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1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第一节第一节 共价键共价键学习目标学习目标1.理解共价键的主要类型理解共价键的主要类型键和键和键。键。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。些性质。3.结合实例，理解结合实例，理解“等电子原理等电子原理”，并能说明，并能说明“等等电子原理电子原理”的应用。的应用。知识回顾知识回顾1 化学键的定义：化学键的定义：使使离子离子相结合或相结合或原子原子相结合的作用力叫做化学键。相结合的作用力叫做化学键。2 化学键的种类：化学键的种类：离子键、离子键、金属键、离子键、离子键、金属键、离子键离子键 带相反电荷带相
2、反电荷离子离子之间的相互作用。之间的相互作用。共价键共价键原子之间通过原子之间通过共用电子对共用电子对所形成的相互作用。所形成的相互作用。金属键金属键金属阳离子金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用与自由电子之间强烈的相互作用 3 化合物类型：化合物类型：离子化合物、共价化合物离子化合物、共价化合物 离子化合物：离子化合物：越大多数盐（越大多数盐（铵盐和金属盐铵盐和金属盐）、强碱、金属氧化）、强碱、金属氧化 物、金属氢化物等物、金属氢化物等共价化合物共价化合物：非金属氧化物、非金属氢化物、大多数有机物、：非金属氧化物、非金属氢化物、大多数有机物、酸、弱碱酸、弱碱4、电子式、电子式用用“”或者或
3、者“”来表示原子或分子来表示原子或分子最外层电子最外层电子的方的方法。法。一、共价键一、共价键1 1 定义定义分子内原子间通过分子内原子间通过共用电子对共用电子对 形成的形成的相相互作用。互作用。2 2 发生：发生：分子内原子之间分子内原子之间 3 3 存在：存在：共价化合物共价化合物、非金属单质（除稀有气体）、非金属单质（除稀有气体）、部分离子化合物、部分离子化合物 (例：例：NaNa2 2 O O2 2)（本质）（本质）4 共价化合物：共价化合物：非金属氧化物、非金属氢化物、非金属氧化物、非金属氢化物、大多数有机物、酸、弱碱大多数有机物、酸、弱碱思考：思考：我们能用电子式表示我们能用电子式
4、表示H2、HCl、Cl2分子的形成分子的形成为什么不可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？分子的形成？原因：原因：共价键具有饱和性共价键具有饱和性(1)电子配对原理电子配对原理：两原子各自提供两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。个自旋方向相反的电子彼此配对。(2)(2)最大重叠原理最大重叠原理5 共价键理论共价键理论两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密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。度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。1S1SHH泡利原理泡利原理1S6 共价键的特征共价键的特征（1）共价键具有饱和性共价键
5、具有饱和性 按照价键理论的电子配对原理，一个原子有几个未成对电子，按照价键理论的电子配对原理，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“饱和性饱和性”。共价键具有饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。共价键具有饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。自旋相同自旋相反p（2）共价键的方向性）共价键的方向性NH3 三角锥形决定分子的空间构型决定分子的空间构型 原子轨道原子轨道 最大最大 原子轨道原子轨道 越多越多 下降下降 牢固牢固 无方向性无方向性7 分类：分类：电子对偏移电子对偏移非极性共价键（不偏移）
6、非极性共价键（不偏移）极性共价键（极性共价键（偏移偏移）共用共用电子对数：电子对数：单键、双键、三键单键、双键、三键电子对形成方式：电子对形成方式：普通共价键、配位键（普通共价键、配位键（NH4+）原子轨道重叠方式：原子轨道重叠方式：键和键和键键 轨道“头碰头”轨道“肩并肩”HHHHHH二、用电子云来描述共价键的形成过程（1）H2分子的形成过程（s-s 键）两个H原子共用一对共用的电子对是不是只存在与两核间?键的特征：以形成化学键的两原子核的连线做为轴旋转操作，共价键电子云的图形不变,称为轴对称。电子云在两个原子核间重叠电子云在两个原子核间重叠(轨道重叠轨道重叠)，意味着电子出现在核间的概率增
7、大，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负电的电子带负电，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桥梁，把带正电的两个原子核“黏结黏结”在一起了。在一起了。（2）HCl分子的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程（s-p 键）HClHClCl H（3）、Cl2分子的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程（p-p 键）ClClClClCl Cl小结:键S-S重叠S-P重叠P-P重叠(1)定义：定义：两个原子轨道两个原子轨道沿键轴沿键轴方向方向以以“头碰头头碰头”的方的方式式重叠重叠 而形成共价键而形成
8、共价键(2)(2)类型类型(3)(3)特点特点 头碰头头碰头,重叠程度大，稳定性高。重叠程度大，稳定性高。轴对称，可绕键轴旋转。轴对称，可绕键轴旋转。（4）氮原子形成氮分子（）氮原子形成氮分子（N2）形成过程形成过程1S2S2PNNNNN 两个原子的两个原子的p p轨道轨道“肩并肩肩并肩”重叠形成共价键的过程重叠形成共价键的过程键键 定义定义两个原子轨道以平行即两个原子轨道以平行即“肩并肩并 肩肩”方式重叠而形成的共价键方式重叠而形成的共价键类型类型：p-p 键键特点特点 肩并肩肩并肩,重叠程度小，稳定性差。重叠程度小，稳定性差。镜面镜面对称，不能旋转，易断裂对称，不能旋转，易断裂。成键类型判
9、断规则：成键类型判断规则：单键是单键是键，双键中一个键，双键中一个 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，另两个为键，另两个为键。键。小结:键类型键类型 键键 键键原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式沿键轴方向沿键轴方向 头碰头头碰头沿键轴方向平行沿键轴方向平行肩并肩并肩肩类型类型s-s、s-p、p-pp-p电子云形状电子云形状轴对称，可旋转轴对称，可旋转镜像对称，不可旋转镜像对称，不可旋转原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度较大较大较小较小牢固程度牢固程度键强度大键强度大,不易断裂，不活泼。不易断裂，不活泼。键强度较小键强度较小,容易断裂，活泼。容易断裂，活泼。成键判断
10、规律成键判断规律共价单键是共价单键是键；共价双键中一个是键；共价双键中一个是键键,另另一个是一个是键；共价三键中一个是键；共价三键中一个是键键,另两个另两个为为键键归纳：归纳：键和键和键的比较键的比较练习：练习：试分析乙烷试分析乙烷(CH3-CH3)、乙烯、乙烯(CH2=CH2)、乙炔、乙炔(CHCH)分子中化学键的成分。即分子中化学键的成分。即键和键和键数键数乙烷乙烷(CH3-CH3)分子中分子中7个个键；键；思考：思考：乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪种类型乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪种类型的键？为什么？的键？为什么？乙烯乙烯(CH2=CH2)分子中分子中5个个键、键、1个个键键乙
11、炔乙炔(CHCH)分子中分子中3个个键、键、2个个键键二、键参数二、键参数键能、键长与键角键能、键长与键角 1 1、键能、键能 失去电子失去电子吸引电子吸引电子 断键断键 成键成键 吸收能量吸收能量 释放能量释放能量 气态基态气态基态原子原子形成形成1mol 化学键化学键释放的释放的最低最低能量能量 定义：定义：单位：单位：kJmol-1 常用 EAB 表示 释放能量，取正值释放能量，取正值 键能越大，键越牢固，分子越稳定键能越大，键越牢固，分子越稳定 意义：意义：（4）常见共价键键能）常见共价键键能共价键键能共价键键能FF157NO176ClCl242.7NO607BrBr193.7OO14
12、2II152.7OO497.3CC347.7CH413.4CC615OH462.8CC812NH390.8CO351HF568CO745HCl431.8NN193HBr366NN418HI298.7NN946HH4362 2、键长、键长 形成共价键的两个原子间的核间距形成共价键的两个原子间的核间距 定义：定义：共价半径：共价半径：同种原子的共价键键长的一半同种原子的共价键键长的一半 稀有气体为单原子分子，无共价半径稀有气体为单原子分子，无共价半径 意义：意义：键长越短键长越短，键能越大键能越大，分子越稳定分子越稳定 结论结论：同种元素形成的共价键的键能：同种元素形成的共价键的键能：单键单键双键
13、双键 键键能键键能 大小比较大小比较：单键单键双键双键叁键叁键 卤素单质的键长与共价半径卤素单质的键长与共价半径3 3、键角、键角 定义：定义：两个共价键之间的夹角两个共价键之间的夹角 CH4 CCl4 10928 NH310718 H2O 105 CO2 180 常见键角：常见键角：意义：意义：决定分子的空间构型。决定分子的空间构型。表明共价键具有方向性 衡量共价键的稳定性衡量共价键的稳定性 三、等电子原理三、等电子原理 1 1、等电子体：、等电子体：注意：有时将原子总数、价电子总数相同的离子也认为是等电子体注意：有时将原子总数、价电子总数相同的离子也认为是等电子体 原子总数原子总数相同、相
14、同、价电子价电子总数相同的总数相同的分子分子 2、等电子体原理、等电子体原理原原子子总总数数、价价电电子子总总数数相相同同的的分分子子具具有有相相似似的的化化学学键键特特征征，空间构型是空间构型是相同相同的。的。它们的许多性质是相近的。它们的许多性质是相近的。（物理性质）（物理性质）3、应用：预测分子空间的构型和性质、应用：预测分子空间的构型和性质判断一些简单分子或离子的立体构型；利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；利用等电子原理针对某物质找等电子体。方法方法左右互补，上下替换左右互补，上下替换SO2O3NO2-SO3NO3-SiO32-C6H6B3N3H6NO2-NO2N2COC22-C
15、O2N2OCS2NH3H3O+CH4NH4+CN4、常见的等电子体、常见的等电子体：10e-18e-等电子体等电子体 双原子双原子10e-：三原子三原子18e-：四原子四原子24e-三原子三原子16e-三原子三原子18e-四原子四原子8e-五原子五原子8e-NO+NO2+N3-BeCl2CO32-BO33-BF3常用于分子晶体和阴阳离子CO2与与SiO2并非等电并非等电子体子体键能键能键角键角键长键长键参数键参数键长越短键长越短,一般键能一般键能越大，化学键越牢固越大，化学键越牢固,由该键形成的分子由该键形成的分子越稳定。越稳定。决定了分子的空间构型决定了分子的空间构型课时小结等电子体等电子体
16、应用应用等电子等电子原理原理原子总数相同，价电原子总数相同，价电子总数相同子总数相同判断立体构型判断立体构型制造新材料制造新材料找等电子体找等电子体1 1、下列说法中，错误的是、下列说法中，错误的是()()A.键长越长，化学键越牢固键长越长，化学键越牢固B.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固C.对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键2 2、能够用键能解释的是、能够用键能解释的是()()A.氮气的化学性质比
17、氧气稳定氮气的化学性质比氧气稳定B.常温常压下，溴呈液体，碘为固体常温常压下，溴呈液体，碘为固体C.稀有气体一般很难发生化学反应稀有气体一般很难发生化学反应D.硝酸易挥发，硫酸难挥发硝酸易挥发，硫酸难挥发当堂巩固键长越短键长越短A化学性质化学性质A3 3、原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为、原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。等电子体的结构相似，物理性质相似。（1 1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的有：分子中，互为等电子体的有：，。（2 2）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与亚硝酸根（成的物质中，与亚硝酸根（NO2-）互互为等电子体的分为等电子体的分子有子有 、。N2CON2OCO2SO2O3当堂巩固