第二章-1-共價鍵課件

第二章分子結構與性質1共價鍵銅梁中學左先群1.課前預習內容化學鍵：概念、存在范圍、類型、與反應本質的關系、用電負性判斷類型電子式：概念、各種微粒電子式的書寫、表示化合物的形成過程共價鍵：定義、成鍵微粒、成鍵實質、非極性鍵和極性鍵、形成共價鍵的條件、本質、存在范圍共價化合物：定義、類型、極性分子與非極性分子、表示形式（分子晶體——化學式或分子式、原子晶體——化學式）2.（1）兩個成鍵原子均提供

原子軌道形成的共價鍵相互靠攏電子云“”重疊形成H2分子的共價鍵H2分子電子云模型H2分子中的共價鍵——s-s？鍵頭碰頭s3.↑↓↑↑核間距離由小到大↑能量H2分子的形成過程：兩個氫原子的1s電子的自旋方向相反，當它們相互靠近時,兩個原子核間的電子云密度變濃，兩個原子組成的體系總能量變低，低于兩個氫原子能量之和.當兩個氫原子核間距離達到某一距離r0時，體系的總能量達最低，表示在兩個氫原子間生成了穩(wěn)定的共價鍵,形成了H2分子。當核間距離進一步縮短時，由于兩上帶正電荷的氫原子核之間的強烈排斥，又使系統(tǒng)的能量升高。電子云在兩個原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，電子帶負電，因而可以形象地說，核間電子好比在核間架起一座帶負電荷的橋梁，把帶正電荷的兩個原子核“黏結”在一起了。若兩個成鍵原子的電子自旋方向相同，當它們相互接近時，原子間總是排斥作用占主導地位，所以兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。4.請分組討論HCl和Cl2分子中共價鍵的形成過程溫馨提示：原子軌道重疊方式共用電子對最易出現(xiàn)的位置5.HCl中的H－Cl鍵H的s軌道Cl的p軌道“頭碰頭”

重疊H－Cl共價鍵（2）兩個成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價鍵——s-p？鍵6.Cl2分子中的Cl－Cl鍵Cl的p軌道Cl的p軌道Cl－Cl共價鍵(3)兩個成鍵原子均提供p原子軌道形成的共價鍵“頭碰頭”

重疊——p－p？鍵7.N1s2s2pN≡N思考：當X方向的電子云以“頭碰頭”的形式重疊之后，Y、Z方向的電子云以什么形式去重疊？XYZXYZ探究N2分子共價鍵的形成過程8.+IYXpY—pY+IYZZPZ—PZ原子軌道在核間連線兩側進行重疊“肩并肩”方式形成的共價鍵——p－p？鍵9.從上述形成方式可知：共價鍵可以是“頭碰頭”形成的，也可以是“肩并肩”形成的。因此我們根據(jù)這種重疊方式的不同，將共價鍵分成了σ鍵、π鍵10.一、共價鍵的類型（σ鍵、π鍵）(一)σ鍵1、形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采用“頭碰頭”的方式重疊，這種共價鍵叫σ鍵此鍵在兩個原子核的連線上11.2、σ鍵的類型根據(jù)成鍵電子原子軌道的不同分為s-sσ鍵、s-pσ鍵、p-pσ鍵12.3、σ鍵的特征：(1)以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉操作，共價鍵的電子云圖形不變(即鍵沿著兩個原子核的連線伸展)(2)形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強的穩(wěn)定性(通常兩原子之間首先形成σ鍵)4、σ鍵的存在：共價單鍵肯定是σ鍵；

共價雙鍵(或三鍵)中有σ鍵(通常只有一個是σ鍵)13.(二)π鍵1、π鍵2、p－pπ鍵的形成形成共價鍵的未成對電子的原子軌道，采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價鍵叫π鍵P軌道

“肩并肩”

重疊π鍵在兩原子核連線的兩側P軌道14.3、π鍵的特征(1)每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核連線構成的平面的兩側。(如果以它們之間包含原子核平面為鏡面，它們互為鏡象，這種特征稱為鏡像對稱)(2)形成π鍵時，電子云重疊程度比σ鍵小，π鍵沒有σ鍵牢固4、π鍵的存在π鍵通常存在于共價雙鍵和共價三鍵中15.請你總結：(三)σ鍵和π鍵存在的一般規(guī)律：1、共價單鍵為

鍵；2、共價雙鍵中有

個是

鍵，有

個是

鍵

3、共價三鍵中有

個是

鍵，另

個是

鍵σ

σ

σ

ππN≡N形成的是

個

鍵和

個

鍵p－pσp－pπ12請指出C2H6、C2H4的共價鍵類型及個數(shù)一一一兩16.σ鍵π鍵重疊方式重疊程度對稱情況鍵能參與成鍵軌道化學活潑性實例請你總結(四)σ鍵和π鍵的比較頭碰頭肩并肩大小沿鍵軸方向，圓柱形對稱通過含鍵軸的一個平面，在兩側鏡像對稱大小s－ss－pp－pp－p不活潑活潑（易反應）H2、HCl、Cl2CH2=CH217.價鍵軌道：由原子軌道相互重疊形成的σ鍵和π鍵總稱為價鍵軌道。價鍵軌道是分子結構中的價鍵理論中最基本的組成部分。(五)請你了解這個概念：18.(六)共價鍵的特征實驗事實:

H、Cl都只有一個未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2，而不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。N原子p能級上有三個未成對電子，故N可形成三個共價鍵，如NH31、共價鍵的飽和性共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，形成幾個共價鍵，這就是共價鍵的“飽和性”19.實驗事實:共價鍵形成時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)概率越多，形成的共價鍵越牢固。共價鍵的方向性決定了分子的空間構型2、共價鍵的方向性同種分子中(如HX)成鍵原子電子云(原子軌道)重疊程度越大，形成的共價鍵越牢固，分子結構越穩(wěn)定。

如HX的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI電子所在的原子軌道都有一定的形狀，所以要取得最大重疊，共價鍵必然有方向性。20.(六)共價鍵的特征共價鍵具有飽和性和方向性共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成共價鍵的方向性決定了分子的空間構型當成鍵電子的電子云重疊程度越大，形成的鍵越牢固21.（七）共價鍵強弱的判斷1、由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。如原子半徑：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI2、由鍵能判斷：共價鍵鍵能越大，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消耗的能量越多3、由鍵長判斷：共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消耗的能量越多4、由電負性判斷：元素的電負性越大，該元素的原子對共用電子對的吸引力大，形成的共價鍵更穩(wěn)定。22.二、共價鍵的鍵參數(shù)（一）鍵長——分子內中兩個成鍵原子的核間距離稱為鍵長（形成共價鍵的兩個原子之間的核間距）鍵能、鍵長、鍵角共價鍵的鍵參數(shù)是說明共價鍵性質的重要數(shù)據(jù)23.1、鍵長的大小與原子的

大小、原子

以及

的性質（單鍵、雙鍵、叁鍵、鍵級、共軛等）因素有關。一般來說：d(C－C)＞d(C=C)＞d(C≡C)d(H－I)＞d(H－Br)＞d(H－Cl)＞d(H－F)CO分子中的C=O鍵介于碳碳雙鍵和碳碳叁鍵之間

O2＋、O2、O2－、O22－中的氧氧鍵依次增長半徑核電荷數(shù)化學鍵24.2、鍵長對分子穩(wěn)定性的影響穩(wěn)定性——指分子受熱是否發(fā)生分解的性質，是熱穩(wěn)定性一般來說，鍵長越短，鍵的強度越

，鍵越

，分子越

；鍵長越長，鍵的強度越

，鍵越

，分子越

。大牢固穩(wěn)定小不牢固不穩(wěn)定鍵長是衡量共價鍵

性的一個重要參數(shù)穩(wěn)定25.3、了解：共價半徑——共價鍵的鍵長可以分解成鍵合原子的共價半徑（這個半徑是個測定值，不是該原子的原子半徑）之和。（因成鍵時原子軌道發(fā)生重疊，鍵長

成鍵原子的原子半徑之和）小于26.（二）鍵能氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學鍵

的最低能量常溫下基態(tài)化學鍵

成氣態(tài)原子所需要的能量即：拆開1mol鍵需要吸收的能量(或生成1mol的鍵放出的能量)釋放分解27.1、了解：

對于雙原子分子，鍵能就是鍵解離能對于多原子分子，斷開其中一個鍵并不得到氣態(tài)自由原子，這時所斷開鍵的能量會不相同，故只能得到平均值。因此在比較鍵能數(shù)據(jù)的大小時，一定要有可比性。如我們通常比較H－X鍵(結構相似的分子中，化學鍵能越大，分子越穩(wěn)定)28.2、鍵能的單位為：

，常用表示。鍵鍵能(kJ·mol－1)鍵鍵能(kJ·mol－1)鍵鍵能(kJ·mol－1)鍵鍵能(kJ·mol－1)H－H436.0F－F157C－C347.7N－N193O－O142Cl－Cl242.7C=C615N=N418O=O497.3Br－Br193.7C≡C812N≡N946C－H413.4I－I152.7C－O351N－O176O－H462.8H－F568C=O745N=O607H－Cl431.8H－Br366H－I298.7N－H390.8kJ·mol－1EA－B29.3、鍵能越小，鍵越

，含有該鍵的分子越

，受熱

生分解如N≡N的鍵能為946kJ·mol－1，氧分子里的鍵能493kJ·mol－1，故空氣中N2比O2穩(wěn)定。鍵能為衡量共價鍵

的參數(shù)不穩(wěn)定不牢固越易鍵能越

，即形成化學鍵時

的能量越

，形成的化學鍵

.穩(wěn)定性大釋放多越牢固30.（三）鍵角

原子分子中原子核的連線的夾角，即分子中

與

之間的夾角。例：H2O中兩個O－H之間的夾角為104°30′，折線形；CO2中兩個C=O鍵成直線，夾角為180°，

直線形；甲烷分子中的C－H鍵夾角為109°28′，正四面體形；NH3鍵角107°，三角錐形。多共價鍵共價鍵31.1、共價分子中含有兩個以上的共價鍵才可以形成鍵角。象HCl分子中無鍵角之說。2、鍵角的大小嚴重影響分子的許多性質，例如分子的極性，從而影響其溶解性，熔、沸點等3、多原子共價化合物中共價鍵形成鍵角，表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述共價化合物立方體結構的重要參數(shù)。(鍵角對分子的極性判斷也十分重要。判斷立體結構中正負電荷的重心是否重合)鍵長與鍵角一起決定該分子的空間構型、鍵長和鍵能一起決定該分子的穩(wěn)定性32.五、特殊的共價鍵——配位鍵1、定義：共用電子對由某原子(或離子)單方面提供與另一原子(或離子)共用所形成的特殊共價鍵2、理解：一方提供共用電子對，一方提供電子對活動的空間3、存在：NH4＋、H3O＋、含多個O的含氧酸根在NH4＋中的4個N－H的鍵長、鍵能均相等，鍵角也相等，故NH4＋為空間正四體。4、表示方法：用“→”表示。箭頭指向提供空間的一方33.六、等電子原理及應用1、等電子原理的基本觀點2、等電子體原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的化學鍵特征，它們的許多性質是相近的，立體構型相同。此原理稱為等電子原理。滿足等電子原理的分子互稱為等電子體。注意：等電子體的價電子總數(shù)相同、而組成原子的核外電子總數(shù)不一定相等。34.3、CO分子和N2分子具有相同的原子總數(shù)、相同的價電子數(shù)，是等電子體，其性質對比如下：分子熔點/℃沸點/℃在水中的溶解度(室溫)