高二选修3第二章分子结构与性质第一节共价键课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,分子结构与性质,第一节 共价键,复习回忆,分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？,知识回顾：,1,、化学键的定义。,相邻,的原子之间的,强烈,的相互作用叫做化学键。,2,、化学键的种类。,离子键：,使阴、阳离子结合成化合物的,静电,作用。,共价键：,原子之间通过,共用电子对,所形成的相互作用。,判断依据：,活泼的金属元素和活泼非金属元素，或者带正、负电荷的原子团之间形成离子键；非金属元素之间形成共价键。,两种成键元素间的电负性差值,1.7,它们之间通常形成离子键,;,反之,形成的共价键。,共价键,极性键：,非极性键：,共用电子对偏移的共价键。,共用电子对不偏移的共价键。,3,、化合物的分类。,离子化合物：,共价化合物：,含有离子键,的化合物。,所含的化学键,全部是共价键,的化合物。,4,、电子式,用“,”,或者“,X”,来表示原子或分子,最外层电子,的方法。,练习：,H,2,HCl Cl,2,NaBr,HClO,H,2,O,2,NaOH NH,4,Cl,写出以下物质的电子式。,学与问,你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？,O,H,Cl,H O O H,Na O H,+,-,N,H,H,H,H,Cl,-,+,H,H,H,H,+,Cl,Cl,Cl,Cl,+,H,H,Cl,+,Cl,Na,Br,-,+,Na Br,+,N,2,NN,分子结构,认 识 共 价 键,CH,3,CH,3,分子结构,CH,2,CH,2,分子结构,HCCH,分子结构,问题：共价键是怎样形成的呢？,H,H,H,H,氢原子形成氢分子的电子云描述,键,H,H,s-s,键,1、,键,一、共价键,1,、共价键的形成,“头碰头”式,一、共价键,1S,1S,互相靠拢,电子云重叠,HH,共价键,氢原子形成氢分子的电子云描述,键的特征：,电子云为轴对称，,即是以形成化学键的两个原子核的连线为轴作旋转操作，,键电子云的图形不变。,(1),键,1,、共价键的形成,H,Cl,H,Cl,Cl,Cl,的,p-p,键的形成,H,Cl,的,s-p,键的形成,Cl,Cl,Cl,Cl,形成氯化氢分子的电子云描述,1S,3P,HCl,共价键,3P,3P,ClCl,共价键,形成氯气分子的电子云描述,键的种类：,根据形成,键的轨道不同可分为,SS,键,、,SP,键,、,PP,键,等。,p-p,键的形成,“肩并肩”式,(2),键,互相靠拢,电子云重叠,键的电子云,P,P,键的种类：,根据形成,键的轨道不同可分为,PP,键,、,Pd,键,、,dd,键,等等。,键的特征：,(1)电子云为镜像，即是每个,键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧。,(2)不稳定,容易断裂。,小结：,共价键按,电子云重叠方式,分为,：,键,头碰头,键,肩并肩,共价单键都是,键,键比,键重叠程度更大,1.,根据,H,2,分子的形成过程，讨论,F,2,分子和,HF,分子是怎么形成的？,为什么没有,H,3,分子？,2.,为什么,N,、,O,、,F,与,H,形成简单的化合物,(NH,3,、,H,2,O,、,HF),中,H,原子数不等？,1,、共价键的形成条件,A,、两原子电负性,或,。,B,、一般成键原子有,电子。,C,、成键原子的原子轨道在空间,。,共价键的形成：,相同,相近,未成对,重叠,2,、共价键的本质,成键原子相互接近时，原子轨道发生,，自旋方向,的,电子形成,，两原子核间的电子密度,，体系的能量,。,重叠,相反,未成对,共用电子对,增加,降低,2,、共价键的特征,按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个,，便可和几个,配对成键，这就共价键的“,饱和性,”。,H,原子、,Cl,原子都只有,，因而只能形成,H,2,、,HCl,、,Cl,2,分子，不能形成,H,3,、,H,2,Cl,、,Cl,3,分子。,（,1,）具有饱和性,形成的共价键数,未成对电子数,未成对电子,自旋相反,的电子,一个未成对电子,（,2,）具有方向性,p,在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性（,s,轨道与,s,轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。,3,、形成共价键应遵循的,原则：,(1),电子配对原理,(2),最大重叠原理,两原子各自提供,1,个,的电子彼此配对。,自旋方向相反,两个原子轨道重叠部分越,，形成的共价键越,，分子越,。,大,牢固,稳定,键：,键：,ss(,键,),p,x,p,x,(,键,),sp,(,键,),p,y,p,y,(,键,),p,Z,p,Z,(,键,),小结,;,共价键的特征：,饱和性、方向性,共价键的类型：,键、,键,1.,下列不属于共价键的成键因素的是,(),.,共用电子对在两核间高频率出现,.,共用的电子必须配对,.,成键后体系能量降低，趋于稳定,.,两原子核体积大小要适中,课堂练习,2,、下列说法正确的是（）,A.,有共价键的化合物一定是共价化合物,B.,分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物,C.,由共价键形成的分子一定是共价化合物,D.,只有非金属原子间才能形成共价键,B,BC,4,、写出下列物质的电子式,CO,2,PH,3,NaH Na,2,O,2,3,、下列微粒中原子最外层电子数均为,8,的是,(),A.PCl,5,B.NF,3,C.CO,2,D.BF,3,z,z,y,y,x,N,N,z,y,氮分子中原子轨道重叠方式如何？,科学探究,N,2,中,p-p,键和,p-p,键的形成过程,“头碰头”,“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断裂,强度小，容易断裂,共价单键是,键；共价双键是一个是,键，另一个是,键；共价三键是一个是,键，另两个是,键。,成键判断规律,稳定性,电子云特征,成键方向,键,键,键型,项目,小结：比较,键和,键,练习：,请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。,思考：,在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔分子断裂什么类型的共价键？,乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图,乙炔分子中轨道重叠方式示意图,有机物中的共价键,1,、,C H,是,键。,2,、,CC,是,键。,3,、,C=C,一个,键，一个,键。,4,、,C,一个,键，两个,键。,乙烯、乙炔分子中,C-C,键比较稳定不容易断裂，,键比较容易断裂。,乙烷：,个,键；乙烯：,个,键,个,键；乙炔：,个,键,个,键,7,5,1,3,2,练习：,请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个,键,，,几个,键,？,练习：,1、,键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,x,(3)p,x,-p,x,，请指出下列分子,键所属类型:,A.HF,B.NH,3,C.F,2,D.H,2,s-p,x,s-p,x,p,x,-p,x,s-s,2.,钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢,?,你能从原子的电负性差别来理解吗,?,讨论后请填写表,2-2,：,原子,Na Cl,H Cl,C O,电负性,电负性之差,(,绝对值,),结论:,当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是,_,键;而,_,键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。,0.9,3.0,2.1,3.0,2.5 3.5,2.1,0.9,1.0,离子,共价,1,、氮分子中的化学键是,()A.3,个,键,B.1,个,键，,2,个,键,C.,个,键,D.,个,键，,1,个,键,B,反馈练习,2,、下列说法中正确的是,()A.p,轨道之间以“肩并肩”重叠可形成,键,B.p,轨道之间以“头对头”重叠可形成,键,C.s,和,p,轨道以“头对头”重叠可形成,键,D.,共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的,C,3,、在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是,()A.,氯原子的,2p,轨道和氢原子的,1s,轨道,B.,氯原子的,2p,轨道和氢原子的,2p,轨道,C.,氯原子的,3p,轨道和氢原子的,1s,轨道,D.,氯原子的,3p,轨道和氢原子的,3p,轨道,C,7,3,4,5.,下列关于共价键的饱和性的叙述中，错误的是,(),A.,一个原子的未成对电子与另,个原子的未成对电子一定可以配对键,B.,一个原子有几个未成对电子，就可以和几个自旋方向相反的电子配对成键,C.,一个原子的未成对电子与另一个原子的自旋方向相反的电子配对成键后，就不能与第三个电子配对成键,D.,所有的共价键都具有饱和性,A,6.,下列说法正确的是,(),A.,若把,H,2,S,分子写成,H,3,S,分子，违背了共价键的饱和性,B.H,3,O,离子的存在，说明共价键不应有饱和性,C.,所有共价键都有方向性,D.,两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅仅存在于两核之间，而是绕两个原子核运动,A,全部由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物。,在气态单质分子里一定有共价键。,错，如,NH,4,Cl,等铵盐是离子化合物,错，He、Ne,等稀有气体,无共价键,判断,：,共价键理论的发展,路易斯价键理论,现代价键理论（,VB,法）,分子轨道理论（,MO,法）,路易斯结构式：,美国化学家路易斯认为，稀有气体最外层电子构型,(8e,-,),是一种稳定构型。其他原子倾向于共用电子而使它们的最外层转化为稀有气体的,8,电子稳定结构,(,八隅律,),。他把用“共用电子对”维系的化学作用力称为“共价键”。后人就把这种观念称为路易斯共价键理论。,分子有用于形成共价键的键合电子,(,成键电子,),和未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，在结构式中用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：,课堂小结,(1),共价键的形成条件,(2),共价键的本质,(3),共价键的特征,成键原子要有未成对电子，且自旋方向相反，可通过共用电子对达各自稳定结构；,成键原子的原子轨道在空间上发生重叠,。,当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，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。,饱和性；方向性。,(4),共价键的类型,键：,以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如,H-H,键。,类型：,ss,键,、,sp,键,、,pp,键,等。,特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。,键：,由两个原子的,p,电子“肩并肩”重叠形成。,特点：头碰头、,电子云为轴对称，键强度大，不易断裂。,(6),判断共价键类型规律,共价单键是,键；,共价双键中有一个是,键，另一个是,键；,共价三键中有一个是,键，另两个是,键。,(5),价键轨道,由原子轨道相互重叠形成的,键和,键,。,二、键参数,键能,、,键长,和,键角,键能：,气态基态,原子形成,1mol,化学键,释放,的最低能量。,键能越大，化学键越稳定。,破坏,1mol,化学键形成气态基态原子所需的最低能量。,应用：,计算化学反应的反应热。,H=,反应物键能总和,-,生成物键能总和,某些共价键键能,/kJmol,-1,键,键能,键,键能,F-F,157,N,O,176,Cl-Cl,242.7,N,O,607,Br-Br,193.7,O,O,142,I-I,152.7,O,O,497.3,C-C,347.7,C,H,413.4,C=C,615,O,H,462.8,CC,812,N,H,390.8,C,O,351,H-F,568,C,O,745,H-Cl,431.8,N,N,193,H-Br,366,N,N,418,H-I,298.7,NN,946,H-H,436,表,2-1,问题,(1),键能是共价键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系,?,(2),键能与化学反应的能量变化有什么联系,?,怎样利用键能的数据计算反应的热效应,?,规律,:,键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,练习,:,由下表的数据判断,下列分子的稳定性：,A.,Cl,2,Br,2,I,2,B.,NH,3,H,2,O,键,键能,键,键能,Cl-Cl,242.7,N,O,607,Br-Br,193.7,O,O,142,I-I,152.7,O,O,497.3,O,H,462.8,N,H,390.8,例题,根据表,2-1,数据，计算,1molH,2,分别跟,1molCl,2,、,1molBr,2,（蒸气）反应，分别生成,2molHCl,和,2molHBr,分子，哪个反应放出的能量多？,H,2,+Cl,2,=2HCl,H=436.0,kJ,mol,-1,+242.7,kJ,mol,-1,2431.8,kJ,mol,-1,=184.9,kJ,H,2,+Br,2,=2HBr,H=436.0,kJ,mol,-1,+193.7,kJ,mol,-1,2366,kJ,mol,-1,=102.7,kJ,H为负值说明该反应为放热反应。即负值越大，放出能量越多。通过刚才计算，可知，生成2molHCl比生成2molHBr放出能量多。相反，HBr的键能比HCl的键能小，所以HBr分子比HCl更容易发生热分解生成相应的单质。说明稳定性比HCl差。,某些共价键键能,(kJ/mol),键长,/pm(1pm=10,-12,m),键,键能,键长,键,键能,键长,H-H,436,74,CC,812,120,F-F,157,141,C,H,413.4,109,Cl-Cl,242.7,198,O,H,462.8,96,Br-Br,193.7,228,N,H,390.8,101,I-I,152.7,267,NN,946,110,C-C,347.7,154,Si-Si,235,C=C,615,133,Si-O,162,表,2-2,2,、,键长,：形成共价键的两个原子之间的核间距。,键长是衡量共价稳定性的另一个参数。,键,键长,/Pm,键,键长,/Pm,HH,74,C=C,120,FF,141,CH,109,ClCl,198,OH,96,讨论：,对比表,2-1,和表,2-2,找出键长与键能及稳定性的关系。,规律,:,键长越短,一般键能越大，化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。,练习,:,由下表的数据判断,下列分子的稳定性,A.H,2,Cl,2,B.HCl,HBr,HI,键,键能,键长,键,键能,键长,H-H,436,74,H,F,565.0,92,Cl-Cl,242.7,198,H-Cl,428.0,128,H-Br,362.0,141,H-I,295.0,161,思考与交流,N,2,、,O,2,、,F,2,跟,H,2,的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？,通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。,3,、,键角,：两个共价键之间的夹角称为键角,。,键角一定,，表明,共价键具有方向性,。键角是描述分子,立体结构,的重要参数，分子的许多性质与键角有关。,键角决定分子的空间构型。,H,2,O 105,NH,3,107,CO,2,180,CH,4,10928,观察,P,32,页中表,2-3,的数据,从表中可以看出，,CO,分子与,N,2,分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。,表,2-3 CO,分子和,N,2,分子的某些性质,分子,熔点,/,水中溶解度,(,室温,),分子解离能,(kJ/mol),分子的价电子总数,CO,-205.05,2.3 mL,10,N,2,沸点,/,-210.00,-190.49,-195.81,1.6 mL,1075,946,10,等电子体：,原子总数相同、价电子总数相同的分子。,等电子体原理：,原子总数、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。,三、等电子原理,(,物理性质,),例举一些常见的等电子体：,SO,2,O,3,NO,2,-,SO,3,NO,3,-,SiO,3,2-,C,6,H,6,B,3,N,3,H,6,NO,2,-NO,2,N,2,CO,C,2,2-,CO,2,N,2,O,CS,2,NH,3,H,3,O,+,CH,4,NH,4,+,CN,AlO,2,-,练习,原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。,（,1,）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：,和,。,（,2,）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与,NO,2,-,互为等电子体的分子有,、,。,N,2,O,CO,2,N,2,CO,SO,2,O,3,1,、下列说法中，错误的是,(),.,键长越长，化学键越牢固,.,成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固,.,对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定,.,原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键,练习,A,2,、能够用键能解释的是,(),.,氮气的化学性质比氧气稳定,.,常温常压下，溴呈液体，碘为固体,.,稀有气体一般很难发生化学反应,.,硝酸易挥发，硫酸难挥发,A,练习,课 堂 小 结,二、键参数,键能,、,键长,和,键角,键能：,气态基态,原子形成,1mol,化学键,释放,的最低能量。,键能越大，化学键越稳定。,键长：,形成共价键的两个原子之间的,核间距,。,键长越短，键能越大，化学键越稳定。,键角：,两个共价键之间的夹角。,破坏,1mol,化学键形成气态基态原子所需的最低能量。,应用：,计算化学反应的反应热。,H=,反应物键能总和,-,生成物键能总和,课 堂 小 结,等电子体：,原子总数、价电子总数相同的分子。,等电子体原理：,原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,三、等电子原理,