物质结构共价键2.1.ppt

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1、 化合物中相邻原子之间是靠什么作用而结化合物中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？合在一起？什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。微粒间的相互作用微粒间的相互作用(2).为什么为什么H原子和原子和Cl原子结合形成原子结合形成HCl分子时分子时H:Cl原原子个数比为子个数比为1:1？而？

2、而H和和O原子结合形成原子结合形成H2O分子时原分子时原子个数比为子个数比为2:1？(而不是而不是HCl2和和H3O2)共价键共价键(1).H原子为什么会和原子为什么会和O原子原子Cl原子结合形成稳定的原子结合形成稳定的H2O、HCl分子？分子？(3).为什么原子间可以通过共用电子对形成稳定的分子为什么原子间可以通过共用电子对形成稳定的分子？(4).共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢？共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢？电子云在两个原子核间重叠，电子在两核间出现的概率电子云在两个原子核间重叠，电子在两核间出现的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核增大，电子带

3、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间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结黏结”在一起了，它们同时受到两个原子核的吸引，导致体系的能在一起了，它们同时受到两个原子核的吸引，导致体系的能量降低，形成了化学键。量降低，形成了化学键。1 1、共价键的形成及本质、共价键的形成及本质一、共价键一、共价键(1).共价键：共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。原子间通过共用电子对形成的化学键。(2).共价键的本质：共价键的本质：在两个原子核之间的电子与原在两个原子核之间的电子与原子核之间的电性作用是共价键的本质。子核之间的电性作用是共价键的本质

4、。H 原子原子1s轨道上有一个未成对电子、轨道上有一个未成对电子、Cl原子原子3p轨轨道上也有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对道上也有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对形成形成HCl分子分子,即原子个数比为即原子个数比为1:1;两个两个Cl原子间只能各以原子间只能各以3p轨道上的一个电子自旋轨道上的一个电子自旋相反配对形成相反配对形成 Cl2分子；分子；类推：氧原子有类推：氧原子有2个未成对的个未成对的2p电子，因此电子，因此1个个O原子能与原子能与2个个H原子共用两对电子形成化学键生成原子共用两对电子形成化学键生成H2O分子。分子。(3).共价键的表示和分类共价键的表示和分类练习练

5、习1：试写出下列分子的结构式：试写出下列分子的结构式：CS2、H2S、P4。练习练习2：下列分子中只含共价单键的是下列分子中只含共价单键的是()A.NH3 B.N2 C.CO2 D.C2H5OH E.CH3COOH 用一条短线用一条短线“”表示一对共用电子所形成的共价键表示一对共用电子所形成的共价键(单键单键)。如如:H2和和HCl及及H2O分子分别表示为分子分别表示为:H-H,H-Cl;H-O-H。类推：用类推：用“=”“”分别表示原子间共用分别表示原子间共用2对和对和3对电子形对电子形成的成的双键双键和和叁键叁键。共价键可分为。共价键可分为单键、双键单键、双键和和叁键。叁键。如：如：CO2

6、和和HCN分子分子:O=C=O;H-C N。结构式：结构式：用短线来表示的分子中的共价键的式子叫用短线来表示的分子中的共价键的式子叫结构式结构式。电子式：电子式：用小黑点或小圆圈来表示化学键的式子叫用小黑点或小圆圈来表示化学键的式子叫电子式。电子式。(5).形成共价键的条件形成共价键的条件 通常，通常，电负性相同或电负性相差较小的元素原子之间形电负性相同或电负性相差较小的元素原子之间形成的化学键为共价键成的化学键为共价键。（通常是非金属元素之间（通常是非金属元素之间,但也可是但也可是金属与非金属元素之间）如金属与非金属元素之间）如:H与与X、N、O、C原子之间都能原子之间都能形成共价键。形成共

7、价键。(6).(6).共价化合物：共价化合物：仅含共价键的化合物。仅含共价键的化合物。酸、非金属氧化物、气态氢化物、有机物都是共价化合物。酸、非金属氧化物、气态氢化物、有机物都是共价化合物。练习练习5：下列那些化合物是通过共价键形成的化合物（下列那些化合物是通过共价键形成的化合物（）A.MgCl2 B.KI C.CCl4 D.HF练习练习6：下列物质属于共价化合物的是下列物质属于共价化合物的是()A.NH4HCO3 B.C60 C.H2SO4 D HF E.C2H5OH(7).(7).共价键的存在：共价键的存在：共价键可存在于单质和化合物分共价键可存在于单质和化合物分子中，也可存在于离子化合物

8、中。子中，也可存在于离子化合物中。练习练习7:下列化合物中只含共价键的是下列化合物中只含共价键的是()A.HNO3 B NH4Cl C Cl2 D AlF3 E N2O3练习练习8:下列化合物中不含共价键的是下列化合物中不含共价键的是()A.NaNO3 B NH4Cl C KOH D Na2O E Na2O2练习练习9:下列化合物中既有共价键又有离子键的是下列化合物中既有共价键又有离子键的是()A.HNO3 B NH4HCO3 C NaOH D Na2O E Na2O2电子配对原理电子配对原理最大重叠原理最大重叠原理最大重叠原理最大重叠原理两原子各自提供两原子各自提供一个自旋方向相一个自旋方向

9、相反的电子彼此配反的电子彼此配对。对。两个原子轨道重叠部分越大，两两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，分子越稳定的共价键越牢固，分子越稳定。共价键理论的要点共价键理论的要点2.2.共价键的特征共价键的特征思考：思考：为什么为什么H2S分子中原子个数比为分子中原子个数比为2:1,为什么为什么H2S分子是分子是V字形分子？为什么两个键的夹角约为字形分子？为什么两个键的夹角约为900?a.共价键的饱和性共价键的饱和性:一个原子有几个未成对电子，便可和几个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，自旋相反的电子配对成键，

10、这就共价键的这就共价键的“饱和性饱和性”。H 原子原子1s轨道上有一个未成对电子、轨道上有一个未成对电子、Cl原子原子3p轨道上也轨道上也有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对形成有一个未成对电子，因而它们以自旋相反配对形成HCl分子分子,即原子个数比为即原子个数比为1:1,HCl分子中只有一个分子中只有一个H-Cl单键单键;b.共价键的饱和性这一特征共价键的饱和性这一特征决定了原子形成分子时原子的数决定了原子形成分子时原子的数量关系和每个原子形成共价键的总数量关系和每个原子形成共价键的总数.练习练习1：试用原子结构知识和共价键的饱和性解释试用原子结构知识和共价键的饱和性解释NH3、H2S的

11、成键情况？的成键情况？硫原子有硫原子有2个未成对的个未成对的3p电子，因此电子，因此1个硫原子能与个硫原子能与2个个H原子共用两对电子形成化学键生成原子共用两对电子形成化学键生成H2S分子。硫化氢分子中有分子。硫化氢分子中有两个两个S-H单键单键.(1).共价键特征之一共价键特征之一-共价键的饱共价键的饱和性和性(2).共价键特征之二共价键特征之二-共价键的方共价键的方向性向性以以HCl成键为例说明成键为例说明形成形成H-Cl键的方向。键的方向。表示表示H原子的原子的1s轨道轨道表示表示Cl的成单的成单3px轨道轨道 H原子的原子的1s轨道电子云沿轨道电子云沿着着Cl原子原子p轨道的轨道的x轴

12、方向成轴方向成键，键，s和和p两个原子轨道电子两个原子轨道电子云云重叠部分最大重叠部分最大，两核间电，两核间电子的概率密度最大，形成的子的概率密度最大，形成的共价键才共价键才最牢固，分子最稳最牢固，分子最稳定定。说明形成说明形成共价键是有方共价键是有方向性的，向性的，这是共价键的这是共价键的第第2个重要特征。个重要特征。a.共价键的方向性：在形成共价键时，共价键的方向性：在形成共价键时，共价键将尽可能沿着电共价键将尽可能沿着电子概率出现最大的方向重叠成键，这就是共价键的方向性。子概率出现最大的方向重叠成键，这就是共价键的方向性。有有效效成成键键XZXZ以以H2S为例说明共价键的方向性。为例说明

13、共价键的方向性。表示表示H原子的原子的1s轨道轨道表示表示S的两个的两个3p轨道即轨道即3px和和3pz 一个一个H原子的原子的1s轨道电子云沿着硫原子轨道电子云沿着硫原子p轨道的轨道的X轴方向成轴方向成键，另一个键，另一个H原子的原子的1s轨道轨道电子云沿着硫原子电子云沿着硫原子p轨道的轨道的Z轴方轴方向成键，形成了向成键，形成了V字型的字型的H-S-H分子分子。由于硫原子。由于硫原子3px与与3pz互互相垂直，所以两个键的相垂直，所以两个键的键角约为键角约为900。有效成键有效成键HHSXZ有有效效成成键键H2S是是V字字形分子形分子3.3.键与键与键键b.共价键的方向性的特征决定了分子的

14、立体构型。共价键的方向性的特征决定了分子的立体构型。练习练习2：试用共价键和原子结构等知识解释试用共价键和原子结构等知识解释NH3和和H2O的成键的成键和分子的空间结构。和分子的空间结构。我们已经知道我们已经知道HCl、H2O、NH3的成键情况。的成键情况。N原子构原子构成成N2分子的结构是怎样的呢？为什么分子的结构是怎样的呢？为什么N2非常稳定非常稳定,不易参加不易参加好象反应？好象反应？相互靠拢相互靠拢(a).s-s 键的形成键的形成(1).键的形成和分类键的形成和分类键：原子轨道中的电子云以键：原子轨道中的电子云以“头碰头头碰头”的方式相互重叠形的方式相互重叠形成成的共价键。的共价键。s

15、-s 键键:两个两个s轨道的电子云轨道的电子云以以“头碰头头碰头”的方式相互重叠形成的方式相互重叠形成的共价键的共价键叫叫s-s 键。键。H2分子中有一个分子中有一个s-s 键。键。(b).s-p 键的形成键的形成 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠s-p 键：键：一个一个s轨道的电子云和一个轨道的电子云和一个p轨道的电子云以轨道的电子云以“头碰头碰头头”的方式相互重叠形成的共价键叫的方式相互重叠形成的共价键叫s-p 键。键。一般是一般是H原子与其它元素的原子形成的原子与其它元素的原子形成的键属于键属于s-p键键。未成对电子的未成对电子的电子云相互

16、靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠(c)、p-p 键的形成键的形成p-p 键：键：原子的一个原子的一个p轨道的电子云和另一个原子的一个轨道的电子云和另一个原子的一个p轨道的电子云以轨道的电子云以“头碰头头碰头”的方式相互重叠形成的共价键叫的方式相互重叠形成的共价键叫p-p 键。键。练习练习3：试分析试分析NH3、CCl4、CH3CH2OH分子中分子中键的个数键的个数和和键的种类。键的种类。(2).键的形成键的形成 两个原子的两个原子的P轨道电子云轨道电子云相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云键一般存在于键一般存在于C=C键、键、C=O键、键、C C键、键、C N

17、键、键、N N键、键、苯环等中。苯环等中。键：键：2个个p轨道的电子云以轨道的电子云以”肩并肩肩并肩”方式相互重叠形成的共方式相互重叠形成的共价键。价键。键与键与键两种共价键谁更稳定？为什么？键两种共价键谁更稳定？为什么？键比键比键更稳定。因为键更稳定。因为“头碰头头碰头”比比“肩并肩肩并肩”轨道重叠得轨道重叠得更多更多，共价键共价键更牢固。更牢固。项项 键键 目目 型型 键键 键键成键方式成键方式电子云形状电子云形状牢固程度牢固程度成键判断规律成键判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“肩并肩肩并肩”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

18、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，共价三键中一个是键，共价三键中一个是键键，另两个为，另两个为键。键。键和键和键的比较键的比较思考思考1.已知氮分子的共价键是三键，分析叁键是由什么键组已知氮分子的共价键是三键，分析叁键是由什么键组成？是怎样形成这些共价键的？你能通过画图来描述吗？成？是怎样形成这些共价键的？你能通过画图来描述吗？练习练习4：下列分子中含有下列分子中含有键的是键的是()A.CF4 B.CH3CH3 C.C2H2 D.CH3OCH3练习练习5：下列分子中含有两个下列分子中含有两个键的是键的是()A.CO2

19、B.CH3CHO C.C2H6 D.N2 结合氮分子的化学键了解结合氮分子的化学键了解N2非常稳定非常稳定,不易参加好象反应的不易参加好象反应的原因。采取什么措施可改变传统的合成氨工艺？原因。采取什么措施可改变传统的合成氨工艺？思考思考2.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个键和键和几个几个键组成？键组成？乙烷分子中由乙烷分子中由7个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由5个个键和键和1个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由3个个键和键和2个个键组成。键组成。练习：下列共价分子中的化学键没有方向性的是练习：下列共价分子中的化学键没有方向性的

20、是 A.HCl B H2O C Cl2 D H2练习练习.关于乙烯可使溴水褪色，这时发生加成反应是指（关于乙烯可使溴水褪色，这时发生加成反应是指（）A.破坏了分子中破坏了分子中p-p键键 B.破坏了分子中破坏了分子中s-p键键 C破坏了分子中破坏了分子中1个个键键 D.破坏了分子中破坏了分子中2个个键键练习练习:73Na+Cl -+Na ClHH+H HH H(结构式)极性键极性键:共用电子对共用电子对偏向偏向吸引电子能力较强的原子吸引电子能力较强的原子或由或由不同种不同种元素的原子形成的共价键。元素的原子形成的共价键。4、极性键和非极性键极性键和非极性键或由或由同种同种元素的原子形成的共价键

21、。元素的原子形成的共价键。H +ClH ClH Cl非极性键非极性键:共用电子对共用电子对不偏向不偏向任何原子的共价键。任何原子的共价键。练习：下列分子中共价键的极性最强的是（练习：下列分子中共价键的极性最强的是（）A.H2O B NH3 C HF D HCl练习：下列分子中既含有极性键又含非极性键的是练习：下列分子中既含有极性键又含非极性键的是()A.H2O B H2O2 C CH4 D CH3CH2CH3二、键参数二、键参数 HCl与与HI的分子结构非常相似，但表现的稳定性却大不的分子结构非常相似，但表现的稳定性却大不一致，一致，HCl HI,在在1000时，时，HCl只有只有0.001%

22、分解率，而分解率，而HI的分解率高达的分解率高达33%。这是为什么？。这是为什么？键参数：键参数：指键长、键能、键角等表示化学键的物理量。指键长、键能、键角等表示化学键的物理量。H+H1 1、键能、键能 H H+436KJ 键能越大键能越大化学键越牢固化学键越牢固分子越稳定。分子越稳定。（1）.键能键能:指在指在101.3kPa、298K条件下，拆开条件下，拆开1molAB(g)分子分子中的化学键，使其生成气态中的化学键，使其生成气态A原子和气态原子和气态B原子所吸收的能量。原子所吸收的能量。H2(g)2H(g)E=436kJ/molCl2(g)2Cl(g)E =243kJ/molHCl(g)

23、Cl(g)+H(g)E =431kJ.molN2(g)2N(g)E=945kJ/molC=O(g)C(g)+O(g)E=745kJ/mol（2).键能的大小表示化学键的强弱。键能的大小表示化学键的强弱。练习：下列分子最稳定的是练习：下列分子最稳定的是()A.HI B.HBr C HF D.HCl 例：已知：例：已知：H2的键能为的键能为436kJ/mol,Cl2的键能为的键能为243kJ/mol,HCl的的键能为键能为431kJ/mol,试求：试求：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的焓变的焓变H 为多少为多少？焓变与键能的关系式：焓变与键能的关系式：H=(反应物反应物)键能键能-(产物

24、产物)键能键能 =(436kJ/mol+243kJ/mol)-2431kJ/mol =-184.6 kJ/mol（即放热（即放热184.6 kJ/mol）(3).焓变焓变H与键能的关系：与键能的关系：练习练习3：已知：已知：H2的键能为的键能为436kJ/mol,N2的键能为的键能为945.8kJ/mol,N-H的键能为的键能为391.0kJ/mol,试求：合成氨反应的反试求：合成氨反应的反应热应热H 为多少？为多少？练习练习4:已知合成氨反应的反应热为已知合成氨反应的反应热为-92.2kJ/mol,当将当将3molH2和和1molN2在密闭容器中充分反应后，所放出的热量在密闭容器中充分反应后

25、，所放出的热量_(大于、大于、等于、小于等于、小于）-92.2kJ/mol，因为：，因为：_。键长：两个成键的原子的原子核间距离。键长：两个成键的原子的原子核间距离。2.2.键长键长一般而言，半径越小一般而言，半径越小键长越短键长越短键能越大键能越大化学键越牢固化学键越牢固分子越稳定分子越稳定键长是影响分子的空间构型的因素之一。键长是影响分子的空间构型的因素之一。练习：下列说法正确的是（练习：下列说法正确的是（）A.键长越长键长越长,该分子越稳定该分子越稳定 B.键能越大键能越大,化学键越牢固化学键越牢固 C.键长越短键长越短,则键能越小则键能越小 D.键长越长键长越长,则键能越大则键能越大 练习：下列分子的键长关系正确的是练习：下列分子的键长关系正确的是()A.碳碳键碳碳键：CH3CH3C2H4C2H2 B.HFHClHBrHI C.CH4NH3H2OPH3HClHF键角：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。键角：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。3.3.键角键角CH4HHHCH109028CHHHH正四面体正四面体NH3NHHH107.30三角锥形三角锥形HHO104030H2OV字形字形CO2O=C=O1800直线形直线形