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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 分子结构与性质,第一节 共价键,第二章 分子结构与性质第一节 共价键,1,20,世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键的理论核心,20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。,2,定义,:,成键元素,:,类型,:,本质,:,表示方法,:,原子之间通过,共用电子对,所形成的相互作用，叫做,共价键。,原子间的静电作用,共价键,极性共价键,非极性共价键,非金属与非金属,用电子式表示,知识回顾,存在,：,不仅存在于非金属单质和共价化合物中，也存在于有些离子化合物中,定义:成键元素:类型:本质:表示方法:原子之间通过共用电子对,3,一、共价键,共价键的形成,（以氢分子的形成为例）,一、共价键共价键的形成（以氢分子的形成为例）,4,按共价键的共用电子对理论，有没有可能存在,H,3,、,Cl,3,、,H,2,Cl,分子？为什么？,用电子式表示,H,2,、,HCl,、,Cl,2,分子的形成过程,共价键具有,饱和性,问题与讨论,H,2,N,2,HCl H,2,O HF,等均以共价键形成分子,H,H N,三,N,H,Cl H,O,H H,F,按共价键的共用电子对理论，有没有可能存在 H3 、C,5,共价键的特征,（）共价键具有饱和性,自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，,就不能再和其他原子中的未成对电子配对所以,每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中,的未成对电子的数目这就是共价键的饱和性,（）共价键具有方向性,当原子通过原子轨道重叠形成共价键时，两原子轨道重叠的越多，两核间电子云越密集，形成的共价键就越牢固，这称为原子轨道的,最大重叠原理,因此，共价键具有方向性,共价键的特征（）共价键具有饱和性（）共价键具有方,6,价键理论的要点,1.,电子配对原理,2.,最大重叠原理,两原子各自提供,1,个自旋方向相反的电子彼此配对,。,现代物质结构理论认为,:,共价键的形成是由于成键原子电子云的重叠,.,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。,方向性,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提供,7,1,、,H,2,分子的形成过程,用电子云来描述共价键的形成过程,H,H,键,的特征：以形成化学键的两原子核的连线做为轴旋转操作，共价键电子云的图形不变,称为,轴对称,。,（,s-s,键）,1、H2分子的形成过程用电子云来描述共价键的形成过程HH键,8,H,Cl,H,Cl,3.Cl,Cl,的,p-p ,键的形成,2.H,Cl,的,s-p ,键的形成,Cl,Cl,Cl,Cl,HClHCl3.ClCl的p-p 键的形成2.HC,9,S-S,重叠,S-P,重叠,P-P,重叠,小结,: ,键成键方式 “,头碰头,”,S-S重叠S-P重叠P-P重叠小结: 键成键方式 “头碰,10,用电子云来描述共价键的形成过程,4,、,p-p,键形成过程,键,特点,:,两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为,镜像对称,由于,键重叠程度要比,键小,所以,键的强度要比,键大。,“肩并肩”,形成,键的电子称为,电子。,用电子云来描述共价键的形成过程4、p-p键形成过程键特点,11,键,键,成键方向,电子云形状,牢固程度,成键判断规律,项目,键型,键与,键的对比,沿轴方向 “头碰头”,平行或 “肩并肩”,轴对称,镜像对称,键强度大,不容易断裂,键强度较小,容易断裂,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,以上原子轨道相互重叠形成的,键和,键 ，总称价键轨道,键键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律项目键型键与,12,1,、,N,2,中,p-p,键和,p-p,键的形成过程,科学探究,y,N,N,z,z,y,1、N2中p-p键和p-p键的形成过程科学探究yNN,13,N,2,NN,分子结构,N2NN分子结构,14,共价键的类型,键：“头碰头”,形成,键的电子,称为,电子。,s-s,键,(,如,H,2,),s-p,键,(,如,HCl),p-p,键,(,如,Cl,2,),电子云形状呈轴对称,共价键的类型键：“头碰头”形成键的电子s-s 键,15,键：“肩并肩”,电子云形状呈镜像对称,两种键的比较（,N,2,的形成）,键：“肩并肩”电子云形状呈镜像对称两种键的比较（N2的形成,16,2,、键的类型与成键原子电负性的关系：,科学探究,原子,Na Cl,H Cl,C O,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。,0.9 3.0,2.1,2.1,3.0,0.9,2.5,3.5,1.0,离子,共价,2、键的类型与成键原子电负性的关系：科学探究原子Na,17,科学探究,3,、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个,键和几个,键组成。,乙烷：,7,个,键 乙烯 ：,5,个,键一个,键 乙炔：,3,个,键两个,键,科学探究3、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个键和,18,课堂反馈,1,、,键与,键的形成方式有何不同，有何形象的比喻？,2,、,键与,键在对称上有何不同,?,、,键与,键谁更牢固,?,、什么是价键轨道,?,、形成共价键的电子云是指成对电子还是未成对电子？,、电子云的重叠是怎样将两个原子核“黏结”在一起的,?,、哪些共价键是,键，哪些共价键是,键,?,课堂反馈1、键与键的形成方式有何不同，有何形象的比喻？,19,二、键参数,:,键长、键能、键角,键长与键能的关系？,键长越短，键能越大，共价键越稳定。,键能：,键长：,气态基态原子形成,1mol,化学键释放的最低能量,形成共价键的两个原子之间的核间距,键角：,在原子数超过,2,的分子中，两个共价键之间的夹角,二、键参数:键长、键能、键角键长与键能的关系？键长越短，键能,20,思考与交流,试利用键能数据进行计算，1,mol H,2,分别跟1mol Cl,2,、1,mol Br,2,(g)反应，分别生成2,mol HCl分子和2,mol HBr分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解反应生成相应的单质？,N,2,、O,2,、F,2,跟H,2,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？,通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,思考与交流试利用键能数据进行计算，1 mol H2分别跟1m,21,1,、形成,2 mo1HCl,释放能量：,2431.8 kJ,(436.0kJ+242.7kJ)= 184.9 kJ,形成,2 mo1HBr,释放能量：,2366kJ,(436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJ,HCl,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,.,2,、键能大小是：,F-HO-HN-H,3,、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。如 键长,I-HBr-HCl-HF-H,汇报,1、形成2 mo1HCl释放能量：2431.8 kJ (,22,H,2,O 105,NH,3,107,H2O 105NH3 107,23,CH,2,CH,2,分子结构,CH2CH2分子结构,24,CHCH,分子结构,CHCH分子结构,25,CO,2,180,CO2 180,26,CH,4,10928,CH4 10928,27,CH,3,CH,3,分子结构,CH3CH3分子结构,28,7,3,分子中最多几个原子共面，几个共线？最少呢？,73分子中最多几个原子共面，几个共线？最少呢？,29,三、等电子体原理,等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子,等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,分子,熔点,/,水中溶解度,(,室温,),分子解离能,(kJ/mol),分子的价电子总数,CO,-205.05,2.3,mL,10,N,2,沸点,/,-210.00,-190.49,-195.81,1.6,mL,1075,946,10,三、等电子体原理等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子等电,30,例举一些常见的等电子体：,SO,2,O,3,NO,2,-,SO,3,NO,3,-,SiO,3,2-,C,6,H,6,B,3,N,3,H,6,NO,2,-NO,2,N,2,CO,C,2,2-,CO,2,N,2,O,CS,2,NH,3,H,3,O,+,CH,4,NH,4,+,CN,AlO,2,-,例举一些常见的等电子体：SO2O3NO2-SO3NO3-Si,31,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,CH,3,CHO,，在,PMR,中有两个信号，其强度之比为,3:1,。,例题:,32,（,1,）结构式为 的有机物，在,PMR,谱上,观察峰给出的强度之比为,；,（,2,）某含氧有机物，它的相对分子质量为,46.0,，碳的质量分数为,52.2%,，氢的质量分数为,13.0%,，,PMR,中只有一个信号，请写出其结构简式,。,（,3,）实践中可根据,PMR,谱上观察到氢原子给出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为,C,3,H,6,O,2,的链状有机物，有,PMR,谱上峰给出的稳定强度仅有四种，其对应的全部结构，它们分别为：,3,3,3,2,1,3,1,1,1,2,2,1,1,，请分别推断出结构简式,。,（1）结构式为 的有机物，在P,33,（,1,）,2,：,2,：,2,：,2,：,2,或者,1,：,1,：,1,：,1,：,1,（,2,）,CH,3,OCH,3,（,3,）,CH,3,COOCH,3,CH,3,CH,2,COOH CH,3,CH,（,OH,）,CHO HOCH,2,CH,2,CHO,参考答案：,（1）2：2：2：2：2或者1：1：1：1：1参考答案：,34,
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