2.1.1共价键 课件（35张ppt） 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共35张PPT)
第一课时
第一节 共价键
第二章 分子结构与性质
深度思考
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是：
“万物皆由原子构成”。 有限的原子种类是如何构成无限的物质呢？
NaCl和HCl的性质差异大，请用电子式描述NaCl和HCl的形成过程，从微粒间相互作用的角度解释NaCl和HCl性质差异大的原因。
【学生活动】
离子键
共价键
电负性的差值
0
非极性键
极性键
离子键
化学键的类型与电负性的差值的关系
Na和Cl的电负性的差值
H和Cl的电负性的差值
0.9
2.1
钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？
判断依据：一般情况电负性差值1.7
共价键
共价键的类型：σ键 和 π键
1.氢原子形成氢分子的过程
s-s σ键
H
↑
1s
H
↓
1s
现代价键理论的基本要点：
a.电子配对原理：
两个原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对
b.最大重叠原理：
两个原子轨道重叠越大，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
饱和性
方向性
2.氯化氢分子的形成过程
HCl中的共价键是由
氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和
氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成的。
s-p σ键
共价键
3.氯气分子的形成过程
p-p σ键
Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成的。
共价键
σ键总结
σ键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
“头碰头”
原子轨道的重叠方式：
4. π键的形成过程
p-p π键
π键的特征是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。
每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
共价键
共价键
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
：
：
：
：
N
：
N
N
·
·
·
：
＋
N
·
·
·
：
用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。
x
y
z
N的2p轨道示意图
“头碰头”
x
y
z
x
y
z
N2中共价三键的形成过程
x
y
z
z
y
“肩并肩”
N2中共价三键的形成过程
共价键
4. π键的形成过程
p p σ键
p p π键
p p π键
y
z
z
y
x
N2中共价三键的形成过程
-
-
-
共价键
N2中共价三键的形成过程
共价键
单键 双键 三键
σ键 1个σ键、1个π键 1个σ键、2个π键
小结
观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
乙烷
乙烯
乙炔
共价键
任务一
共价键
乙烯分子中σ键和π键的形成过程
资料
乙炔分子中σ键和π键的形成过程
1.为什么不可能有H3、H2Cl和Cl3？
思考与讨论
原子形成的共价键数＝未成对电子数
H
↑
1s
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s
3p
Cl
并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
2.所有的共价键都有方向性吗？
共价键特点：
1.饱和性：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个 ，便可和几个 电子配对成键
未成对电子
自旋状态相反的
例如只能有H2、HCl、Cl2等，不可能H3、H2Cl和Cl3等
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
2.方向性：原子轨道重叠的越多越大共价键越牢固，沿着电子出现概率最大的方向形成共价键
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。（特例：s-s没有方向性）
种类
σ键
s s σ键，如：H-H
-
s p σ键，如：H-Cl
-
p p σ键，如：Cl-Cl
“头碰头”
原子轨道的重叠方式：
种类
轴对称
电子云的对称方式：
π键
p p π键
-
“肩并肩”
原子轨道的重叠方式：
镜面对称
电子云的对称方式：
种类
特征
饱和性
方向性
共价键
-
共价键总结
卤化氢 HCl HBr HI
在1 000 ℃分解的百分数/% 0.001 4 0.5 33
如何解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异
【思考交流】
①键能是气态分子中断裂1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。或气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
②键能通常取正值，单位是kJ/mol。
③键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
阅读思考：键能是什么？
键 键能 （kJ·mol-1 ） 键 键能
（kJ·mol-1 ）
Cl-Cl 242.7 N-O 176
Br-Br 193.7 N=O 607
I-I 152.7 O-O 142
H-F 568 O=O 497.3
H-Cl 431.8 C-C 347.7
H-Br 366 C=C 615
H-I 298.7 C≡C 812
请找出键能数据中的规律。
【学生活动】
键能的应用
（1）稳定性：键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。
（2）化学反应中的能量变化
化学反应的反应热 H＝反应物键能总和 － 生成物键能总和
键能
原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
键长是构成化学键的两个原子的核间距。
键长
Cl2中Cl-Cl键长
单位：pm（1 pm＝10-12 m）
【规律总结】
请找出数据中的规律。
键 键能 （kJ·mol-1） 键长 pm 键 键能 （kJ·mol-1） 键长
pm
F-F 157 141 H-F 568 92
Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127
Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142
I-I 152.7 267 H-I 298.7 161
C-C 347.7 154 C≡C 812 120
C=C 615 133
键长
2.键长的应用
（1）键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。
（2）键长的比较方法
①同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越小。
②相同两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
键长
卤化氢 HCl HBr HI
在1 000 ℃分解的百分数/% 0.001 4 0.5 33
如何解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异
【思考交流】
436.0 kJ·mol-1
242.7 kJ·mol-1
能量
能量
键
断裂
键
断裂
+
+
键形成
键形成
能量
431.8 kJ·mol-1
431.8 kJ·mol-1
能量
H
H
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
H
放出热量184.9 kJ
不同的分子可能有不同的构型，乙烷、乙烯、乙炔分别是什么样的结构？不同分子的空间结构，是什么决定的呢？
CH4
C6H6
【思考交流】
NH3 三角锥形
H2O V形
CO2 直线形
1.键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
2.键角是描述分子空间结构的重要参数。
多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
键角
3.键角的应用
①键长和键角决定分子的空间结构。
②常见分子中的键角与分子空间结构。
分子立体构型 键角 实例
正四面体 109°28′ 甲烷、四氯化碳
平面型 120° 苯、乙烯
三角锥型 107° 氨气
V型（或角型） 105° 水分子
直线型 180° 二氧化碳、乙炔
键角
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“ ”的方式重叠 两个原子的成键轨道以“ ”的方式重叠
原子轨道重叠部位 _______________________
原子轨道重叠程度
键的强度 较大 较小
化学活泼性
存在 单键、双键、三键（只有1个σ键） 双键中有一个π键、三键中有两个π键
示意图
头碰头
肩并肩
键轴上方和下方，
大
小
两原子核之间，在键轴处
不活泼
活泼
键轴处为零
【畅谈本课收获】
共价键总结
键参数对分子性质的影响