2.1.1 共價(jià)鍵模型-高二化學(xué)同步課堂（魯科版2019選擇性必修2）

魯科版選擇性必修2

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)同學(xué)們好歡迎來到化學(xué)課堂meiyangyang8602交流研討請(qǐng)你欣賞！欣賞美麗的冰花并思考水分子是怎么構(gòu)成冰的？meiyangyang8602交流研討請(qǐng)你欣賞！欣賞美麗的冰花并思考;水分子是怎么構(gòu)成冰的？通過化學(xué)必修課程的學(xué)習(xí)，你已經(jīng)了解了原子之間能夠通過強(qiáng)烈的相互作用——化學(xué)鍵結(jié)合在一起。那么，原子之間為什么能夠以不同類型的化學(xué)鍵互相結(jié)合？原子形成的分子為什么會(huì)有不同的空間結(jié)構(gòu)？分子之間是否也存在著相互作用？要解決這些問題，就要學(xué)習(xí)化學(xué)鍵與分子間作用力的理論。

第二章

微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第1節(jié)共價(jià)鍵模型

課時(shí)1共價(jià)鍵模型教材分析教材中以氫分子形成為例，從電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、體系能量、電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律等入手構(gòu)建共價(jià)鍵模型;以氮分子中共價(jià)鍵形成過程為例，依據(jù)軌道重疊的方式引出共價(jià)鍵的類型，構(gòu)建σ鍵、π鍵模型;從原子軌道在空間取向以及兩個(gè)原子之間原子軌道重疊程度最大化視角學(xué)習(xí)共價(jià)鍵的方向性;從原子的未成對(duì)電子數(shù)是一定的認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的飽和性。請(qǐng)結(jié)合氫和氧的原子結(jié)構(gòu)分析H2O的形成。請(qǐng)你思考！

為什么形成水分子的氫原子為2個(gè)，氧原子為1個(gè)？H結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定如何獲得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)？+11+826OO······H··H··O····HH用電子式表示··請(qǐng)你思考！

根據(jù)氫原子和氯原子結(jié)構(gòu)示意圖的特點(diǎn)，分析對(duì)比HCl的的形成過程共用電子對(duì)

共價(jià)鍵meiyangyang8602聯(lián)想質(zhì)疑請(qǐng)你思考！氫原子為什么會(huì)與氧原子或氯原子結(jié)合形成穩(wěn)定的分子?氫原子與氯原子結(jié)合成氯化氫分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比為1：1而氫原子與氧原子結(jié)合成水分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比卻為2∶1這又是為什么?為什么原子之間可以通過共用電子形成穩(wěn)定的分子?共價(jià)鍵究竟是怎樣形成的，其特征又是怎樣的呢?01

共價(jià)鍵的形成與特征meiyangyang8602交流研討請(qǐng)你思考！根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，氫原子是如何形成氫分子中的共價(jià)鍵的？現(xiàn)以氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成H↑1s1H↓1s1H2能量降低能量最低meiyangyang8602根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，基態(tài)氫原子核外的一個(gè)電子處于1s軌道上。當(dāng)兩個(gè)氫原子相距很遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的相互作用可以忽略不計(jì)體系的能量等于兩個(gè)氫原子的能量之和；隨著兩個(gè)氫原子逐漸接近，它們的原子軌道會(huì)相互重疊，使電子在核間區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，原子核對(duì)兩個(gè)電子都產(chǎn)生吸引作用，使體系的能量逐漸下降。當(dāng)兩個(gè)氫原子的核間距為0.074nm時(shí)體系能量最低，兩個(gè)氫原子各提供一個(gè)電子以自旋狀態(tài)不同的方式相互配對(duì)形成氫分子。如果兩個(gè)氫原子進(jìn)一步接近，原子核以及電子之間的排斥作用又將導(dǎo)致體系的能量上升meiyangyang8602meiyangyang8602根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成當(dāng)兩個(gè)氫原子的核間距為0.074nm時(shí)體系能量最低meiyangyang8602meiyangyang8602根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成根據(jù)對(duì)氫分子形成過程的分析可以得知，正是由于電子在兩個(gè)原子核之間出現(xiàn)的概率增大，使得它們同時(shí)受到兩個(gè)原子核的吸引（圖2-1-2），從而導(dǎo)致體系能量降低，形成共價(jià)鍵。meiyangyang8602meiyangyang8602

1.共價(jià)鍵的形成定義：原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵本質(zhì)：電子在兩個(gè)原子核之間出現(xiàn)的概率增大，使它們同時(shí)受到兩個(gè)原子核的吸引，從而導(dǎo)致體系能量降低，形成共價(jià)鍵。形成條件：通常，電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵。meiyangyang8602meiyangyang8602

1.共價(jià)鍵的形成定義：原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵表示方法：用一條短線表示由一對(duì)共用電子所形成的共價(jià)鍵。H2HClH2OH—HH—ClH—O—H單鍵CO2N2N≡NO=C=O共價(jià)雙鍵共價(jià)三鍵原子間共用兩對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵原子間共用三對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵meiyangyang8602交流研討請(qǐng)你思考！為什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3

？現(xiàn)以氯分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成Cl↑↓↑↓↑↑↓3s23p5例如，氯原子中只有一個(gè)未占滿的軌道，其中有一個(gè)未成對(duì)電子所以兩個(gè)氯原子之間可形成一個(gè)共價(jià)鍵結(jié)合為氯分子，表示為Cl—ClCl↑↓↑↓↑↑↓3s23p5共價(jià)鍵的飽和性meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共價(jià)鍵的特征（1）共價(jià)鍵的飽和性按照價(jià)鍵理論，未成對(duì)的電子通過相互配對(duì)形成共價(jià)鍵，因?yàn)槊總€(gè)原子最外層軌道的數(shù)目是一定的，所以每個(gè)原子所能形成共價(jià)鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，這稱為共價(jià)鍵的飽和性?！鼵l3s3pN↓↑↓↓↓2s2p未成對(duì)電子數(shù)：1未成對(duì)電子數(shù)：3Cl2Cl—ClN2N≡NH↑1s未成對(duì)電子數(shù)：1NH3H—N—H|H共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系meiyangyang8602交流研討請(qǐng)你思考！水分子為什么會(huì)有一定的空間結(jié)構(gòu)？共價(jià)鍵的方向性meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共價(jià)鍵的特征（2）共價(jià)鍵的方向性除s軌道是球形對(duì)稱外，其他原子軌道都具有一定的空間取向S軌道無空間取向P軌道空間取向在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊得多，電子在核間出現(xiàn)的概率大，所形成的共價(jià)鍵就牢固。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang86022.共價(jià)鍵的特征（2）共價(jià)鍵的方向性共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，即共價(jià)鍵具有方向性。分子的空間結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵的方向性密切相關(guān)meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

氫分子的形成HHHH兩個(gè)s軌道重疊↑1s1↓1s1電子出現(xiàn)在核間的概率增大σ鍵：以兩核連線為軸，電子云的圖形對(duì)稱（軸對(duì)稱）02共價(jià)鍵的類型meiyangyang8602meiyangyang8602原子軌道以"頭碰頭"方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型1.σ鍵1.σ鍵與π鍵meiyangyang8602meiyangyang8602請(qǐng)你思考！HCl、Cl2中的共價(jià)鍵也都是σ鍵，它們的σ鍵是如何形成的？σ鍵原子軌道以"頭碰頭"方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵交流研討meiyangyang8602meiyangyang8602請(qǐng)你思考！HCl、Cl2中的共價(jià)鍵也都是σ鍵，它們的σ鍵是如何形成的？σ鍵s-sσ鍵p-pσ鍵s-pσ鍵meiyangyang8602請(qǐng)你思考！請(qǐng)從軌道重疊的角度解釋氮分子中的共價(jià)三鍵是如何形成的。交流研討氮?dú)獾碾娮邮胶徒Y(jié)構(gòu)式分別如下:氮?dú)夥肿又衟軌道的成鍵情況3pmeiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型zzyyxp-pσ鍵π鍵meiyangyang8602meiyangyang8602π鍵原子軌道以"肩并肩"方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型“肩并肩”電子云由兩塊組成，互為鏡像p-pπ鍵鏡面對(duì)稱meiyangyang8602meiyangyang8602氮分子中的共價(jià)三鍵是如何形成的氮分子的N≡N中有一個(gè)σ鍵、兩個(gè)π鍵，如圖2-1-4所示meiyangyang8602meiyangyang8602共價(jià)鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律σ鍵與π鍵σπ共價(jià)單鍵為____鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)____鍵、一個(gè)____鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)_____鍵和兩個(gè)______鍵組成。σπσ練習(xí)畫出乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)簡式，判斷原子軌道成鍵類型乙烯分子中鍵的類型乙炔分子中鍵的類型meiyangyang8602練習(xí)2.有以下物質(zhì)：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ鍵的是_____________(填序號(hào)，下同)；既有σ鍵又有π鍵的是_______。①②③⑥⑦⑧④⑤⑨(2)含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是______。⑦(3)含有由一個(gè)原子的s軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是______________。①③⑤⑥⑧⑨(4)含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是_____________。②④⑤⑥⑧⑨meiyangyang8602化學(xué)與技術(shù)請(qǐng)你判斷一下氧分子原子軌道成鍵類型?根據(jù)價(jià)鍵理論，氧分子的結(jié)構(gòu)是O=O，這樣的氧分子中的電子已經(jīng)完全配對(duì)，氧分子應(yīng)當(dāng)是逆磁性分子。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證但事實(shí)上，將液態(tài)氧倒入配有磁鐵的儀器中時(shí)，氧分子被磁場吸引而懸浮在磁場中（圖2-1-5）。這說明氧分子是順磁性分子，即分子中存在著未成對(duì)電子。meiyangyang8602化學(xué)與技術(shù)請(qǐng)你判斷一下氧分子原子軌道成鍵類型?利用分子軌道理論能夠很好地解釋氧分子是順磁性分子這一事實(shí)。分子軌道理論認(rèn)為，分子中的每個(gè)電子都是在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)的，分子中的單電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用分子軌道來描述。meiyangyang8602化學(xué)與技術(shù)請(qǐng)你判斷一下氧分子原子軌道成鍵類型?圖2-1-6（a）給出了氧分子的分子軌道能級(jí)和電子排布示意圖（僅畫出12個(gè)外層電子的占據(jù)軌道），按照核外電子排布的三個(gè)原則，最高能量的兩個(gè)電子根據(jù)洪特規(guī)則以自旋方向相同的方式分占能量相同的兩個(gè)π*2p分子軌道，這樣氧分子存在未成對(duì)電子，所以具有順磁性。交流研討

H2和HCl都是原子通過共用電子對(duì)形成的，為什么HCl中H顯+1價(jià)、Cl顯-1價(jià)，而H2中的原子卻不顯電性？電子對(duì)不偏移電子對(duì)偏向ClH

H.

.Cl

：H

●●

●●共用電子對(duì)不偏移共用電子對(duì)偏移(偏向Cl而偏離H)meiyangyang8602meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型2.極性鍵和非極性鍵（1）非極性鍵定義：

構(gòu)成分子的是同種元素的兩個(gè)原子，它們吸引電子的能力相同，所以共用的電子不偏向其中任何一個(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性，這種共價(jià)鍵叫作非極性共價(jià)鍵，簡稱非極性鍵。meiyangyang8602meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型2.極性鍵和非極性鍵（1）非極性鍵特征：

共用的電子不偏向其中任何一個(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性形成條件：

同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性相同H

H.meiyangyang8602meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型2.極性鍵和非極性鍵電子對(duì)偏向Cl（2）極性鍵定義：

構(gòu)成分子的兩個(gè)原子是不同元素的原子時(shí)，由于兩個(gè)原子吸引電子的能力不同，共用的電子必然偏向吸引電子能力大的原子一方，這個(gè)原子因附近電子出現(xiàn)的概率較大而帶部分負(fù)電荷，而另一原子則帶部分正電荷，這種共價(jià)鍵叫作極性共價(jià)鍵，簡稱極性鍵。meiyangyang8602meiyangyang8602

共價(jià)鍵的類型（2）極性鍵特征：

共用的電子偏向吸引電子能力大的原子一方，成鍵原子顯電性形成條件：

非同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性不相同分子中共價(jià)鍵的極性強(qiáng)弱會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)，由此鍵的極性成為解釋和預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)、判斷反應(yīng)活性部位和反應(yīng)產(chǎn)物的常用工具。例如，乙醇與乙酸的酯化反應(yīng)中，斷鍵和成鍵發(fā)生在極性強(qiáng)的部位練習(xí)meiyangyang8602meiyangyang86021，指出下列物質(zhì)中的共價(jià)鍵類型O2CH4CO2H2O2Na2O2NaOH非極性鍵極性鍵極性鍵(H-O-O-H)極性鍵非極性鍵非極性鍵極性鍵meiyangyang8602請(qǐng)你思考！原子形成的分子為什么會(huì)有不同的空間結(jié)構(gòu)？聯(lián)想質(zhì)疑球棍模型可以形象的展示出分子的空間結(jié)構(gòu)和成鍵情況03

鍵參數(shù)meiyangyang8602meiyangyang8602鍵參數(shù)1.鍵長兩個(gè)成鍵原子的原子核間的距離（簡稱核間距）一般而言，化學(xué)鍵的鍵長愈短，化學(xué)鍵就愈強(qiáng)，鍵就愈牢固。（二）藥理作用meiyangyang8602化學(xué)鍵的鍵長愈短，化學(xué)鍵就愈強(qiáng)，鍵就愈牢固鍵鍵長／pmF-F141Cl-Cl198Br-Br228I-I267影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一meiyangyang8602meiyangyang8602鍵參數(shù)2.鍵角在多原子分子中，兩個(gè)化學(xué)鍵的夾角用于描述多原子分子的空間結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵的方向性meiyangyang8602meiyangyang8602鍵參數(shù)2.鍵角用于描述多原子分子的空間結(jié)構(gòu)NH3H2OCO2CH4107°18＇104.5°180°104°28＇三角錐形V形直線形正四面體鍵長,鍵角決定分子空間構(gòu)型meiyangyang8602HCl、HBr和HI中的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，其穩(wěn)定性存在一定的差異，那么，如何進(jìn)行比較呢?觀察·思考鹵化氫HClHBrHI比例模型在1000℃分解的百分?jǐn)?shù)/%0.00140.533鍵鍵長／pmH-F92H-Cl127H-Br142H-I161鍵長越短，共價(jià)鍵越穩(wěn)定鍵能meiyangyang8602meiyangyang8602鍵參數(shù)3.鍵能在101.3kPa、298K條件下，斷開1molAB（g）分子中的化學(xué)鍵，使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量稱為A—B鍵的鍵能。表示方法：EA—B

單位：kJ·mol-1

應(yīng)用：定量地表示化學(xué)鍵的強(qiáng)弱鍵能愈大，斷開時(shí)需要的能量就愈多，化學(xué)鍵就愈牢固;鍵能愈小，斷開時(shí)需要的能量就愈少，化學(xué)鍵就愈不牢固。meiyangyang8602HCl、HBr和HI中的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，其穩(wěn)定性存在一定的差異，那么，如何進(jìn)行比較呢?觀察·思考鹵化氫HClHBrHI比例模型在1000℃分解的百分?jǐn)?shù)/%0.00140.533鍵鍵長／pm鍵能／kJ·mol-1）H-Cl127431.8H-Br142366H-I161298.7鍵長越短，鍵能越大,分子越穩(wěn)定meiyangyang8602觀察·思考