2022年高中化学 课题10 共价键的形成竞赛讲义

2022年高中化学 课题10 共价键的形成竞赛讲义学习目标：1、认识共价键的本质，了解共价键的方向性和饱和性。 2、能用电子式法表示共价分子及其形成过程。学习过程：【引言】 在人们所接触的物质中，无论是自然界存在的，还是化学家合成的，大多数是含有共价键的物质。生命活动中不可缺少的物质（如氧气、水、糖类、蛋白质、维生素等）、各种性能优异的有机高分子材料以及治疗疾病的药物中，一般都含有共价键。共价键是一种重要的化学键。化学键包括离子键、共价键和金属键。【知识回顾】一、共价键 1、定义：原子间通过共用电子对所形成的的化学键。 2、成键微粒：原子 3、成键本质：共用电子对 4、成键的条件：电负性差X1.7的原子之间；成键原子的最外层未达到饱和状态（即有未成对电子）。成键元素：非金属元素之间以及少数金属与非金属元素（如AlCl3）之间。5、存在范围：共价分子（非金属单质、共价化合物）、部分离子化合物共价化合物： 相邻的原子 之间 只以共价键 相连的化合物属于共价化合物。如二氧化碳、水、甲烷等。6、共价键的表示方法a、电子式： b、结构式 ：HH O=O NN 7、用电子式表示共价分子的形成过程 小结：左边原子的电子式，右边共价分子的电子式，中间用连接。【问题探究1】1、两个原子为什么要成键？（降低体系能量， 由不稳定趋于稳定）2、是否所有的非金属单质中都存在共价键？（稀有气体中没有）3、含有共价键的物质是否一定是共价分子？（否，如NaOH）4、 两个氢原子一定能形成氢气分子吗？【讲述】 通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键。那么，两个成键原子为什么能通过共用电子对结合在一起呢？下面我们以氢分子的形成为例来说明共价键是如何形成的。 当两个氢原子相互接近时，若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两个原子核间出现的机会较大。随着核间距的减小，核间电子出现的机会增大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。核间距进一步减小时，两原子间的斥力使体系的能量迅速上升，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。氢分子的形成过程中能量（主要指势能）随核间距的变化如右图曲线a所示。若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，原子间总是排斥作用占主导地位（如右图曲线b所示）。所以两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。【板书】 二、共价键的形成 1、共价键形成的条件 （1）电子配对原理：两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。 （2）最大重叠原理：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。 2、共价键形成本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生 重叠 ，自旋方向 相反 的 未成对 电子形成 共用电子对 ，两原子核间的电子密度 增加 ，体系的能量 降低 。【问题探究2】金属键、离子键不具有饱和性和方向性，共价键是否也没有饱和性和方向性？阅读教材P44，为什么N、O、F与H形成简单的化合物（NH3、H2O、HF）中H原子数不等？【板书】 3、共价键的特点 （1）具有饱和性：共价键数 = 未成对电子数【讲述】 与离子键不同，共价键具有饱和性。这是因为形成共价键时，只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。在成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成几个共价键。所以在共价分子中，每个原子形成共价键数目是一定的，这就是共价键的饱和性。【板书】 （2）具有方向性【设问】 是不是所有的共价键都具有方向性？【生】 因为s轨道是球形对称的，所以s轨道与s轨道形成的共价键没有方向性。【讲述】 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p、d,、f轨道在空间有不同的伸展方向，即有方向性，因此共价键有方向性。【小结】 共价键的形成 形成的条件：电子配对原理、最大重叠原理； 形成的本质：原子轨道重叠，形成共用电子对，体系能量降低。 共价键特点：饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 方向性决定了分子的立体结构。