物质结构与性质共价键

2019年12月22日星期日新课标人教版选修三《物质结构与性质》一百多种元素的原子通过什么作用形成数以千万计的物质?化学键：分子或晶体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化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。1、离子键（1）．成键微粒：（2）．成键实质：（3）．形成条件：阴、阳离子静电作用活泼金属(ⅠA、ⅡA族)与活泼非金属(ⅥA、ⅦA族)△X1.7（4）．表示方法①用电子式表示离子化合物基础知识梳理②用电子式表示离子化合物的形成过程基础知识梳理2、共价键（1）．成键微粒：（2）．成键实质：（3）．形成条件：中性原子共用电子对△X1.7同种或不同种非金属元素间,或不活泼金属与非金属元素间（4）．分类能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？学与问我们在第一章中学习了电子云和轨道理论，如何用电子云概念进一步理解H2、HCl、Cl2中的共价键呢？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，电子带负电，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“黏结”在一起了。1.共价键的形成一、共价键本质:密集于两核之间的电子云对两核产生了额外的引力。价键理论的要点1.电子配对原理2.最大重叠原理两原子各自占有自旋相反的成单的原子轨道相互靠近时，发生电子云重叠，两核之间电子云密度增大，能量减低。两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。相互靠拢(a).s-sσ键(1).σ键：原子轨道间以头碰头的方式重叠形成的共价键2.共价键的类型(b).s-pσ键未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠(c)、p-pσ键①类型②特点s-sσ键s-pσ键p-pσ键HHHHClH例：H2例：HCl例：Cl2可绕键轴旋转重叠程度大，稳定性高头碰头轴对称(2).π键：原子轨道间以肩并肩的方式重叠形成的共价键两个原子相互接近电子云重叠π键的电子云①类型②特点d-pπ键p-pπ键例：金属配合物不能旋转重叠程度较小，稳定性较差肩并肩镜面对称例：CH2=CH2键类型σ键π键原子轨道重叠方式电子云形状原子轨道重叠程度牢固程度成键判断规律沿键轴方向头碰头沿键轴方向平行肩并肩轴对称，可旋转镜面对称，不可旋转σ键强度大,不易断裂，不活泼。π键强度较小,容易断裂，活泼。共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键；共价三键中一个是σ键,另两个为π键较大较小归纳：σ键和π键的比较NN1、N2分子中三条键的成键方式分别是什么？科学探究1个p-pσ键和2个p-pπ键N2中1个p-pσ键和2个p-pπ键的形成过程科学探究NNzzyyxσNNπzπy2、键的类型与成键原子电负性的关系：科学探究原子NaClHClCO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。0.93.02.12.13.00.92.53.51.0离子共价3、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个σ键和几个π键组成。乙烷：个σ键乙烯：个σ键个π键乙炔：个σ键个π键75132科学探究4.请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。并思考：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？科学探究1、下列说法中正确的是A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键B、p轨道之间以“头碰头”重叠可形成π键C、s和p轨道以“头碰头”重叠可形成σ键D、共价键是两个原子轨道以“头碰头”重叠形成的C课堂练习2.下列物质分子中无π键的是A.N2B.O2C.Cl2D.C2H4C课堂练习733、课堂练习4.σ键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p,请指出下列分子σ键所属类型:A、HBrB、NH3C、F2D、H2课堂练习s-ps-pp-ps-s5、已知π键可吸收紫外线，含π键物质可做护肤品。请问下列物质中哪些是含有π键的分子（）A.COB.CH4C.CO2D.C2H4课堂练习ACD6.下列说法正确的是A.含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7.氮分子中的化学键是A.3个σ键B.1个σ键，2个π键C.个π键D.1个σ键，1个π键BB课堂练习8.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课堂练习9.在氟气分子中，形成共价键的原子轨道是()A、氟原子的2p轨道和氟原子的1s轨道B、氟原子的3p轨道和氟原子的1s轨道C、氟原子的2p轨道和氟原子的2p轨道D、氟原子的3p轨道和氟原子的3p轨道C课堂练习10.关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键C课堂练习我们能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？（1）、共价键具有饱和性：一个原子形成的共价键的总数是有限的按照价键理论的电子配对原理，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，这就共价键的“饱和性”。跟踪练习.1.分别写出下列非金属元素的原子电子配对成键数目H、ⅤA、ⅥA、ⅦA。12313、共价键的特征H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2双原子分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3三原分子。2.为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？共价键尽可能沿着电子云重叠最多的方向形成。电子云都有一定的伸展方向，要实现最大重叠共价键必然具有一定的方向性。小结：共价键特征方向性饱和性（2）.共价键的方向性(原子形成分子时相互结合的数量关系)(决定分子的空间构型)二、键参数——键能、键长和键角1.键能：气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量或断裂1mol共价键形成气态原子所吸收的最低能量[说明]①单位：kJ·mol-1②通常取正值③键能越大，化学键越牢固，形成的分子越稳定。④同种元素形成的共价键的键能：单键双键叁键σ键键能π键键能2.键长：形成共价键的两个原子的核之间的距离。[说明]：①键长的单位都是pm=10-12m②键长越短，键能越大，共价键越稳定③一般而言原子半径越大，键长越大共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。④同种元素间形成的共价键的键长：单键双键叁键3、键角一个原子形成的不同共价键之间的夹角。（1）常见分子的键角(2)意义：键角决定了分子的空间构型(3)来源：共价键的方向性CH4CCl4109°28′NH3107°18′H2O105°CO2180°键能键长键角衡量共价键的稳定性描述分子的立体结构思考与交流P321.试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2（g）反应，分别生成2molHCl和2molHBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？形成2mo1HCl释放能量：2×431.8kJ-(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr释放能量：2×366kJ-(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质.键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。3、通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？2、N2、O2、F2跟H2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?键能大小是：F-HO-HN-H1、下列说法正确的是（）A、分子中键能越大，键越长，则分子越稳定。B、只有非金属原子之间才能形成共价键。C、水分子可以表示为H-O-H，分子中键角180°。D、H-O键键能463KJ/mol，故破坏18克水分子中的H-O键时需要吸收的能量为2X463KJ。D练习2、能用键能大小解释的是（）A、N2的化学性质比O2稳定。B、硝酸易挥发，硫酸难挥发。C、惰性气体一般难发生化学反应。D、通常情况下，Br2呈液态，I2呈固态。A练习五、等电子原理1、等电子原理：原子总数相同，价电子总数相同的粒子，具有相似的化学键特征，因而具有相近的性质。CO分子和N2分子的某些性质3.等电子原理的应用①判断一些简单分子或离子的立体构型；②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；③利用等电子原理针对某物质找等电子体。2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同的粒子互称4.常见的等电子体二原子10电子：N2、CO、NO+、CN－、C22－二原子11电子：NO、O2＋三原子16电子：CO2、CS2、N2O、CNO－、N3－三原子18电子：NO2－、O3、SO2四原子24电子：NO3－、CO32－、BF3、SO3(g)思考探究：在N2、CO2、CO、N2O之间互为等电子体的是谁?请预测：1、N2O的几何构型?2、CO中的共价键类型？1．1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF3A练习2、从实验测得不同物质中氧—氧键之间的键长和键能数据如下表，其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为WZYX。该规律是氧—氧键数据O22－O2－O2O2＋键长/10－12m149128121112键能/kJ·mol－1XYZ＝497.3W＝628A.成键时电子数越多，键能越大B．键长越长，键能越小C．成键所用的电子数越少，键能越大D．成键时电子对越偏移，键能越大B3、(1)根据等电子原理，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______________；______________和______________。(2)根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有：______________。答案：(1)N2COCO2N2O(2)SO2、O3科学视野：用质谱仪测定分子结构现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的结构。例如，图2—7的纵坐标是相对丰度(与粒子的浓度成正比)，横坐标是粒子的质量与电荷之比(m／e)，简称质荷比。化学家通过分析得知，m／e＝92的峰是甲苯分子的正离子(C6H5CH3＋)，m／e＝91的峰是丢失一个氢原子的的C6H5CH2＋，m／e＝65的峰是分子碎片……因此，化学家便可推测被测物是甲苯。例题:2002年诺贝尔化学奖表彰的是在“看清”生物大分子真面目方面的科技成果，一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”；另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。质子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性H原子个成正比。例如乙醛的结构简式为CH3—CHO，在PMR中有两个信号，其强