【公开课课件】共价键的形成

1、专题专题3： 第三单元第三单元 共价键共价键 原子晶体原子晶体 共价键的形成共价键的形成 什么是金属键？什么是金属键？ 什么是离子键？什么是离子键？ 什么是共价键？什么是共价键？ 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。 金属键：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用金属键：金属离子与自由电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离子键：阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键 一一. .共价键共价键 1.1.定义：定义： 2.2.成键微粒：成键微粒： 3.3.成键本质：成键本质： 原子间通过共用电子对所形成的化学键。原子间通过共

2、用电子对所形成的化学键。 原原 子子 共用电子对共用电子对 4.4.成键的微粒成键的微粒： 电负性相同或差值小电负性相同或差值小的非金属原子的非金属原子 或部分金属原子与非金属原子或部分金属原子与非金属原子 5.5.存在范围存在范围：非金属单质 非金属单质 共价化合物共价化合物 离子化合物离子化合物 思考：含有共价键的物质一定是共价分子吗？思考：含有共价键的物质一定是共价分子吗？ 1.1.每个原子均应达到稳定每个原子均应达到稳定( (一般为一般为8 8电子电子) )的结构的结构 2. .不能加中括号不能加中括号 ，不能标正负电荷数，不能标正负电荷数 3. 3. 在用电子式表示共价分子时，首先需

3、分析在用电子式表示共价分子时，首先需分析 所涉及的原子最外层有几个电子，则这个原子所涉及的原子最外层有几个电子，则这个原子 所需要的共用电子对数即为所需要的共用电子对数即为8-n8-n( (氢只需共用一氢只需共用一 对）对） 共价化合物的共价化合物的电子式电子式写法：写法： HF H2O CH4 H F H O H H C H H H (1) 电子式电子式 H2 Cl2 N2 H H Cl Cl N N 共价键的表示方法共价键的表示方法 试一试试一试 CO2 HClO NH H H COO 能量能量 E0 核间距核间距 E E0 0为两个远离的氢为两个远离的氢 原子的能量之和原子的能量之和 +

4、 两个核外电子两个核外电子自旋方向相同自旋方向相同的氢原子靠近的的氢原子靠近的模拟动画模拟动画 + 能量能量 E0 核间距核间距 E E0 0为两个远离的氢为两个远离的氢 原子的能量之和原子的能量之和 r=74pm 两个核外电子两个核外电子自旋方向相反自旋方向相反的氢原子靠近的的氢原子靠近的模拟动画模拟动画 能量能量 E0 核间距核间距 E E0 0为两个远离的氢为两个远离的氢 原子的能量之和原子的能量之和 r=74pm 思考思考1：由此可知共价键形成的本质是什么？由此可知共价键形成的本质是什么？ 共共 价价 键键 形形 成成 本本 质质 共价键的形成本质：共价键的形成本质：成键原子相互成键原

5、子相互 接近时，原子轨道发生接近时，原子轨道发生 ，自，自 旋方向旋方向 的的未成对电子未成对电子形成共形成共 用电子对，两原子核间的电子密度用电子对，两原子核间的电子密度 增加，体系的能量增加，体系的能量 ，即即形成形成 共价键共价键。 相反相反 重叠重叠 降低降低 值得思考的问题：值得思考的问题： 1、是否所有的非金属单质中都存在共、是否所有的非金属单质中都存在共 价键？价键？ 2、2个氢原子一定能形成氢分子吗？个氢原子一定能形成氢分子吗？ 3、未成对电子是怎样形成共用电子对的？、未成对电子是怎样形成共用电子对的？ 形成时又有何要求？形成时又有何要求？ 共价键的形成条件共价键的形成条件 B

6、 B、有、有自旋方向相反自旋方向相反的的未成对电子未成对电子。 C C、原子轨道要实现、原子轨道要实现最大限度最大限度的重叠。的重叠。 A A、两原子电负性：、两原子电负性：相同或相近相同或相近 讨论：讨论：如下原子轨道式，表述如下原子轨道式，表述HF中共价中共价 键是如何形成的？键是如何形成的？ 1sH 2px2py2pz 2sF 2s2 2px2 2py2 2pz1F原子原子 1s1 H原子原子 思考思考1 1：当当F F原子与原子与H H 原子成键后，原子成键后，F F原子原子 能否再与其它氢原子能否再与其它氢原子 形成共价键形成共价键 思考思考2 2：比较离子键比较离子键 成键特点，总

7、结共价成键特点，总结共价 键的成键特点键的成键特点 HFHF中共价键的形成中共价键的形成 共价键有共价键有方向性方向性 和和饱和性饱和性 三三、共价键的特点共价键的特点 饱和性饱和性和和方向性方向性 (1)、共价键具有饱和性、共价键具有饱和性 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自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，这就是共价键的旋相反的电子配对成键，这就是共价键的 “饱和性饱和性”。 形成的共价键数形成的共价键数 = 未成对电子数未成对电子数 成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成 稳定的共价键，由于稳定的共价键，由于p ,d,fp

8、 ,d,f轨道在空间有轨道在空间有 不同的伸展方向，即有方向性不同的伸展方向，即有方向性 （2）方向性：）方向性： 因为因为S S轨道是球形对称的，所以轨道是球形对称的，所以S S轨道轨道 与与S S轨道形成的共价键没有方向性。轨道形成的共价键没有方向性。 是不是所有的共价键都具有方向性？是不是所有的共价键都具有方向性？ 问题：问题： 1 1、相距很远的两个自旋方向相反的、相距很远的两个自旋方向相反的H H原子相原子相 互逐渐接近互逐渐接近, ,在这一过程中体系能量将在这一过程中体系能量将 （ ） A A、先变大后变小、先变大后变小 B B、先变小后变大、先变小后变大 C C、逐渐变小、逐渐变

9、小 D D、逐渐增大、逐渐增大 课堂练习课堂练习 B B 课堂练习课堂练习 2 2、下列不属于共价键的成键因素的是、下列不属于共价键的成键因素的是 （）（） 、共用电子对在两核间高频率出现、共用电子对在两核间高频率出现 、共用的电子必须配对、共用的电子必须配对 、成键后体系能量降低，趋于稳定、成键后体系能量降低，趋于稳定 、两原子核体积大小要适中、两原子核体积大小要适中 巩固练习巩固练习 3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ） A A、有共价键的化合物一定是共价化合物、有共价键的化合物一定是共价化合物 B B、分子中只有共价键的化合物一定是共、分子中只有共价键的化合物一定是共 价化

10、合物价化合物 C C、由共价键形成的分子一定是共价化合、由共价键形成的分子一定是共价化合 物物 D D、只有非金属原子间才能形成共价键、只有非金属原子间才能形成共价键 B B 问题解决问题解决 （1 1）写出氮原子的轨道表示式）写出氮原子的轨道表示式 （2 2）写出）写出N N2 2分子的电子式和结构式分子的电子式和结构式 （3 3）分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何形成共）分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何形成共 价键的？价键的？ 2px2py2pz NN 2px2py2pz 2s N 2sN 2p 2s22px1 2py1 2pz1 N N原子原子 2s22px1 2py1 2pz1 N

11、N原子原子 键键 键键 键键 键：键：“头碰头头碰头” 键：键：“肩并肩肩并肩” NN 键键 键键 键键 （1 1）键：键： X + + 原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”方式方式 互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大 而形成的共价键而形成的共价键 二、共价键的分类二、共价键的分类 1、按轨道重叠方式分、按轨道重叠方式分 键键键键 ss （2 2）键：键： 原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩”方式方式 相互重叠导致电子在核间出现的概率增大相互重叠导致电子在核间出现的概率增大 而形成的共价键而形成的共价键 +| | X X p pZ Zp pZ Z +|

12、 | +| | +| | +| | +| | +| | +| | Z ZZ Z 二、共价键的分类二、共价键的分类 1、按轨道重叠方式分、按轨道重叠方式分 键：有键：有s-s s-p p-p等等 键：键：p-p s-s(键键)键电子键电子 云云 1s1 1s1 HHH H 3p 1ss-p(键键) 键电子云键电子云 3p3pp-p(键键) 键电子云键电子云 p pp-p(键键) 键电子云键电子云 s-s(s-s(键键) )p-pp-p (键键) ) s-ps-p (键键) ) p pz z-p-pz z ( ( 键键) ) p py y-p-py y ( ( 键键) ) 1 1、共价键按、共价键

13、按电子云重电子云重 叠方式叠方式分分 键键 头碰头头碰头 键键 肩并肩肩并肩 x x 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 键比键比键牢固，键牢固， 键容易断裂键容易断裂 键和键和键的比较键的比较 键键键键 成键方向成键方向 牢固程度牢固程度 成键判断规律成键判断规律 “头碰头头碰头”“肩并肩肩并肩” 强度大，强度大， 不易断裂不易断裂 强度较小强度较小 易断裂易断裂 共价单键是共价单键是 键，共价双键，共价双 键中一个是键中一个是 键，另一个键，另一个 是是 键，共价三键中一个键，共价三键中一个 是是 键，另两个为键，另两个为 键键 有机物中的共价键类型有机物中

14、的共价键类型 C H C H 是是 键；键； C C C C 是是 键；键； C = C C = C 一个一个 键，一个键，一个 键；键； C C 一个一个 键，两个键，两个 键；键； 温馨提示：温馨提示：在乙烯、乙炔分子中，在乙烯、乙炔分子中，键比较稳键比较稳 定，不容易断裂，定，不容易断裂，键比较容易断裂。键比较容易断裂。 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 7 5 51 1 3 32 2 7 3 问题探究问题探究 请写出乙烯、乙炔与溴发请写出乙烯、乙炔与溴发 生加成反应的反应方程式。并生加成反应的反应方程式。并 思考：在乙烯、乙

15、炔和溴发生思考：在乙烯、乙炔和溴发生 的加成反应中，乙烯、乙炔分的加成反应中，乙烯、乙炔分 子断裂什么类型的共价键？子断裂什么类型的共价键？ 根据元素电负性的强弱，你能判断根据元素电负性的强弱，你能判断F F2 2和和HFHF分子中的分子中的 共用电子对是否发生偏移吗？共用电子对是否发生偏移吗？ A A、非极性键、非极性键-共用电子对共用电子对不发生偏移不发生偏移相同元素相同元素原子间原子间 B B、极性键、极性键-共用电子对共用电子对发生偏移发生偏移-不同元素不同元素原子间原子间 信息提示：信息提示：一般情况下，两个成键原子间的电负性差一般情况下，两个成键原子间的电负性差 值越大，两个成键原

16、子间形成的共价键的极性越强。值越大，两个成键原子间形成的共价键的极性越强。 共价键按共价键按电子电子 对是否偏移对是否偏移分分 极性键极性键 非极性键非极性键 AB AB AAAA P43 1、极性键：、极性键： 非极性键：非极性键： HCl CO H2O Cl2 N2 H2 2、键的极性由强到弱的顺序：、键的极性由强到弱的顺序： FH O H NH CH 极性分子极性分子:正电中心和负电中心不重合正电中心和负电中心不重合 非极性分子非极性分子: :正电中心和负电中心重合正电中心和负电中心重合 极性键与分子的极性：极性键与分子的极性： H2、N2、O2、P4、C60 非极性分子非极性分子 非极

17、性分子非极性分子 极性分子极性分子CO、HCl CO2、CH4 非极性键非极性键 极性键极性键 极性分子极性分子HCN、H2O、NH3、CH3Cl 极性键极性键 极性键极性键 在水溶液中，在水溶液中，NH3能与能与H+结合生成结合生成NH4 请用电子式表示和形成请用电子式表示和形成NH 的过程 的过程 并讨论并讨论NH 和 和H 是如何形成 是如何形成NH4+的的 C C、配位键、配位键-由一个原子提供一对电子与另一个接受电由一个原子提供一对电子与另一个接受电 子的原子形成的共价键；子的原子形成的共价键；-特殊的共价键特殊的共价键 HN H H H H N H H H H N H H 或或 H

18、+ 在氨离子中，四个在氨离子中，四个NH 键的键的键长键长、键能键能、键角键角均相等均相等 配位键的特殊性体现：配位键的特殊性体现： a.a.配位键的共用电子对是由一方提供，表示方法：配位键的共用电子对是由一方提供，表示方法： 用用箭头箭头“”指向接受指向接受孤对孤对电子电子对对的原子的原子如：如： b b配位键一定是（极性）共价键，但共价键不配位键一定是（极性）共价键，但共价键不 一定是配位键；一定是配位键； c c配位键和共价键都可以存在于分子或离子中；配位键和共价键都可以存在于分子或离子中； 注意：在形成注意：在形成NHNH4 4+ +后，后，4 4个个N NH H键键参数完全相同键键参

19、数完全相同! ! H H H N HH N H+ + H H 键键 头碰头头碰头 键键 肩并肩肩并肩 按按电子云重电子云重 叠方式叠方式分分 按按电子对是电子对是 否偏移否偏移分分 极性键极性键 AB AB 非极性键非极性键 AA AA 小小 节节 1. 下列分子中含有非极性键的共价化下列分子中含有非极性键的共价化 合物是合物是 （ ） A. F2 B. C2H2 C. Na2O2 D. NH3 E. CH3COONa F. C2H6 G. H2O2 H. CO2 B F G 2.2.含有极性键的非极性分子（含有极性键的非极性分子（ ） A A、F F2 2 B B、CHCH4 4 C C、H

20、 H2 2O DO D、NHNH3 3 B B 3 3下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ( ) ( ) A.A.由分子组成的物质中一定含有共价键由分子组成的物质中一定含有共价键 B.B.某原子跟其他原子形成共价键时，其成键数一某原子跟其他原子形成共价键时，其成键数一 定等于该原子的价电子数定等于该原子的价电子数 C.C.非金属元素的原子之间形成的化合物只能是共非金属元素的原子之间形成的化合物只能是共 价化合物价化合物 D.D.水分子氧原子结合水分子氧原子结合2 2个氢原子已达到饱和，不能个氢原子已达到饱和，不能 再结合其它氢原子再结合其它氢原子 D D 化学反应的本质是什么？化学反应的本质是什

21、么？ 化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成 旧键断裂需要旧键断裂需要 能量，能量， 新键形成会新键形成会 能量。能量。放放 出出 吸吸 收收 一一. .键能和键长键能和键长 (1)键能的定义：键能的定义：在在101kPa、298K条件下。条件下。 1mol 气态气态AB分子生成气态分子生成气态A原子和原子和B原子的过原子的过 程所吸收的能量，称为程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。键共价键得键能。 如在如在101kPa、298K条件下。条件下。1mol气态气态H2生成气生成气 态态H原子的过程所吸收的能量为原子的过程所吸收的能量为436kJ，则，则HH 键的键能为键的键能为436kJmol-1 共价键的键能用来衡量共价键牢固程度，共价键的键能用来衡量共价键牢固程度， 共价键键能越大表示该共价键越牢固，即越不容共价键键能越大表示该共价键越牢固，即越不容 易被破坏。易被破坏。 (2) )键长：键长：两原子核间的平均间距两原子核间的平均间距 原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子 轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原 子核的平均间距子核的平均间距键长越短。键长越短。 共价键键能与键长的关系：共价键键能与键长的关系： 对于同类型的共价键：对于同类型的共价键：一般键长越短，一般键