物质结构共价键2.1.ppt

化合物中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起 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 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 微粒间的相互作用 2 为什么H原子和Cl原子结合形成HCl分子时H Cl原子个数比为1 1 而H和O原子结合形成H2O分子时原子个数比为2 1 而不是HCl2和H3O2 共价键 1 H原子为什么会和O原子Cl原子结合形成稳定的H2O HCl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 4 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 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 1 共价键的形成及本质 一 共价键 1 共价键 原子间通过共用电子对形成的化学键 2 共价键的本质 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 H原子1s轨道上有一个未成对电子 Cl原子3p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HCl分子 即原子个数比为1 1 两个Cl原子间只能各以3p轨道上的一个电子自旋相反配对形成Cl2分子 类推 氧原子有2个未成对的2p电子 因此1个O原子能与2个H原子共用两对电子形成化学键生成H2O分子 3 共价键的表示和分类 练习1 试写出下列分子的结构式 CS2 H2S P4 练习2 下列分子中只含共价单键的是 A NH3B N2C CO2D C2H5OHE CH3COOH 结构式 用短线来表示的分子中的共价键的式子叫结构式 电子式 用小黑点或小圆圈来表示化学键的式子叫电子式 5 形成共价键的条件通常 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 通常是非金属元素之间 但也可是金属与非金属元素之间 如 H与X N O C原子之间都能形成共价键 6 共价化合物 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 练习5 下列那些化合物是通过共价键形成的化合物 A MgCl2B KIC CCl4D HF 练习6 下列物质属于共价化合物的是 A NH4HCO3B C60C H2SO4DHFE C2H5OH 7 共价键的存在 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中 练习7 下列化合物中只含共价键的是 A HNO3BNH4ClCCl2DAlF3EN2O3 练习8 下列化合物中不含共价键的是 A NaNO3BNH4ClCKOHDNa2OENa2O2 练习9 下列化合物中既有共价键又有离子键的是 A HNO3BNH4HCO3CNaOHDNa2OENa2O2 电子配对原理 最大重叠原理 两原子各自提供一个自旋方向相反的电子彼此配对 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 共价键理论的要点 2 共价键的特征 思考 为什么H2S分子中原子个数比为2 1 为什么H2S分子是V字形分子 为什么两个键的夹角约为900 a 共价键的饱和性 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 H原子1s轨道上有一个未成对电子 Cl原子3p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HCl分子 即原子个数比为1 1 HCl分子中只有一个H Cl单键 b 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量关系和每个原子形成共价键的总数 练习1 试用原子结构知识和共价键的饱和性解释NH3 H2S的成键情况 硫原子有2个未成对的3p电子 因此1个硫原子能与2个H原子共用两对电子形成化学键生成H2S分子 硫化氢分子中有两个S H单键 1 共价键特征之一 共价键的饱和性 2 共价键特征之二 共价键的方向性 以HCl成键为例说明形成H Cl键的方向 H原子的1s轨道电子云沿着Cl原子p轨道的x轴方向成键 s和p两个原子轨道电子云重叠部分最大 两核间电子的概率密度最大 形成的共价键才最牢固 分子最稳定 说明形成共价键是有方向性的 这是共价键的第2个重要特征 a 共价键的方向性 在形成共价键时 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 以H2S为例说明共价键的方向性 一个H原子的1s轨道电子云沿着硫原子p轨道的X轴方向成键 另一个H原子的1s轨道电子云沿着硫原子p轨道的Z轴方向成键 形成了V字型的H S H分子 由于硫原子3px与3pz互相垂直 所以两个键的键角约为900 H2S是V字形分子 3 键与 键 b 共价键的方向性的特征决定了分子的立体构型 练习2 试用共价键和原子结构等知识解释NH3和H2O的成键和分子的空间结构 我们已经知道HCl H2O NH3的成键情况 N原子构成N2分子的结构是怎样的呢 为什么N2非常稳定 不易参加好象反应 a s s 键的形成 1 键的形成和分类 键 原子轨道中的电子云以 头碰头 的方式相互重叠形成的共价键 s s 键 两个s轨道的电子云以 头碰头 的方式相互重叠形成的共价键叫s s 键 H2分子中有一个s s 键 b s p 键的形成 电子云相互重叠 s p 键 一个s轨道的电子云和一个p轨道的电子云以 头碰头 的方式相互重叠形成的共价键叫s p 键 一般是H原子与其它元素的原子形成的 键属于s p 键 电子云相互重叠 c p p 键的形成 p p 键 原子的一个p轨道的电子云和另一个原子的一个p轨道的电子云以 头碰头 的方式相互重叠形成的共价键叫p p 键 练习3 试分析NH3 CCl4 CH3CH2OH分子中 键的个数和 键的种类 2 键的形成 电子云重叠 键的电子云 键 2个p轨道的电子云以 肩并肩 方式相互重叠形成的共价键 键与 键两种共价键谁更稳定 为什么 键比 键更稳定 因为 头碰头 比 肩并肩 轨道重叠得更多 共价键更牢固 沿轴方向 头碰头 平行方向 肩并肩 轴对称 镜像对称 强度大 不易断裂 强度较小 易断裂 共价单键是 键 共价双键中一个是 键 另一个是 键 共价三键中一个是 键 另两个为 键 键和 键的比较 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成 是怎样形成这些共价键的 你能通过画图来描述吗 练习4 下列分子中含有 键的是 A CF4B CH3CH3C C2H2D CH3OCH3 练习5 下列分子中含有两个 键的是 A CO2B CH3CHOC C2H6D N2 结合氮分子的化学键了解N2非常稳定 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 思考2 乙烷 乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个 键和几个 键组成 乙烷分子中由7个 键组成 乙烯分子中由5个 键和1个 键组成 乙烯分子中由3个 键和2个 键组成 练习 下列共价分子中的化学键没有方向性的是A HClBH2OCCl2DH2 练习 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p p 键B 破坏了分子中s p 键C破坏了分子中1个 键D 破坏了分子中2个 键 练习 7 3 极性键 共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子或由不同种元素的原子形成的共价键 4 极性键和非极性键 或由同种元素的原子形成的共价键 非极性键 共用电子对不偏向任何原子的共价键 练习 下列分子中共价键的极性最强的是 A H2OBNH3CHFDHCl 练习 下列分子中既含有极性键又含非极性键的是 A H2OBH2O2CCH4DCH3CH2CH3 二 键参数 HCl与HI的分子结构非常相似 但表现的稳定性却大不一致 HCl HI 在1000 时 HCl只有0 001 分解率 而HI的分解率高达33 这是为什么 键参数 指键长 键能 键角等表示化学键的物理量 1 键能 键能越大 化学键越牢固 分子越稳定 1 键能 指在101 3kPa 298K条件下 拆开1molAB g 分子中的化学键 使其生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量 2 键能的大小表示化学键的强弱 练习 下列分子最稳定的是 A HIB HBrCHFD HCl 例 已知 H2的键能为436kJ mol Cl2的键能为243kJ mol HCl的键能为431kJ mol 试求 H2 g Cl2 g 2HCl g 的焓变 H为多少 焓变与键能的关系式 H 反应物 键能 产物 键能 436kJ mol 243kJ mol 2 431kJ mol 184 6kJ mol 即放热184 6kJ mol 3 焓变 H与键能的关系 练习3 已知 H2的键能为436kJ mol N2的键能为945 8kJ mol N H的键能为391 0kJ mol 试求 合成氨反应的反应热 H为多少 练习4 已知合成氨反应的反应热为 92 2kJ mol 当将3molH2和1molN2在密闭容器中充分反应后 所放出的热量 大于 等于 小于 92 2kJ mol 因为 键长 两个成键的原子的原子核间距离 2