第一节 共价键
图片预览
文档简介
(共24张PPT)
第一节 共价键
[目标]1.认识共价键的形成,了解共价键具有饱和性、方向性。
2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键分为σ键和π键等类型。
3.用键能、键长、键角可以描述键的强弱和分子的空间结构。
[重点]共价键的形成与描述
[难点]σ键和π键的思维模型
一、目标导学
[时间]15min
[内容]阅读教材p.34-36、笔记,完成下列任务：
1.完成[问题1、2、3]
2.共价键的特征和分类
3.判断σ键与π键的方法、σ键与π键比较
4.键能、键长、键角的规律与应用。
二、自主学习
三、合作学习
[问题1]什么是化学键？化学键的分类？
[问题2]离子键、共价键的成键粒子、成键实质、形成条件。
[问题3]MgCl2、Na2O、NH4Cl、NH3、H2O2、CO2的电子式。
一、共价键的特征
饱和性：
差几个电子稳定，即可形成几对共用电子对。
方向性：
分子组成
共价键将沿着电子出现概率最大的方向形成。
分子结构
O
O
↓↑
2s
↓↑
↓
↓
2p
CH4
NH3
H2O
二、共价键的分类
按成键原子的原子轨道重叠方式分类
σ键
π键
按共用电子对是否发生偏移分类
极性共价键：不同种原子，电子对偏移
非极性共价键：同种原子，电子对不偏移
H
H
s-s σ键
H
s-p σ键
p-p σ键
Cl
Cl
Cl
HCl
Cl2
H
H
键轴
轴对称
H2
三、共价键—σ键
[概念]两原子的原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
[分类]s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。
[特征]头碰头、轴对称、可旋转、键强度较大、不易断裂。
[问题]下列物质的σ键属于哪一种？
H2、NH3、F2、H2O
p-p π键
形成过程
四、共价键—π键
[概念]形成共价键的未成对电子的原子轨道，“肩并肩”方式重叠
[分类]主要为p－p π键
[特征]肩并肩、镜面对称、不能旋转，键强度较小，易断裂。
一般来说，σ键比π键稳定。
σ键和π键判断方法
②s-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；先形成σ键，后形成π键。
①单键 — σ键
双键 —一个σ键，一个π键
三键 — 一个σ键，两个π键
[注意]σ键可以单独存在；π键不能单独存在！
共价键类型 σ键 π键
类型 s-s 、s-p 、p-p σ键 p-p π键
原子轨道 重叠方式 轴对称，可旋转 “头碰头”重叠 镜面对称，不旋转
“肩并肩”重叠
重叠部位 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方
重叠程度 大 小
键的强度 强度较大,不易断裂 强度较小,易断裂
化学活泼性 不活泼 活泼
成键规律判断 单键是σ键 双键一个是σ键，一个是π键 三键一个是σ键，两个是π键 σ键和π键的比较
五、键能
气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
(2)键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值
(1)单位：kJ/mol，取正值
(3)意义：键能越大，共价键越强，分子越稳定。
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。
键 键能 (kJ·mol-1 ) 键 键能 (kJ·mol-1 ) 键 键能
(kJ·mol-1)
H-H 436.0 C-O 351 O=O 497.3
F-F 157 C=O 745 C-H 413.4
Cl-Cl 242.7 N-N 193 O-H 462.8
Br-Br 193.7 N=N 418 N-H 390.8
I-I 152.7 N≡N 946 H-F 568
C-C 347.7 N-O 176 H-Cl 431.8
C=C 615 N=O 607 H-Br 366
C≡C 812 O-O 142 H-I 298.7
某些共价键的键能
②结构相似分子：原子半径越大，键能越小。
(4)键能规律：
①成键原子相同的共价键的键能:三键>双键>单键
C-C＜C=C＜C≡C
N-N＜N=N＜N≡N
σ键键能 > π键键能
σ键键能 < π键键能
(5)键能的应用
判断共价键的稳定性
共价键的键能越大，则共价键越大。
判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
估算化学反应的反应热
ΔH=反应物的化学键键能之和﹣生成物的化学键键能之和。
六、键长
键长是构成化学键的两个原子之间的核间距。
原子始终处于不断振动之中，键长是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
[决定因素]
原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，键长越短。
141pm
共价半径
64pm
F2
198pm
共价半径
99pm
Cl2
228pm
共价半径
114pm
Br2
267pm
共价半径
267pm
I2
键 键能 键长 键 键能 键长
H－H 436 74 C≡C 812 120
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 N－H 390.8 101
Br－Br 193.7 228 O－H 462.8 96
I－I 152.7 267 N≡N 946 110
C－C 347.7 154 Si－Si 235
C=C 615 133 Si－O 162
某些共价键的键能和键长
[规律]
①同种类型的键:
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。
②相同的成键原子:
单键键长 >双键键长 >三键键长
[键长判断方法]
根据原子半径判断
成键原子的半径越小，键长越短，键能越大，越稳定。
如键长：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；
根据共用电子对数目判断
成键原子的共用电子对数目越多，键长越短。
如键长：C－C > C=C > C≡C。
七、键角
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
分子式 键角 分子空间构型
CO2 180° 直线形
H2O 105° V形
NH3 107° 三角锥形
CH4 109°28’ 正四面体形
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。
四、复述检测
键参数
键能
键长
键角
决定分子的结构
决定分子的性质
衡量共价键强弱
决定分子稳定性
[达标检测1]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？
乙炔
3个σ键
2个π键
乙烷
7个σ键
乙烯
5个σ键
1个π键
[达标检测2]解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的？
[达标检测3]解释乙烯、乙炔的化学性质比乙烷更活泼的原因。
[达标检测4]所有共价键都有方向性和饱和性吗？
类型 方向性 饱和性
s-s σ键 无 有
s-p σ键 有 有
p-p σ键 有 有
乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂；而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。
[达标检测5]氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的。
[达标检测6]计算1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
[达标检测7]N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。
H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝(436.0 +242.7-2×431.8)kJ·mol－1=-184.9 kJ·mol－1。
H2(g)＋Br2(g) =2HBr(g) ΔH＝(436.0＋193.7-2×366)kJ·mol－1=-102.3 kJ·mol－1。
生成的HBr分子中H-Br的键能比HCl分子中H-Cl的键能小，说明H-Br比H-Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。（键能越大，越稳定）
由于N≡N、O=O、F-F的键能依次减小，N-H、O-H、F-H的键能依次增大，所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
第一节 共价键
[目标]1.认识共价键的形成,了解共价键具有饱和性、方向性。
2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键分为σ键和π键等类型。
3.用键能、键长、键角可以描述键的强弱和分子的空间结构。
[重点]共价键的形成与描述
[难点]σ键和π键的思维模型
一、目标导学
[时间]15min
[内容]阅读教材p.34-36、笔记,完成下列任务：
1.完成[问题1、2、3]
2.共价键的特征和分类
3.判断σ键与π键的方法、σ键与π键比较
4.键能、键长、键角的规律与应用。
二、自主学习
三、合作学习
[问题1]什么是化学键？化学键的分类？
[问题2]离子键、共价键的成键粒子、成键实质、形成条件。
[问题3]MgCl2、Na2O、NH4Cl、NH3、H2O2、CO2的电子式。
一、共价键的特征
饱和性：
差几个电子稳定，即可形成几对共用电子对。
方向性：
分子组成
共价键将沿着电子出现概率最大的方向形成。
分子结构
O
O
↓↑
2s
↓↑
↓
↓
2p
CH4
NH3
H2O
二、共价键的分类
按成键原子的原子轨道重叠方式分类
σ键
π键
按共用电子对是否发生偏移分类
极性共价键：不同种原子，电子对偏移
非极性共价键：同种原子，电子对不偏移
H
H
s-s σ键
H
s-p σ键
p-p σ键
Cl
Cl
Cl
HCl
Cl2
H
H
键轴
轴对称
H2
三、共价键—σ键
[概念]两原子的原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
[分类]s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。
[特征]头碰头、轴对称、可旋转、键强度较大、不易断裂。
[问题]下列物质的σ键属于哪一种？
H2、NH3、F2、H2O
p-p π键
形成过程
四、共价键—π键
[概念]形成共价键的未成对电子的原子轨道，“肩并肩”方式重叠
[分类]主要为p－p π键
[特征]肩并肩、镜面对称、不能旋转，键强度较小，易断裂。
一般来说，σ键比π键稳定。
σ键和π键判断方法
②s-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；先形成σ键，后形成π键。
①单键 — σ键
双键 —一个σ键，一个π键
三键 — 一个σ键，两个π键
[注意]σ键可以单独存在；π键不能单独存在！
共价键类型 σ键 π键
类型 s-s 、s-p 、p-p σ键 p-p π键
原子轨道 重叠方式 轴对称，可旋转 “头碰头”重叠 镜面对称，不旋转
“肩并肩”重叠
重叠部位 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方
重叠程度 大 小
键的强度 强度较大,不易断裂 强度较小,易断裂
化学活泼性 不活泼 活泼
成键规律判断 单键是σ键 双键一个是σ键，一个是π键 三键一个是σ键，两个是π键 σ键和π键的比较
五、键能
气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
(2)键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值
(1)单位：kJ/mol，取正值
(3)意义：键能越大，共价键越强，分子越稳定。
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。
键 键能 (kJ·mol-1 ) 键 键能 (kJ·mol-1 ) 键 键能
(kJ·mol-1)
H-H 436.0 C-O 351 O=O 497.3
F-F 157 C=O 745 C-H 413.4
Cl-Cl 242.7 N-N 193 O-H 462.8
Br-Br 193.7 N=N 418 N-H 390.8
I-I 152.7 N≡N 946 H-F 568
C-C 347.7 N-O 176 H-Cl 431.8
C=C 615 N=O 607 H-Br 366
C≡C 812 O-O 142 H-I 298.7
某些共价键的键能
②结构相似分子：原子半径越大，键能越小。
(4)键能规律：
①成键原子相同的共价键的键能:三键>双键>单键
C-C＜C=C＜C≡C
N-N＜N=N＜N≡N
σ键键能 > π键键能
σ键键能 < π键键能
(5)键能的应用
判断共价键的稳定性
共价键的键能越大，则共价键越大。
判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
估算化学反应的反应热
ΔH=反应物的化学键键能之和﹣生成物的化学键键能之和。
六、键长
键长是构成化学键的两个原子之间的核间距。
原子始终处于不断振动之中，键长是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
[决定因素]
原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，键长越短。
141pm
共价半径
64pm
F2
198pm
共价半径
99pm
Cl2
228pm
共价半径
114pm
Br2
267pm
共价半径
267pm
I2
键 键能 键长 键 键能 键长
H－H 436 74 C≡C 812 120
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 N－H 390.8 101
Br－Br 193.7 228 O－H 462.8 96
I－I 152.7 267 N≡N 946 110
C－C 347.7 154 Si－Si 235
C=C 615 133 Si－O 162
某些共价键的键能和键长
[规律]
①同种类型的键:
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。
②相同的成键原子:
单键键长 >双键键长 >三键键长
[键长判断方法]
根据原子半径判断
成键原子的半径越小，键长越短，键能越大，越稳定。
如键长：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；
根据共用电子对数目判断
成键原子的共用电子对数目越多，键长越短。
如键长：C－C > C=C > C≡C。
七、键角
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
分子式 键角 分子空间构型
CO2 180° 直线形
H2O 105° V形
NH3 107° 三角锥形
CH4 109°28’ 正四面体形
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。
四、复述检测
键参数
键能
键长
键角
决定分子的结构
决定分子的性质
衡量共价键强弱
决定分子稳定性
[达标检测1]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？
乙炔
3个σ键
2个π键
乙烷
7个σ键
乙烯
5个σ键
1个π键
[达标检测2]解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的？
[达标检测3]解释乙烯、乙炔的化学性质比乙烷更活泼的原因。
[达标检测4]所有共价键都有方向性和饱和性吗？
类型 方向性 饱和性
s-s σ键 无 有
s-p σ键 有 有
p-p σ键 有 有
乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂；而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。
[达标检测5]氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的。
[达标检测6]计算1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
[达标检测7]N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。
H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝(436.0 +242.7-2×431.8)kJ·mol－1=-184.9 kJ·mol－1。
H2(g)＋Br2(g) =2HBr(g) ΔH＝(436.0＋193.7-2×366)kJ·mol－1=-102.3 kJ·mol－1。
生成的HBr分子中H-Br的键能比HCl分子中H-Cl的键能小，说明H-Br比H-Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。（键能越大，越稳定）
由于N≡N、O=O、F-F的键能依次减小，N-H、O-H、F-H的键能依次增大，所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。