第二章第一节共价键课件.ppt

1、自然界中美丽的雪花自然界中美丽的雪花雪花的外部结构雪花的外部结构水分子间的整齐排列水分子间的整齐排列水分子模型水分子模型分子之间通过分子分子之间通过分子间作用力结合间作用力结合氢氧原子间通过氢氧原子间通过共价键结合共价键结合分子之间通过什么分子之间通过什么作用结合？作用结合？氢氧原子间通过氢氧原子间通过什么作用结合？什么作用结合？知识回顾知识回顾1 1、化学键、化学键相邻相邻的原子之间的的原子之间的强烈强烈的相互作用叫做化学键。的相互作用叫做化学键。2 2、化学键、化学键的种类的种类离子键：离子键：使使阴、阳离子阴、阳离子结合成化合物的结合成化合物的静电静电作用。作用。共价键：共价键：原子之间

2、通过原子之间通过共用电子对共用电子对所形成的相互所形成的相互作用。作用。活泼活泼的金属元素的金属元素和和活泼非金属元素活泼非金属元素，或者，或者带正、带正、负电荷的原子团负电荷的原子团之间形成之间形成离子键离子键；非金属元素非金属元素之间形成之间形成共价键共价键。两种成键元素间的电负性差值两种成键元素间的电负性差值 1.71.7,通常通常形成形成离子键离子键;反之反之,形成共价键形成共价键。2.2.钠和氯通过得失电子同样也是形钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子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共用形成共价键而形成离子键呢?你

3、能从原子的你能从原子的电负性差别来理解吗电负性差别来理解吗?讨论后请填写表讨论后请填写表2-22-2：原子原子 Na Cl H Cl C O电负性电负性电负性之电负性之差差(绝对值绝对值)结论结论:原子的电负性相差很大，化学反应形成的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，形成的将是电子对不会被共用，形成的将是_键键;而而_键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。0.9 3.02.1 3.02.5 3.52.10.91.0离子离子共价共价科学探究科学探究 全部全部由非金属元素组成的化合物一定是由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物。共

4、价化合物。在气态单质分子里一定有共价键。在气态单质分子里一定有共价键。错，如错，如 NH4Cl 等铵盐是离子化合物等铵盐是离子化合物错，错，He、Ne等稀有气体等稀有气体无共价键无共价键判断判断：3 3、化合物、化合物的分类的分类离子化合物：离子化合物：共价化合物：共价化合物：含有离子键含有离子键的化合物。的化合物。所含的化学键所含的化学键全部是共价键全部是共价键的化的化合物。合物。共价键共价键极性键：极性键：非极性键：非极性键：共用电子对偏移共用电子对偏移的共价键的共价键共用电子对不偏移共用电子对不偏移的共价键的共价键一般是非金属与非金属一般是非金属与非金属共用电子对共用电子对成键元素成键元

5、素:类型类型:本质本质:存在：存在：不仅存在于非金属单质和共价化合不仅存在于非金属单质和共价化合物中，也存在于有些离子化合物中物中，也存在于有些离子化合物中4 4、共价键、共价键表示方法表示方法用用“”或者或者“X”X”来表示来表示原子或分子原子或分子最外层电子最外层电子的的方法。方法。电子式电子式结构式结构式HClO H2O2 NaOH NH4Cl练习：练习：写出以下物质的电子式。写出以下物质的电子式。OHClH O O HNa O H+-NHHHH Cl -+学与问学与问H2 HCl Cl2 NaBr你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？H HHH+C

6、lClClCl+HHCl+ClNaBr-+Na Br+电子云在两个原子核间重叠，意味着电子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出现在核间的概率增大.一、共价键的形成一、共价键的形成用用电子云电子云来描述共价键的形成过程来描述共价键的形成过程HHHH(a)s-sa)s-s 键的形成键的形成1 1、键键的形成的形成1S1S1S1S互相靠拢互相靠拢电子云重叠电子云重叠HH共价键共价键形成氢气分子形成氢气分子的电子云描述的电子云描述(b)s-p 键的形成键的形成HClHCl形成氯化氢分子的电子云描述形成氯化氢分子的电子云描述1S1S3P3PH HClCl共价键共价键互相靠拢互相靠拢

7、电子云重叠电子云重叠(c)p-p 键的形成键的形成ClClClCl形成氯气分子的电子云描述形成氯气分子的电子云描述3P3P3P3PClClClCl共价键共价键互相靠拢互相靠拢电子云重叠电子云重叠键的种类：键的种类：根据形成根据形成键的轨道不同可分为键的轨道不同可分为S SS S键键、S SP P键键、P PP P键键等。等。形成形成 键的电子称为键的电子称为 电电子。子。键的特征：键的特征：“头碰头头碰头”,电子云为轴对称，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即是以形成化学键的两个原子核的连线为轴作旋转操作旋转操作,键电子云的图形不变。键电子云的图形不变。练习：练习：键的常

8、见类型有键的常见类型有(1)s-s,(2)s-px,(3)px-px，请指出下列分子，请指出下列分子键所属类型键所属类型:A.HF B.NH3 C.F2 D.H2 互相靠拢互相靠拢电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云P PP P2.键的形成键的形成键的种类键的种类：根据形成：根据形成键的轨道不同可分为键的轨道不同可分为PP 键键、Pd 键键、dd 键键等。等。形成形成 键的电子称为键的电子称为电子。电子。键的特征键的特征：(1)“(1)“肩并肩肩并肩”，电子云为镜像对称，即每个电子云为镜像对称，即每个 键的电子云由两块组成，分别位于由两个原键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平

9、面的两侧。子核构成的平面的两侧。(2)(2)不稳定不稳定,容易断裂容易断裂。由于。由于键重叠程度要比键重叠程度要比键小键小,所以所以键的强度要比键的强度要比键大。键大。1 1、共价键的形成条件：、共价键的形成条件：(1)(1)两原子两原子电负性相同或相近电负性相同或相近(2)(2)一般成键原子有一般成键原子有未成对电子未成对电子(3)(3)成键原子的成键原子的原子轨道原子轨道在空间上发生在空间上发生重叠重叠归纳归纳2 2、共价键的本质：、共价键的本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠重叠，自自旋方向相反旋方向相反的的未成对电子未成对电子形成形成共用电子对共用

10、电子对，两，两原子核间的电子云原子核间的电子云密度增加密度增加，体系，体系能量降低能量降低。zzyyxNNzy氮分子中原子轨道重叠方式如何？氮分子中原子轨道重叠方式如何？科学探究科学探究N2中中p-p键和键和p-p键的形成过程键的形成过程乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图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乙炔分子中轨道重叠方式示意图乙烯乙烯、乙炔分子中、乙炔分子中C-C C-C 键比较稳定不键比较稳定不容容易断裂，易断裂，键比较容易断裂。键比较容易断裂。有机物中的共价键有机物中的共价键1、C H 是是键。键。2、CC 是是键。键。3、C=C 一个一个键，一个键，一个键。

11、键。4、C 一一个个键，两个键，两个键。键。练习：练习：请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应反应方程式。方程式。思考：思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，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、乙炔分子断裂什么类型的共价键？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 5132 3、乙烷、乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个些类型的共价键，分别有几个键，几个键，几个键？键？科学探究科学探究73小结：小结：共价键按共价键按电子云重叠方

12、式电子云重叠方式分为：分为：键键 头碰头头碰头 键键 肩并肩肩并肩共价单键都是共价单键都是键键键比键比键重叠程度更大键重叠程度更大 以上原子轨道相互重以上原子轨道相互重叠形成的叠形成的键和键和键键 ，总称总称价键轨道价键轨道小小 结结 键键 键键成键方成键方向向电子云电子云形状形状牢固程牢固程度度成键判成键判断规律断规律沿轴方向沿轴方向“头碰头头碰头”平行方向平行方向“肩并肩并肩肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称强度大，不易断裂强度大，不易断裂 强度较小，易断裂强度较小，易断裂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，另一个是键，另一个是键，共价三键中一键，共价三键中一个

13、是个是键，另两个为键，另两个为键。键。键与键与键的区别：键的区别：1.1.根据根据H H2 2分子的形成过程，讨论分子的形成过程，讨论F F2 2分子和分子和HFHF分子是怎么形成的？分子是怎么形成的？为什么没有为什么没有H H3 3分子？分子？2.2.为什么为什么N N、O O、F F与与H H形成简单的化合物形成简单的化合物(NH(NH3 3、H H2 2O O、HF)HF)中中H H原子数不等？原子数不等？3、共价键的特征共价键的特征（1）具有饱和性）具有饱和性归纳归纳按照共价键的共用电子对理论，一个原子按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几有几个未成对电子个未成对电子，便可，便可和几

14、个自旋相反的电子配和几个自旋相反的电子配对成键对成键，自旋方向相反的未成对电子配对形成，自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电子配对所以每个原子所能形成子配对所以每个原子所能形成共价键的数目共价键的数目取决于取决于该原子中的该原子中的未成对电子的数目未成对电子的数目这就是这就是共价键的共价键的“饱和性饱和性”。形成的形成的共价键数共价键数=未未成对电子数成对电子数H 原子、原子、Cl原子都原子都只有只有一个未成对电子一个未成对电子，因因而只能形成而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成分子，不能形成H3、H2Cl、C

15、l3分子。分子。（2 2）具有方向性）具有方向性形成共价键时，两个参与形成共价键时，两个参与成键的原子轨道成键的原子轨道总是总是尽可能尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的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形成的共价键就表现出方向性方向性（s s 轨道与轨道与 s s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。轨道重叠形成的共价键无方向

16、性，例外）。共价键理论的发展共价键理论的发展路易斯价键理论路易斯价键理论现代价键理论（现代价键理论（VBVB法）法）分子轨道理论（分子轨道理论（MOMO法）法）路易斯结构式：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美国化学家路易斯认为，稀有气体最外层电子构型(8e(8e-)是一种稳定构型。其他原子倾向于共用电子而使是一种稳定构型。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它们的最外层转化为稀有气体的8 8电子稳定结构电子稳定结构(八隅八隅律律)。他把用。他把用“共用电子对共用电子对”维系的化学作用力称为维系的化学作用力称为“共价键共价键”。后人就把这种观念称为路易

17、斯共价键理。后人就把这种观念称为路易斯共价键理论。论。分子有用于形成共价键的键合电子分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子成键电子)和未和未用于形成共价键的非键合电子，又称用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子孤对电子”，在结构式中用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、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：乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：OHH.HNHH.HCHHCOOH.NN.课堂小结课堂小结3 3、共价键、共价键的特征的特征饱和性；方向性。饱和性；方向性。1 1、共价键的形成条件：、共价键的形成条件：(1)(1)两原子两原子电负性

18、相同或相近电负性相同或相近(2)(2)一般成键原子有一般成键原子有未成对电子未成对电子(3)(3)成键原子的成键原子的原子轨道原子轨道在空间上发生在空间上发生重叠重叠2 2、共价键的本质：、共价键的本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠重叠，自自旋方向相反旋方向相反的的未成对电子未成对电子形成形成共用电子对共用电子对，两，两原子核间的电子云原子核间的电子云密度增加密度增加，体系，体系能量降低能量降低。4 4、共价键、共价键的类型的类型键：键：以形成化学键的两原子核的连线为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，轴作旋转操作，共价键

19、电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如这种特征称为轴对称。如H-HH-H键。键。类型：类型：s sss键键 、s spp键键、p ppp键键等。等。特点：特点：头碰头、电子云为轴对称，键强度大，头碰头、电子云为轴对称，键强度大，不易断裂。不易断裂。ss(键键)pxpx(键键)sp(键键)pypy(键键)pZpZ(键键)特点：特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。断裂。键：键：由两个原子的由两个原子的p p电子电子“肩并肩肩并肩”重叠重叠形成。形成。6 6、判断、判断共价键类型规律共价键类型规律共价单键是共价单键是键；键；共价双键中有一个是共价双键中有一个

20、是键，另一个是键，另一个是键；键；共价三键中有一个是共价三键中有一个是键，另两个是键，另两个是键。键。5 5、价键轨道价键轨道由原子轨道相互重叠形成的由原子轨道相互重叠形成的键和键和键键。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：破坏破坏1mol1mol化学键形成化学键形成气态基态气态基态原子原子所所吸收吸收的的最最低低能量。能量。气态基态原子气态基态原子形成形成1mol1mol化学键化学键释放释放的的最低最低能量。能量。如：形成如：形成l mol HH键释放的最低能量为键释放的最低能量为4360 kJ，则，则 HH键能为键能为4360 kJ/mol形成形成1

21、molN三三N键释放的最低能量为键释放的最低能量为946 kJ，则则 N三三N键能为键能为946 kJ/mol键能通常取正值键能通常取正值单位：单位：kJ/mol某些共价键键能某些共价键键能/kJ/kJmolmol-1-1键键键能键能键键键能键能F-F157NO176Cl-Cl242.7NO607Br-Br193.7OO142I-I152.7OO497.3C-C347.7CH413.4C=C615OH462.8CC812NH390.8CO351H-F568CO745H-Cl431.8NN193H-Br366NN418H-I298.7NN946H-H436表表2-12-1 思考思考 (1)(1)

22、键能是共价键强度的一种标度，键能的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大小与键的强度有什么关系?(2)(2)键能与化学反应的能量变化有什么联系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怎样利用键能的数据计算反应的热效应?规律：规律：键能键能越大越大,化学键越牢固化学键越牢固,由该键形成由该键形成的分子越稳定。的分子越稳定。化学反应的反应热化学反应的反应热:H=H=反应物键能总和反应物键能总和-生成物键能总和生成物键能总和练习练习:由下表的数据判断由下表的数据判断,下列分子的稳定性：下列分子的稳定性：A.Cl2 Br2 I2 B.NH3 H2O键

23、键键能键能键键键能键能Cl-Cl242.7NO607Br-Br193.7OO142I-I152.7OO497.3OH462.8NH390.8 练习练习 v根据表根据表2-12-1数据，计算数据，计算1molH1molH2 2分别跟分别跟1molCl1molCl2 2、1molBr1molBr2 2（蒸气）反应，分别生成（蒸气）反应，分别生成2molHCl2molHCl和和2molHBr2molHBr分子，哪个反应放出的能量多？分子，哪个反应放出的能量多？H2 +Cl2 =2HCl H=436.0kJmol-1+242.7kJmol-1-2431.8kJmol-1 =184.9kJmol-1 H

24、2 +Br2 =2HBr H=436.0kJmol-1+193.7kJmol-1-2366kJmol-1 =102.7kJmol-1 H H为负值说明该反应为放热反应。即负值越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，生大，放出能量越多。通过刚才计算，可知，生成成2molHCl2molHCl比生成比生成2molHBr2molHBr放出能量多。相反，放出能量多。相反，H HBrBr的键能比的键能比H HClCl的键能小，所以的键能小，所以HBrHBr分子分子比比HClHCl更容易发生热分解生成相应的单质。说更容易发生热分解生成相应的单质。说明稳定性比明稳定性比HC

25、lHCl差。差。2 2、键长、键长形成共价键的两个原子之间的形成共价键的两个原子之间的核间距核间距。共价半径：共价半径：相同原子的共价键相同原子的共价键键长的一半键长的一半。某些共价键键能某些共价键键能(kJ/mol)(kJ/mol)键长键长/pm(1pm=10/pm(1pm=10-12-12m)m)键键键能键能键长键长键键键能键能键长键长H-H43674CC812120F-F157141CH413.4109Cl-Cl242.7198OH462.896Br-Br193.7228NH390.8101I-I152.7267NN946110C-C347.7154Si-Si235C=C615133Si

26、-O162表表2-22-2讨论：讨论：对比表对比表2-12-1和表和表2-22-2找出键长与键能及稳找出键长与键能及稳定性的关系。定性的关系。规律规律:键长越短键长越短,一般键能越大，化学键越牢固一般键能越大，化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。由该键形成的分子越稳定。练习练习:由下表的数据判断由下表的数据判断,下列分子的稳定性下列分子的稳定性 A.HA.H2 2 Cl Cl2 2 B.B.HClHCl HBr HI HBr HI键键键能键能键长键长键键键能键能键长键长H-HH-H4364367474H HF F565.0565.09292Cl-ClCl-Cl242.7242.7198198

27、H-ClH-Cl428.0428.0128128H-BrH-Br362.0362.0141141H-IH-I295.0295.0161161键长是衡量共价稳定性的另一个参数。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。思考与交流思考与交流 N2、O2、F2跟跟H2的反应能力依次增强，从的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学键能的角度应如何理解这一化学事实？事实？通过上述例子通过上述例子，你认为键长、键能对分子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？的化学性质有什么影响？一般一般地，形成的共价键的键能越大，键长地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越越短，共价

28、键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。稳定，化学性质越稳定。键能大小是：键能大小是：F-HO-HN-H3 3、键角、键角键角键角一定一定，表明，表明共价键具有方向性共价键具有方向性。键角是。键角是描述分子描述分子立体结构立体结构的重要参数，分子的许多的重要参数，分子的许多性质与键角有关。性质与键角有关。键角决定分子的空间构型。键角决定分子的空间构型。两个两个共价键之间共价键之间的的夹角夹角称为键角称为键角。CH4 10928CH3CH3分子结构分子结构CH2CH2分子结构分子结构CHCH分子结构分子结构 观察观察 P P3232页中表页中表2-32-3的数据的数据v从表中可以看出，从

29、表中可以看出，COCO分子与分子与N N2 2分子在许多分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结性质上十分相似，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。有相似的化学结构。表表2-3 CO分子和分子和N2分子的某些性质分子的某些性质分子分子熔点熔点/水中溶解度水中溶解度(室温室温)分子解离能分子解离能(kJ/mol)分子的分子的价电子价电子总数总数CO-205.052.3 mL10N2沸点沸点/-210.00-190.49-195.811.6 mL107594610三、等三、等电子体原理电子体原理等电子体：等电子体：原子

30、总数原子总数、价电子总数价电子总数相同的相同的分子分子或离子，互称为等电子体。或离子，互称为等电子体。等电子体原理：等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有分子或离子具有相似的化学键特征，它们的许相似的化学键特征，它们的许多性质相近。多性质相近。例举一些常见的等电子体：例举一些常见的等电子体：SO2O3NO2-SO3NO3-SiO32-C6H6B3N3H6NO2-NO2N2COC22-CO2N2OCS2NH3H3O+CH4NH4+CNAlO2-课课 堂堂 小小 结结二、键参数二、键参数键能键能、键长键长和和键角键角键能：键能：气态基态气态基态原子形成原子

31、形成1mol1mol化学键化学键释放释放的最低能量。的最低能量。键能越大，化学键越稳定。键能越大，化学键越稳定。键长：键长：形成共价键的两个原子之间的形成共价键的两个原子之间的核间距核间距。键长越短，键能越大，化学键越稳定。键长越短，键能越大，化学键越稳定。键角：键角：两个共价键之间的夹角。两个共价键之间的夹角。破坏破坏1mol1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。化学键形成气态基态原子所需的最低能量。应用：应用：计算化学反应的反应热。计算化学反应的反应热。H=H=反应物键能总和反应物键能总和-生成物键能总和生成物键能总和等电子体：等电子体：原子原子总数、价电子总数相同的总数、价电子总数相同的分子或离子。分子或离子。等电子体原理：等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的原子总数、价电子总数相同的分子或离分子或离子具有子具有相似的化学键特征，它们的许多性相似的化学键特征，它们的许多性质相近。质相近。三、等电子原理三、等电子原理