化学人教版（2019）选择性必修2 2.1共价键（共30张ppt）

(共30张PPT)
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第 1-2 课时
请用电子式描述H2、HCl、Cl2、O2、N2的形成过程
H
+
H
H
H
H
.
.
.
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.
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Cl
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+
.
.
.
.
.
Cl
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H
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.
.
.
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Cl
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.
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.
Cl
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+
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.
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.
Cl
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.
.
.
.
Cl
.
→
：
O
··
··
O
··
··
：
··
··
＋
· O ·
··
· O ·
··
必修定义：原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用，叫共价键。
选必描述：两个原子元素的电负性差值小于1.7时，一般形成共价键。
如何基于微观视角（原子轨道）进一步理解共价键的形成？
海特勒和伦敦
鲍林
现代价键理论
（valence bond theory,VBT）
H
+
H
H
H
氢原子形成氢分子的过程示意
H
↑
1s
H
↓
1s
成键过程中两个单电子以自旋方向相反的方式配对，体系能量最低。
VBT要点1：电子配对原理
原子轨道重叠程度越大，核间电子的概率密度最大，共价键越稳定。
VBT要点2：最大重叠原理
H
.
.
.
.
.
.
Cl
.
+
.
.
.
.
.
Cl
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.
H
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
Cl
↓
1s
H
氢原子与氯原子形成氯化氢分子的过程示意
.
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Cl
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.
Cl
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+
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.
.
.
Cl
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.
.
Cl
.
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↓
↑↓
↑↓
↑↓
Cl
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
Cl
氯原子与氯原子形成氯气分子的过程示意
共价键
σ键：原子轨道以“头碰头”重叠，形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
π键：原子轨道按“肩并肩”方式重叠（高中阶段一般指p电子云与p电子云），电子云呈现镜面对称。
共价键
1s
↑
↑↓
↑↓
↑
↑
2s
2p
N
1s
↓
↑↓
↑↓
↓
↓
2s
2p
N
“头碰头”
x
y
z
x
y
z
x
y
z
z
y
“肩并肩”
y
z
z
y
x
p-p σ键
p-p π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
【探究】下面是乙烷、乙烯、乙炔的球棍模型和空间填充模型：
1.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？
乙烷 乙烯 乙炔
σ键数目
π键数目
2.解释乙烯分子中π键的形成过程
3.绘制乙炔分子中π键
（1）为什么不可能有H3、H2Cl和Cl3？
共价键的特征
按照价键理论，未成对的电子通过相互配对形成共价键。因为可参与配对的电子数是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。显然，共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
饱和性
N：1S22S22P3
O：1S22S22P4
F：1S22S22P5
3个
2个
1个
【思考】
一般而言，N、O、F能形成几个共价单键？
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
Cl
↓
1s
H
（2）所有的共价键都有方向性吗？
共价键的特征
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固。因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性。分子的空间结构与共价键的方向性密切相关。
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
-
【小结】
单键：σ键
双键：1个σ键、1个π键
三键：1个σ键、2个π键
【拓展】
如何解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异？
卤化氢 HF HCl HBr HI
在1000 ℃分解的 百分数/% 0.0014 0.5 33
键参数——键能
气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量;单位：kJ·mol-1。
通常是298.15K、101KPa条件下的标准值，键能可通过实验测定，大多通过推算，键能通常为平均值。
共价键键能越大
共价键越牢固
（分子越稳定）
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 568 431.8 366 298.7
键 键能 （kJ·mol-1 ） 键 键能
（kJ·mol-1 ）
F-F 157 C-C 347.7
Cl-Cl 242.7 C=C 615
Br-Br 193.7 C≡C 812
I-I 152.7 N-N 193
H-F 568 N=N 418
H-Cl 431.8 N≡N 946
H-Br 366 O-O 142
H-I 298.7 O=O 497.3
请找出键能数据中的规律
成键原子相同时，键能强弱比较：
单键键能＜双键键能＜三键键能
【规律】
键参数——键长
构成化学键的两个原子之间的核间距；单位：pm（1pm＝10-12m）。
资料卡片：分子中的原子始终处于不断振动之中，因此，键长只能是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
键 键能
（kJ·mol-1 ）
H-F 568
H-Cl 431.8
H-Br 366
H-I 298.7
同：都是 s-p 键，均为极性共价键
异：卤素原子半径不同，电子云重叠程度不一致，因此共价键的键长不一
Cl2中Cl-Cl键长
HBr
HF
HCl
HI
化学键 卤素原子半径（pm） 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
H-F 71 92 568.0
H-Cl 99 128 431.8
H-Br 114 142 366.0
H-I 133 162 298.7
共价键成键原子半径小
共价键键长
越小（键能越大）
共价键越牢固
（分子越稳定）
键 键能 （kJ·mol-1 ） 键 键能
（kJ·mol-1 ）
F-F 157 C-C 347.7
Cl-Cl 242.7 C=C 615
Br-Br 193.7 C≡C 812
I-I 152.7 N-N 193
H-F 568 N=N 418
H-Cl 431.8 N≡N 946
H-Br 366 O-O 142
H-I 298.7 O=O 497.3
请找出键能数据中的规律
成键原子相同时，键能强弱比较：
单键键能＜双键键能＜三键键能
同种类型的共价键，键能强弱比较：
成键原子的原子半径越小，键长越小。
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。
【规律】
键 键长 pm 键能
（kJ·mol-1）
F-F 141 157
Cl-Cl 198 242.7
Br-Br 228 193.7
I-I 267 152.7
F-F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。
键能
键长
衡量共价键的稳定性
【小结】
利用下表数据说明乙烷、乙烯和乙炔的反应活性。
键 键能
（kJ·mol-1 ）
C-C 347.7
C=C 615
C≡C 812
乙烯、乙炔中π键不如σ键牢固，比较容易断裂
N-N 193
N=N 418
N≡N 946
O-O 142
O=O 497.3
H2O
V形（角形）
CO2
直线形
同为三原子分子，为什么下列分子的空间构型不同？
H2O
V形（角形）
CO2
直线形
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
键参数——键角
（可通过晶体X射线衍射实验获得）
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。
键能
键长
衡量共价键的稳定性
【小结】
键角
衡量分子的空间结构
键参数
分子的性质