共价键的键参数与等电子体.ppt

1、第二章分子结构与性质 第一节共价键,探究 共价键的类型 研读教材自主认知 1.共价键:,共用电子对,电子云(或原子轨道),饱和性,方向性,2.共价键的分类: (1)按共用电子对数分类。 共价单键:键(如HCl、HH、ClCl等分别为s-p键、 s-s键、p-p键)。 共价双键:1个键、1个键(如碳碳双键、碳氧双键)。 共价三键:1个键、2个键(如碳碳三键、氮氮三键)。 (2)按共用电子对是否偏移分类:非极性键和极性键。,(3)按原子轨道重叠方式分类。 键,头碰头,轴对称,键,肩并肩,镜面对称,合作探究核心归纳 1.所有的共价键都有方向性吗? 提示:并不是所有的共价键都有方向性,如s-s键就没有

2、方向性。,2.你能用所学原子结构理论解释氢原子只能结合为H2,而不是以H3的形式存在吗? 提示:因为氢原子1s轨道上的电子同另一个氢原子的1s轨道上的电子配对成键后,根据泡利原理,H就不能再同第三个氢原子结合,因为如果再同第三个氢原子结合,其中必有两个电子的自旋方向相同而违背泡利原理。,3.氢原子和氟原子、氯原子均可以以键相结合,其成键轨道完全相同吗? 提示:不相同。氢原子的未成对电子位于1s轨道,氟原子、氯原子的未成对电子分别位于2p、3p轨道,即氢原子和氟原子成键是1s和2p轨道“头碰头”重叠,而氢原子和氯原子成键是1s和3p轨道“头碰头”重叠。,4.已知氮气分子的共价键是三键(NN),你

3、能通过画图来描述吗? 提示:氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键,其示意图如下:,5.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成? 提示:乙烷分子中的共价键由7个键组成;乙烯分子中的共价键由5个键和1个键组成;乙炔分子中的共价键由3个键和2个键组成。,【归纳总结】 1.键与键的比较:,2.正确认识键和键: (1)键与键的实质都是由共用电子对而形成的化学键。 (2)键与键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同。 (3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成键,不能形成键。 (4)两个原子之间可以只形成键,但不能只形成键。,【拓展延伸】共价键的

4、特征 (1)饱和性。 一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后,一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的,所以共价键具有饱和性。,(2)方向性。 在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,所以共价键具有方向性。,过关小练即时应用 1.(2015银川高二检测)下列物质的分子中,既有键又有键的 是() A.C2H6B.HClOC.CH4D.CO2 【解题指南】解答本题的关键是 (1)明确各分子的结构特点,并能写

5、出其结构简式; (2)明确键和键的存在原则。,【解析】选D。共价化合物中单键为键,双键或三键中有一个为键 其余为键。C2H6的结构式为 ,分子中只存在键;HClO的 结构式为HOCl,分子中只存在键;CH4的结构式为 ,分 子中只存在键;而CO2结构式为O C O,既有键又有键。,2.(2015三明高二检测)下列说法中不正确的是() A.碳原子与碳原子之间形成键的重叠程度比键大得多,键比键牢固 B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个键 C.分子中可能只有键,也可能只有键,也可能既有键又有键,还有可能是既没有键也没有键 D.N2中有一个键,2个键,而HCN中键与键数目之比为11,【解析】选C。

6、从原子轨道重叠程度看,碳碳原子间键轨道重叠程度比键重叠程度小,故键稳定性小于键;两个原子间成键时,首先形成键且只形成1个键,如果双方都含有未成对电子,则再形成键(存在双键、三键之中),因此B项正确而C项错误(分子中不可能只有键);在单质分子中存在键(如Cl2、H2)、键(N2中存在1个键和2个键),稀有气体为单原子分子,不存在化学键,而HCN(HCN)中存在2个键和2个键。,【补偿训练】指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。,化学键类型举例,(1), 。 (2), 。 (3), 。 (4), 。 (5), 。,【解析】共价键具有方向性,以“头碰头”重叠形成的为键, “肩并

7、肩”重叠形成的为键,由此可知(1)、(2)、(3)形成的 为键,(4)、(5)形成的为键。 答案:(1)s-s键H2(2)s-p键HCl (3)p-p键Cl2 (4)pz-pz键N2 (5)py-py键N2(举例合理即可),探究 键参数和等电子体 研读教材自主认知 1.键参数:,释放,最低能量,稳定,核间距,越大,稳定,方向性,2.等电子原理及等电子体: (1)等电子原理:_总数相同、_总数相同的分子具有相似 的化学键特征,它们的许多性质是相近的。 (2)等电子体。 概念:满足等电子原理的分子称为等电子体。,原子,价电子,实例:CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数,属于等电子体,其性

8、质对比如下:,2,2,14,14,10,10,合作探究核心归纳 1.键参数: (1)试从键长和键能的角度分析HF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱的原因。 提示:从F到I原子半径逐渐增大,分别与氢原子形成共价键时,HF、HCl、HBr、HI的键长逐渐增长,键能逐渐减小,故分子的稳定性逐渐减弱。,(2)CC键和CC键的键能为347.7 kJmol-1和615 kJmol-1,为什么后者的键能不是前者的2倍? 提示:由键和键的判断方法可以知道,乙烷分子中的碳碳单键为键,乙烯分子中的碳碳双键中有一个键和一个键,由于键键能小于键,所以,乙烯的CC键的键能小于乙烷CC键的键能的2倍。,(3)N2、O2

9、、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? 提示:根据键能N2O2F2,知破坏3个分子中的共价键消耗的能量依次减少,再由原子半径可推知产物的键长:HFHOHN,说明分子的稳定性:HFH2ONH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。,(4)电负性大的双原子分子,键长短的键能一定大吗? 提示:电负性大的双原子分子,键长短的键能不一定大。例如,F2分子中氟原子的半径很小,因此其键长短,而两个氟原子形成共价键时核间距很小,排斥力很大,故其键能不大。因此F2的稳定性较差,性质活泼。,2.等电子体: (1)根据等电子原理及所学知识,试举出几种等电子体。 提示:H2O和

10、H2S,SO2和O3,CO2和CS2,卤素的氢化物。,(2)已知CO2是直线形结构、N 是平面正三角形结构,试推测C 和CS2的结构。 提示:N 和C 是等电子体,均为平面正三角形结构,CO2和CS2是 等电子体,均为直线形结构,【归纳总结】 1.键参数的应用: (1)共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度,键长和键角常被用来描述分子的空间构型。 (2)一般来讲,形成共价键的两原子半径之和越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。,(3)键能与化学反应过程中的能量关系。 化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子内新化学键的形成。化学反应过程中,若旧键断裂

11、所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量,反应为吸热反应,否则,反应为放热反应。,2.键参数与分子性质的关系:分子的键参数与分子的空间构型和分子性质之间的关系可以表示如下:,过关小练即时应用 1.下列说法中正确的是() A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定 B.元素周期表中的第A族(除H外)和第A族元素的原子间可能形成共价键 C.水分子可表示为HOH,分子中键角为180 D.HO键的键能为467 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为934 kJ,【解题指南】解答本题时应注意以下3点: (1)键长与键能之间的关系。 (2)了解常见分子的构型及键角。 (3)会利用

12、键能计算化学反应的热效应。,【解析】选B。一般来说,键能越大,键长越短,分子结构越稳定,故A 选项错误。查表知Li的电负性为1.0,I的电负性为2.5,其差值为 1.51.7,所以LiI中存在共价键,B选项正确。水分子中HOH的键 角是105,是V形分子,故C选项错误。D项中,HO键键能指的是气 态基态氢原子和氧原子形成1 mol HO键时释放的最低能量,则拆 开1 mol HO键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为 467 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO键,断开时需吸收 934 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子,再进一步形成H2和O2时, 还需释放出一部分能量,故需知HH键和OO键的键能,D选项错误。,2.(2015太原高二检测)下列各组互为等电子体的是() A.N2O和NO2 B.O3和SO2 C.CH4和NH3 D.OH-和N,【解析】选B。N2O和NO2的原子总数为3,相同,价电子总数分别为16、 17,不同,故A不符合题意;O3和SO2原子总数为3,相同,价电子总数均为 18,相同,故B符合题意;CH4和NH3原子总数分别为5、4,不同,价电子总 数均为8,相同,故C不符合题意;OH-和N 原子总数分别为2、3,不 同,价电子总数均为10,相同,故D不符合题意。,【补偿