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通过前面的学习我们已经知道,活泼金属元素(或NH4+)与活泼非金属元素之间化合形成的是离子键。
活泼金属
易失去电子
阳离子
活泼非金属
易得到电子
阴离子
通过静电作用结合成离子键
【思考1】非金属元素与非金属元素之间化合是否也能形成离子键呢?
不能,非金属原子都有得电子的趋势,没有电子得失,不会形成阴阳离子,所以不能形成离子键。
第四章 物质结构 元素周期律
第三节 化学键
第2课时 共价键
学习目标
1. 结合典型实例认识共价键的形成过程和形成条件;
2. 了解共价键、极性键、非极性键和共价化合物的概念;
3. 能熟练的用电子式表示共价化合物的形成过程。
4.了解分子间作用力和氢键。
为什么2个氢原子结合成氢分子,2个氯原子结合成氯分子,而不是3个、4个呢?为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子,而不是以其他的个数比相结合呢?
【思考2】
电子式表示其形成过程____________________________________________。
Cl
Cl
两个氯原子各提供一个电子→两个氯原子间形成共用电子对→两个氯原子达到8e-稳定结构→形成稳定的氯气分子。
Cl
Cl
·
Cl
·
·
·
·
·
·
·
Cl
·
·
·
·
·
·
·
Cl
·
·
·
·
·
·
·
Cl
·
·
·
·
·
·
+
我是非金属,我很少失电子
我才不会失电子给你
共用电子对
HCl分子的形成过程
H2 + Cl2 = 2HCl
在HCl分子的形成过程中,没有发生电子的得失,而是通过共用电子对双方达到稳定结构
1、定义:
原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
2、成键微粒:
原子
共用电子对
一般非金属元素之间
或某些不活泼金属和非金属间
如 AlCl3和BeCl2
静电引力
静电斥力
二、共价键
3、成键本质:
4、成键元素:
注意:稀有气体单质中不存在共价键
6、共价键成键的原因:
通过共用电子对,各原子最外层电子数目达到稳定结构,体系的总能量降低。
5、成键条件:
成键前原子最外层电子未达到稳定状态。
思考3:上述原子间通过共用电子对所形成的相互作用都是共价键,那么,同种原子间形成的共价键和不同原子间形成的共价键都一样吗?
思考4:为什么H2中H元素0价?而HCl中的H元素+1价,Cl元素-1价
H H
··
电子对不偏移
共用电子对不偏向任何一个原子两个原子均不显电性
非极性共价键
Cl
··
··
H
··
··
电子对偏向Cl
共用电子对偏向吸引电子能力强的原子成键的原子呈正电性或负电性
极性共价键
极性键:共用电子对偏向一方原子的共价键
非极性键:共用电子对不偏向一方原子的共价键
7、共价键的分类
非极性键:同种非金属原子间形成的共价键是非极性共价键,
简称非极性键。 A-A 型
极性键:两种不同的非金属原子间形成的共价键是极性共价键,
简称极性键。A-B 型
极性键
成键原子不显电性
一方显正电性,一方显负电性
非极性键
同种元素
不同种元素
电子对有偏移
电子对没有偏移
共价键
类型
成键元素
成键特征
成键结果
8、 存在:
非金属单质(H2、 O2 )、
含根的离子化合物
多原子单质
非金属氧化物(H2O、CO、CO2、SO2、SO3、SiO2等 )
非金属氢化物(HCl、HF、H2S、NH3、PH3等)
大多数有机化合物(CH4、CH3CH2OH、CH3COOH、葡萄糖等)
含原子团的离子化合物 (NaOH、 NH4Cl)
含氧酸:HNO3、H2SO4、H3PO4等
特殊 AlCl3和BeCl2
9、共价化合物
(1) 定义:以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。
(2)判断:只含有共价键的化合物属于共价化合物(即若存在离子键,一定为离子化合物)
【练习1】下列物质中存在共价键的是 ;
属于共价化合物的是 。
H2、MgO、Cl2、CO2、HF、NaOH、H2O、Na2SO4、NH4Cl
离子键
共价键
离子化合物
共价化合物
非金属单质
一定存在于
一定含有
存在于
可能存在于
存在于
只有
⑴H2O ⑵CaCl2 ⑶MgCl2 ⑷H2SO4 ⑸NaOH ⑹CO2 ⑺CaO ⑻Br2 ⑼NH3 ⑽Ar
含有共价键的是___________
含有离子键的是___________
属于共价化合物的是___________
属于离子化合物的是___________
【练习2】按要求填空:
10、共价键的强弱
根据共价键的成因,共价键的强弱取决于_______________________________________________________________________
如比较金刚石和晶体硅 、 H2O和H2S
比较H-F、H-Cl、H-Br、H-I 的稳定性
成键原子的半径大小。
原子的半径越小,共价键越强。
如果将拆开1 mol 气态物质中某种共价键所需要吸收的能量定义为该共价键的键能,请比较H-F键与H-Cl键键能的大小。
11、共价分子结构的表示方法
一对共用电子对
两对共用电子对
三对共用电子对
..
:Cl
..
:
..
Cl
..
:
..
H Cl
..
..
..
H H
..
如:H2、Cl2、HCl
如:CO2
..
..
O C O
..
..
..
..
..
..
如:N2
N
N
规律:缺少几个电子达到稳定结构,就共用几对电子。
(1)电子式
①每个原子一般达到相对稳定结构
②不加中括号[ ],不标正负电荷数
③原子周围共用电子对数=8-原子最外层电子数
练习3:(1)下列各物质中,除氢原子外,每个原子最外层均达到8电子结构,则它们的结构式错误的是( )
A.氧分子:O=O B.S2Cl2:Cl-S-S-Cl
C.氢氰酸:H-C≡N D.光气(COCl2):Cl-C-O-Cl
D
(2)下列各分子中,所有的原子都满足最外层为8个电子结构的是 。
A、H2O B、BF3 C、CCl4 D、PCl5 E、PCl3 F、CO2
8电子稳定结构的判断
化合价的绝对值 + 原子最外层电子数 = 8 ?
Cl-C-Cl
O
∣
∣
CEF
(2)结构式
在化学上常用一根短线表示一对共用电子,其余的电子不标出。
..
:Cl
..
:
..
Cl
..
:
..
H Cl
..
..
..
H H
..
..
..
O C O
..
..
..
..
..
..
N
N
H H
Cl Cl
H Cl
O C O
N N
【练习4】请写出下列物质的电子式和结构式。
H2O
NaOH
NH4Cl
NH3
CH4
CCl4
HF
HClO
注意:只适用于共价化合物。
H2O2
NH3
CH4
CO2
H2O
共价化合物分子中各原子有一定的连接方式,分子有一定的空间结构,可以用球棍模型、比例模型表示共价分子的空间结构。
表4-6 几种物质的电子式.结构式.球棍模型和比例模型
物质 HCl Cl2 CO2 H2O NH3 CH4
电子式
结构式
球棍 模型
比例 模型
空间结构
H-Cl
Cl-Cl
O=C=O
直线形
直线形
直线形
V形
三角锥形
正四面体形
104.5°
107°18′
109°28′
练习5:下列分子的电子式书写正确的是
A.氨 B.四氯化碳
C.氮气 D.二氧化碳
√
练习6:下列电子式书写正确的是
A.二氧化碳 B.氯化氢
C.水 D.次氯酸
√
(3)用电子式表示共价化合物的形成过程
×
H
Cl
+
→
H Cl
×
×
2H
+
O
→
O
×
H
×
H
1.左边原子的电子式,相同合并。
2.右边分子的电子式,相同不能合并。
3.不用“ ”。
注意:
【练习7】请用电子式表示CO2、H2O、N2的形成过程。
练习8:下列用电子式表示物质的形成过程,正确的是
A.
B.
C.
D.
√
练习9:下列化学用语中,正确的是
A.次氯酸的结构式:H—O—Cl
B.氮气的电子式:
C.CO2分子的电子式:O==C==O
D.用电子式表示溴化氢分子的形成过程:
√
化学键的形成与原子结构有关,它主要是通过原子的价电子转移来实现。
1. 定义:
总结:化学键
2. 分类
离子键
共价键
非极性键
极性键
相邻的原子(或离子)间强烈的相互作用
化学键
金属键
+
H
H
Cl
Cl
H
Cl
用化学键的观点分析化学反应过程:
(2)H和Cl结合生成HCl,形成了H和Cl之间的化学键H-Cl(新化学键)
(1)H2和Cl2中的化学键断裂(旧化学键),生成H和Cl
3. 化学反应的实质:
旧化学键的断裂和新化学键的形成过程
(吸收能量) (释放能量)
(1)只有旧化学键断裂没有新化学键形成的变化是化学变化吗?
(3)化学反应中反应物中的化学键会全部被破坏吗
(NH4)2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NH4Cl
【想一想】
SO4 2-中的共价键没有断裂
不是。如食盐的熔化
(2)先发生化学键断裂,后发生化学键形成。该说法对吗?
不对。化学键的断裂和新化学键的形成同时进行。
离子键与共价键的比较
键型 离子键 共价键
非极性键 极性键
概念 带相反电荷离子之间的相互作用 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用
特点 阴、阳离子间的相互作用 共用电子对 不发生偏移 共用电子对偏向吸引电子能力强的原子
成键粒子 阴、阳离子 原子
成键条件 活泼金属和活泼非金属 同种非金属元素原子 不同种非金属元素的原子
存在 离子化合物 非金属单质,如O2; 某些化合物,如Na2O2 共价化合物,如SO2;
某些离子化合物,如NaOH
表示方法 以NaCl为例。电子式为: NaCl的形成过程为: 以HCl为例。电子式为: HCl的形成过程为:
物质类型 离子化合物 共价化合物
概念 由离子键构成的化合物 以共用电子对形成分子的化合物
化学键类型 含离子键,可能含有共建键 只含有共价键
化合物类型 大多数金属氧化物、强碱、绝大多数盐 非金属氧化物、非金属氢化物、含氧酸、大多数有机物、NH3 H2O
化合物性质 熔融状态下能导电 熔融状态下不能导电
举例 Na2O、 NaOH、Na2SO4、NH4Cl CO2、 HF、HNO3、C2H5OH
离子化合物和共价化合物的比较
练习10:判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.分子内共价键越强,分子越稳定,其熔、沸点也越高。 ( )
2.全部由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物。 ( )
3.某些金属与非金属原子间能形成共价键。 ( )
4.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素原子结合时,所形成的化学键一定是离子键。 ( )
5.在水溶液中能导电的化合物一定是离子化合物。 ( )
6.共价化合物溶于水,分子内共价键被破坏;单质溶于水,分子内共价键不被破坏。 ( )
7.NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键。 ( )
8.分子内部一定含有共价键。 ( )
9.两个原子或多个原子之间的相互作用叫做化学键 ( )
10.非极性键只存在单质分子中 ( )
11.离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中无离子键( )
×
×
×
×
×
√
√
×
×
×
√
⑴NaCl ⑵CO2 ⑶NaOH ⑷N2 ⑸NH3 ⑹MgO ⑺Na2O
⑻MgBr2 ⑼O2 ⑽Na2O2 ⑾H2O2 ⑿H2
判断以上微粒,只含离子键的是____________,
只含极性共价键的是___________,
只含非极性共价键的是_________,
既含离子键又含极性共价键的是____,
既含离子键又含非极性共价键的是____.
⑴⑹⑺⑻
⑵⑸
⑷⑼⑿
⑶
⑽
练习11:
【练习12】在下列物质中:
A.氩 B.NaOH C.甲烷 D.氯化钡 E.氮气 F.NH3 G.CCl4 H.H2O2
(1)只含离子键的物质是_____(填字母,下同);
(2)既有离子键又有共价键的物质是_____;
(3)只含极性键的物质是________;
(4)含非极性键的物质是_____。
D
B
CFG
EH
【练习13】下面是中学化学实验中经常进行的操作,请将对应序号填在横线上。
①碘的升华 ②加热熔化氢氧化钠 ③食盐溶解于水 ④氯化氢溶解于水 ⑤氧气溶解于水 ⑥过氧化钠溶解于水
其中没有发生化学键断裂的是_______;只发生离子键断裂的是________;只发生共价键断裂的是______;既发生离子键断裂,又发生共价键断裂的是______。
①⑤
②③
④
⑥
问题:将液态水加热到100℃,水会气化,需破坏何种作用力?将水蒸气将热到3000℃以上,水将部分分解成氧气和氢气,需破坏何种作用力?两个变化所需温度不同,说明两种作用力的强弱如何?
水气化,水分子没被破坏,破坏的是分子之间的作用力,作用力弱——分子间作用力
水分解O—H共价键被破坏,作用力强——化学键
断键
成键
水的分解
水的气化
三、分子间作用力
(1)存在:分子间
概念:分子间存在的将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力,又称为范德华力。
(2)强弱:比化学键弱
(3)主要影响物质的物理性质(熔沸点)
作用微粒 作用力强弱 主要影响
化学键
范德华力
原子、离子之间
分子之间
微弱作用
分子间作用力与化学键的比较
强烈作用
化学性质
物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
F2
Cl2
Br2
I2
沸点
熔点
相对分子质量
0
-50
-100
-150
-200
-250
50
100
150
200
250
50
100
150
200
250
温度/℃
卤素单质的熔、沸点与
相对分子质量的关系
0
-50
-100
-150
-200
-250
50
100
150
200
250
100
300
200
400
温度/℃
相对分子质量
×
×
×
500
×
×
×
×
CF4
CCl4
CBr4
CF4
CCl4
CBr4
CI4
沸点
熔点
四卤化碳的熔沸点与
相对分子质量的关系
一般对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。
(4)影响分子间作用力大小的因素
为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢?
一些氢化物的沸点
由于氢原子的存在而使分子间产生的一种比分子间作用力稍强的相互作用,这种相互作用叫做氢键。
(1)氢键是一种特殊的分子间作用力,不是化学键
(2)强弱:比化学键弱而比范德华力强
(3)氢键的表示方法:X—H…Y
X、Y可以相同,也可以不同,(主要F、O、N)。
F
H
H
F
H
F
(4)影响氢键强弱的因素:
非金属性越强,氢键越强;Y的原子半径越小(越易接近X H),氢键越强
非金属性、原子半径
最强的氢键:F H···F
(5)氢键对物质性质的影响
①氢键的存在使物质的熔沸点相对较高(如HF、H2O)。
③解释一些反常现象:如水结成冰时,为什么体积会膨胀。
②氢键的形成使某些物质在水中的溶解度增大(如NH3溶于水)
(1)冰熔化或汽化时__________被破坏,分子____变化,属____变化;
(4)干冰升华时___________被破坏,属于_____变化
(5)食盐融化时_______被破坏,属于_____变化
(6) 金刚石融化时_______被破坏,属于_____变化
(3)碘化氢分解时_______被破坏,属于_____变化
(2)水分解时_______被破坏,分子_____变化,属于_____变化;
氢键和分子
间作用力
没有
物理
共价键
发生
化学
共价键
化学
分子间作用力
物理
离子键
物理
共价键
物理
分子直接构成的物质:
物理性质→
化学性质→
原子直接构成的物质:
物理性质→共价键
化学性质→共价键
离子化合物:
物理性质→离子键
化学性质→离子键
分子间作用力
共价键
分子间作用力、氢键与化学键的比较
存在 强弱 强弱因素 影响性质
共价键
离子键
范德华力
氢键 _____________
原子间
分子间
离子间
某些分子间
强烈
强烈
远小于化学键
略大于范德华力
微弱
原子半径
离子半径
带电荷数
相对分子质量
化学性质或物理性质
只物理
性质
练习14:化学键与化学反应中的物质变化密切相关。
现有下列七种物质:①氯水 ②氦气 ③过氧化钠 ④硫酸 ⑤碘
⑥硫酸氢钠 ⑦氯化钠
回答下列问题:
(1)不存在化学键的是______(填序号,下同),属于共价化合物的是_____。
(2)碘的升华属于_______(填“物理”或“化学”)变化,化学键______(填
“是”或“未”)发生变化。
(3)将NaHSO4溶于水,电离方程式为_____________________________,
NaHSO4在熔融状态下存在的离子为____________。
②
④
物理
未
练习15:有5种短周期元素的原子序数按E、D、B、A、C的顺序依次增大;A、C同周期,B、C同主族;A与B可形成离子化合物A2B,A2B中阴、阳离子的电子层结构完全相同,且电子总数为30;D和E可形成4核10电子的分子。试回答下列问题:
(1)写出下列物质的电子式:
①D元素形成的单质:____________。
②B与E形成的四原子化合物:____________。
③A、B、E形成的化合物:____________。
④D、E形成的简单化合物:____________。
(2)B、D、E形成的原子个数比为3∶2∶4的盐的化学式为________,属于____化合物(填“离子”或“共价”),含有的化学键类型为__________。
NH4NO3
离子
离子键和共价键