2.1共价键 课件 (共37张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修二
文档属性
| 名称 | 2.1共价键 课件 (共37张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修二 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 31.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-24 09:31:43 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
第二章 分子结构与性质
第二章 分子结构与性质
分子结构
分子性质
键的结构
分子的立体结构
共价键
σ键
π键
键能、键长、键角相关参数
解释
价层电子互斥理论
杂化轨道理论
配合物理论
决定
键相关
分子相关
键的极性
分子的极性
分子间力相关性质
氢键相关性质
溶解性
手性
物理性质
化学性质
第一节 共价键
1、什么是化学键？化学键有哪些类型？
2、什么是离子键？什么是共价键？
3、化学键类型与电负性的关系是什么？
电负性的差值
0
极性键
离子键
H和Cl的电负性的差值
0.9
非极性键
Na和Cl的电负性的差值
2.1
元素的电负性差值很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成离子键，而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。
1.7
元素 Na Cl H Cl
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0
练习：请用电子式表示H2、Cl2、HCl的形成过程
思考：请用规范的语言描述为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子？
一、共价键
特征1：
共价键具有饱和性；
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子，这就是共价键的饱和性。
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
1、σ键的形成
以H2形成为例：
s-s σ键
σ键特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云
的图形不变，这种特征称为轴对称。
一、共价键
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
1、σ键的形成
一、共价键
以HCl形成为例：
s-p σ键
1、σ键的形成
一、共价键
以Cl2形成为例：
p-p σ键
1、σ键的形成
一、共价键
小 结
σ键
“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：
s-s σ键，如：H-H
s-p σ键，如：H-Cl
p-p σ键，如：Cl-Cl
一、共价键
一、共价键
σ键特征：
（1）以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的
图形不变，这种特征称为轴对称。
（2）形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。
（3）以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转
时并不破坏σ键的结构。
2、π键的形成
一、共价键
一、共价键
π键的特征：
（1）镜面对称：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。
（2）强度小：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，
π键没有σ键牢固。
（3）不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子
不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
一、共价键
以N2形成为例：
x
y
z
x
y
z
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。
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。
一、共价键
以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。
3、由原子轨道相互重叠形成的σ键和丌键总称价键轨道。
一、共价键
思考：如何判断共价键的类型？
单键 双键 三键
形成方式
类型
练习：乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？
一、共价键
练习：
一、共价键
注意：
（1）s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；
且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
（2）共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键；
共价三键中一个是σ键,另两个是π键。
（3）所有的共价键都有饱和性，但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。
小结
共价键的类型
按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:
（1）按共用电子对数目
单键：如H-H键
双键：如C=C键
三键：如N≡N键
（2）按共用电子对是否偏移
非极性键：如Cl-Cl键
极性键：如H-Cl键
（3）按原子轨道的重叠方式
σ键
π键
小结
共价键类型 σ键 π键
重叠方式
重叠部位
重叠程度
键的强度
化学活泼性
成键规律判断 两原子核之间,在键轴处
键轴上方和下方
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
键能是气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
(阅读P37)
键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，通常取正值，
单位是kJ/mol。
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
(阅读P37)
键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值，而表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
用来衡量共价键的强弱
键能越大,即形成化学键时放出的能量越多,意味着这个化学键越稳定,越不容易被打断.
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
（1）请解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异？
（2）F2、Cl2、Br2、I2变化规律及原因？
（3）碳碳单、双、三键键能的差别？
（4）氮氮单、双、三键键能的差别？
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
应用：
（1）判断共价键的稳定性
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）判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。
如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
应用：
（3）判断化学反应中的能量变化
H2与Cl2反应生成HCl是放热反应还是吸热反应 如何利用键能计算反应的反应热ΔH
ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。
ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。
2、键长
键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键的两个原子之间的核间距。分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
二、键参数--键能、键长与键角
某些共价键键长
（1pm=10－12m）
Cl2中Cl-Cl键长
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。
2、键长
二、键参数--键能、键长与键角
（1）同种类型的共价键，
成键原子的原子半径越小，键长越短。
（2）成键原子相同的共价键的键长:
单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长
（3）一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。
注意：F—F键不符合键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小。
2、键长
二、键参数--键能、键长与键角
应用
(1)判断共价键的稳定性:
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)判断分子的空间结构:
键长是影响分子空间结构的因素之一。
CH4与CH3Cl的空间结构差别？
在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。
注意:
(1)多原子分子的键角一定 ，表明共价键具有方向性。
(2)键角是描述分子立体结构的重要参数,分子的许多性质都与键角有关。
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
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、BF3
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
键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
可见：
键能、键长共同决定着分子中键的稳定性，即分子的化学稳定性；
键长、键角共同决定着分子中个原子的
空间位置，即分子的空间结构；
键参数的一些应用
（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。
二、键参数--键能、键长与键角
键参数的一些应用
（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。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI；
如氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理，可用共价键牢固程度解释酸性HF二、键参数--键能、键长与键角
键参数的一些应用
（3）当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，
重叠程度越大，键长越短，键能越大。
（4）有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：
C—C > C=C > C≡C。
二、键参数--键能、键长与键角
键参数的一些应用
二、键参数--键能、键长与键角
（5）键能与化学反应过程中的能量关系
①化学反应过程中，旧键断裂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。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。
②反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
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，所以反应的热效应可由键能求算。
4、共价半径（P39）
二、键参数--键能、键长与键角
相同原子的共价键键长的一半称为共价半径
N2、O2、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
练习
5、等电子体
二、键参数--键能、键长与键角
CO分子和N2分子的某些性质
原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的；
第二章 分子结构与性质
第二章 分子结构与性质
分子结构
分子性质
键的结构
分子的立体结构
共价键
σ键
π键
键能、键长、键角相关参数
解释
价层电子互斥理论
杂化轨道理论
配合物理论
决定
键相关
分子相关
键的极性
分子的极性
分子间力相关性质
氢键相关性质
溶解性
手性
物理性质
化学性质
第一节 共价键
1、什么是化学键？化学键有哪些类型？
2、什么是离子键？什么是共价键？
3、化学键类型与电负性的关系是什么？
电负性的差值
0
极性键
离子键
H和Cl的电负性的差值
0.9
非极性键
Na和Cl的电负性的差值
2.1
元素的电负性差值很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成离子键，而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。
1.7
元素 Na Cl H Cl
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0
练习：请用电子式表示H2、Cl2、HCl的形成过程
思考：请用规范的语言描述为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子？
一、共价键
特征1：
共价键具有饱和性；
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子，这就是共价键的饱和性。
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
1、σ键的形成
以H2形成为例：
s-s σ键
σ键特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云
的图形不变，这种特征称为轴对称。
一、共价键
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
1、σ键的形成
一、共价键
以HCl形成为例：
s-p σ键
1、σ键的形成
一、共价键
以Cl2形成为例：
p-p σ键
1、σ键的形成
一、共价键
小 结
σ键
“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：
s-s σ键，如：H-H
s-p σ键，如：H-Cl
p-p σ键，如：Cl-Cl
一、共价键
一、共价键
σ键特征：
（1）以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的
图形不变，这种特征称为轴对称。
（2）形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。
（3）以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转
时并不破坏σ键的结构。
2、π键的形成
一、共价键
一、共价键
π键的特征：
（1）镜面对称：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。
（2）强度小：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，
π键没有σ键牢固。
（3）不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子
不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
一、共价键
以N2形成为例：
x
y
z
x
y
z
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。
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。
一、共价键
以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。
3、由原子轨道相互重叠形成的σ键和丌键总称价键轨道。
一、共价键
思考：如何判断共价键的类型？
单键 双键 三键
形成方式
类型
练习：乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？
一、共价键
练习：
一、共价键
注意：
（1）s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；
且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
（2）共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键；
共价三键中一个是σ键,另两个是π键。
（3）所有的共价键都有饱和性，但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。
小结
共价键的类型
按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:
（1）按共用电子对数目
单键：如H-H键
双键：如C=C键
三键：如N≡N键
（2）按共用电子对是否偏移
非极性键：如Cl-Cl键
极性键：如H-Cl键
（3）按原子轨道的重叠方式
σ键
π键
小结
共价键类型 σ键 π键
重叠方式
重叠部位
重叠程度
键的强度
化学活泼性
成键规律判断 两原子核之间,在键轴处
键轴上方和下方
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
键能是气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
(阅读P37)
键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，通常取正值，
单位是kJ/mol。
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
(阅读P37)
键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值，而表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
用来衡量共价键的强弱
键能越大,即形成化学键时放出的能量越多,意味着这个化学键越稳定,越不容易被打断.
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
（1）请解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异？
（2）F2、Cl2、Br2、I2变化规律及原因？
（3）碳碳单、双、三键键能的差别？
（4）氮氮单、双、三键键能的差别？
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
应用：
（1）判断共价键的稳定性
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）判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。
如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
二、键参数--键能、键长与键角
1、键能
应用：
（3）判断化学反应中的能量变化
H2与Cl2反应生成HCl是放热反应还是吸热反应 如何利用键能计算反应的反应热ΔH
ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。
ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。
2、键长
键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键的两个原子之间的核间距。分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
二、键参数--键能、键长与键角
某些共价键键长
（1pm=10－12m）
Cl2中Cl-Cl键长
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。
2、键长
二、键参数--键能、键长与键角
（1）同种类型的共价键，
成键原子的原子半径越小，键长越短。
（2）成键原子相同的共价键的键长:
单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长
（3）一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。
注意：F—F键不符合键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小。
2、键长
二、键参数--键能、键长与键角
应用
(1)判断共价键的稳定性:
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)判断分子的空间结构:
键长是影响分子空间结构的因素之一。
CH4与CH3Cl的空间结构差别？
在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。
注意:
(1)多原子分子的键角一定 ，表明共价键具有方向性。
(2)键角是描述分子立体结构的重要参数,分子的许多性质都与键角有关。
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
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、BF3
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
键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。
3、键角
二、键参数--键能、键长与键角
可见：
键能、键长共同决定着分子中键的稳定性，即分子的化学稳定性；
键长、键角共同决定着分子中个原子的
空间位置，即分子的空间结构；
键参数的一些应用
（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。
二、键参数--键能、键长与键角
键参数的一些应用
（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。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI；
如氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理，可用共价键牢固程度解释酸性HF
键参数的一些应用
（3）当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，
重叠程度越大，键长越短，键能越大。
（4）有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：
C—C > C=C > C≡C。
二、键参数--键能、键长与键角
键参数的一些应用
二、键参数--键能、键长与键角
（5）键能与化学反应过程中的能量关系
①化学反应过程中，旧键断裂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。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。
②反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
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，所以反应的热效应可由键能求算。
4、共价半径（P39）
二、键参数--键能、键长与键角
相同原子的共价键键长的一半称为共价半径
N2、O2、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
练习
5、等电子体
二、键参数--键能、键长与键角
CO分子和N2分子的某些性质
原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的；