，你能判断根据元素电负性的强弱，你能判断F F2 2和和HFHF分子中共用电子对是否发生偏移吗？分子中共用电子对是否发生偏移吗？第16页，本讲稿共27页二、键参数二、键参数键能、键长和键角键能、键长和键角1.1.键能键能气态基态原子形成气态基态原子形成1mol1mol共价键释放共价键释放的最低能量的最低能量(或拆开或拆开1mol1mol共价键
9、所吸收的能量共价键所吸收的能量)，例如，例如H-HH-H键的键能为键的键能为436.0kJ.mol436.0kJ.mol-1-1。说明说明 键能的单位是键能的单位是kJmolkJmol-1-1形成化学键通常放出热量键能为通常取正值形成化学键通常放出热量键能为通常取正值键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定第17页，本讲稿共27页2.2.键长键长形成共价键的两个原子之间形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。的核间的平衡距离。说明说明 键长的单位都是键长的单位都是pm=10pm=10-12-12m m键长越短往往键能就越大，共价键越稳定键长越短往往键能就越大，共价键越稳定第18页，本讲稿
10、共27页3.3.键角键角分子中两个相邻共价键之间分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角的夹角称键角。键角.说明说明 键角决定分子的立体结构和分子的极性键角决定分子的立体结构和分子的极性常见的分子的键角有常见的分子的键角有:CO:CO2 2 180 180。H H2 2O 104.5O 104.5。NH NH3 3 107.3 107.3。CHCH4 4 109 109。28 C28 C2 2H H4 4 180180。小结：键能、键长、键角是共价键的三个参小结：键能、键长、键角是共价键的三个参数。键能、键长决定了共价键的稳定性；键数。键能、键长决定了共价键的稳定性；键角决定了分子的空间构型
11、。角决定了分子的空间构型。第19页，本讲稿共27页1.1.键能能气气态基基态原子形成原子形成1mol1mol共价共价键释放的最低能量放的最低能量(或拆开或拆开1mol1mol共价共价键所吸收的能量所吸收的能量)，例如，例如H-HH-H键的的键能能为436.0kJ.mol436.0kJ.mol-1-1，键能可作能可作为衡量化学衡量化学键牢固程度的牢固程度的键参数。参数。2.2.键长形成共价形成共价键的两个原子之的两个原子之间的核的核间的平衡距离。的平衡距离。键能与能与键长的关系的关系:一般来一般来说,键长越短越短,键能越大能越大,分子分子越越稳定定.3.3.键角角分子中两个相分子中两个相邻共价共
12、价键之之间的的夹角称角称键角。角。键角决定分子角决定分子的立体的立体结构和分子的极性构和分子的极性.第20页，本讲稿共27页1 molH1 molH2 2与与1molCl1molCl2 2反反应应生成生成2molHCl2molHCl时时，其理，其理论论分析数据分析数据与与实验实验数据略有差异，下数据略有差异，下图图表示上述反表示上述反应应能量能量变变化的理化的理论论分析示意分析示意图图：化学键断裂需要化学键断裂需要 （填（填“释放释放”或或“吸收吸收”）能量；）能量；图中共释放的能量图中共释放的能量 kJ/molkJ/mol；该反应的反应物的总能量该反应的反应物的总能量 （填（填“大于大于”、
13、“等于等于”或或“小于小于”）反应产物的能量，所以该反应是）反应产物的能量，所以该反应是_反应反应第21页，本讲稿共27页1.1.试利用表试利用表2-12-1的数据进行计算，的数据进行计算，1molH1molH2 2分别跟分别跟1mol Cl1mol Cl2 2 ,1mol Br,1mol Br2 2(蒸气）反应，分别形成蒸气）反应，分别形成2mol HCl2mol HCl分子和分子和2mol 2mol HBrHBr分子，哪个反应释放的能量更多？如何用计算结果说分子，哪个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明明HClHCl分子和分子和HBrHBr分子哪个更容易发生热分解生成相应的单分子哪个更容
14、易发生热分解生成相应的单质？质？2.N2.N2 2、O O2 2、F F2 2跟跟H H2 2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实？这一化学事实？3.3.通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？么影响？第22页，本讲稿共27页三、等电子原理三、等电子原理 1.1.原子总数相同、价电子总数相同的分子或离原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理此原理称为等电子原理2.2.等电
15、子体的判断和利用等电子体的判断和利用判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子为等电子体子为等电子体.应用：利用等电子体性质相似，空间构型相同，应用：利用等电子体性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的构型和性质可运用来预测分子空间的构型和性质.第23页，本讲稿共27页分子分子N N2 2COCO原子数原子数电子数子数价价电子数子数化学化学键22、1122、11键能能1072kJ1072kJ molmol 1 1941.7kJ941.7kJ molmol 1 1分子构型分子构型沸点沸点/K/K252252253253熔点熔点/K/K777783
16、83液体密度液体密度(g/cm(g/cm3 3)0.7960.7960.7930.793溶解度（水）溶解度（水）难溶于水溶于水难溶于水溶于水第24页，本讲稿共27页1.1.写出写出1010电子构型的分子：电子构型的分子：写写5 5个个1010电子构型的离子：电子构型的离子：写写6 6个个1818电子构型的分子：电子构型的分子：写写4 4个个1818电子构型的离子：电子构型的离子：2.2.空间构型小结：空间构型小结：正四面体型（正四面体型（1092810928）金刚石（硅）、金刚石（硅）、CHCH4 4、CClCCl4 4、NHNH4 4+、SOSO4 42-2-、POPO4 43-3-、P P
17、4 4（6060）（注意）（注意）三角锥型三角锥型 氨（氨（107.3107.3）平面型平面型（120120）石墨石墨 C C2 2H H4 4 BFBF3 3 C C6 6H H6 6直线型直线型 (180(180）C C2 2H H2 2 CO CO2 2 CSCS2 2第25页，本讲稿共27页1.1.经验规律：象一氧化碳和氮分子这样具有相同经验规律：象一氧化碳和氮分子这样具有相同电子数电子数(指分子或离子中全部电子总数或价电子指分子或离子中全部电子总数或价电子总数总数)和相同原子数的两个或两个以上的分子或和相同原子数的两个或两个以上的分子或离子，它们的分子结构相似，性质相似。这条规离子，
18、它们的分子结构相似，性质相似。这条规律就叫做等电子原理。具有等电子的物质，如一律就叫做等电子原理。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。氧化碳和氮分子就彼此叫做等电子体。2.2.互为等电子体应该满足的条件：互为等电子体应该满足的条件：在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同在微粒的构成上，微粒所含电子数目相同在微粒的构成上，微粒所含电子数目相同在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同相同第26页，本讲稿共27页3.3.应用：应用等电子原理，可利用已知的分子的构应用：应用等电子原理，可利用已知的分子的构
19、型（几何构型、电子构型）和物理性质对相应等电型（几何构型、电子构型）和物理性质对相应等电子分子的构型和物理性质进行预测。子分子的构型和物理性质进行预测。4.4.典型事例：典型事例：N N2 2O O与与COCO2 2是等电子体是等电子体 硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（铝（AlPAlP）砷化镓（）砷化镓（GaAsGaAs）也是很好的半导体材料）也是很好的半导体材料 白锡白锡(-Sn(-Sn2 2)与锑化锢是等电子体，它们在低温下都与锑化锢是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体可转变为超导体 SiClSiCl4 4、SiOSiO4 44-4-、SOSO4 42-2-的原子数目和价电子总数都相的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，等，它们互为等电子体，都形成正四面体立体构型。都形成正四面体立体构型。第27页，本讲稿共27页