课件78张PPT。欢迎走进化学课堂防晒霜为何能防晒呢?第二章
分子结构与性质第一节 共价键1、化学键的定义。相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键。2、化学键的种类。离子键:使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。共价键:原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。判断依据:活泼的金属元素和活泼非金属元素,或者带正、负电荷的原子团之间形成离子键;非金属元素之间形成共价键。两种成键元素间的电负性差值>1.7,它们之间通常形成离子键;反之,形成的共价键。分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起?知识回顾共价键极性键:非极性键:共用电子对偏移的共价键。共用电子对不偏移的共价键。3、化合物的分类。离子化合物:共价化合物:含有离子键的化合物。所含的化学键全部是共价键的化合物。4、电子式用“?”或者“X”来表示原子或分子最外层电子的方法。5、电子云、原子轨道的概念。
电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述 。
原子轨道是电子在原子核外的一个空间运动状态。练习:H2 HCl Cl2 NaBrHClO H2O2 NaOH NH4Cl写出以下物质的电子式。学与问你能用电子式表示下列物质的形成过程吗?1、共价键的特征:饱和性为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成?一、共价键 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________________配对成键,这就共价键的“饱和性”。
——决定分子的组成未成对电子自旋相反的电子氢原子形成氢分子的电子云描述σ键s-sσ键“头碰头”式如何用电子云描述氢原子形成氢分子?思考:(1)σ键: 原子轨道以 __ 方式相互 ,导致电子在两核间出现的概率 ____,体系的能量 ,形成的共价键。2、共价键的形成一、共价键“头碰头”重叠[小结] H2分子中的共价键 是由两个氢原子各提供一个未成对电子1S的原子轨道重叠形成的,称为S-S σ键。降低增大 提示: 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。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。Cl-Cl的p-pσ键的形成H-Cl的s-pσ键的形成[自主分析1] HCl分子中的共价键[自主分析2] Cl2分子中的共价键σ键的特征 以 方式形成化学键,以两
原子核的 为轴,作 操作,共价键电
子云的图形 ,这种特征称为 。
连线旋转不变轴对称“头碰头”(a)s-s σ键的形成 σ键的种类形成氯化氢分子的电子云描述形成氯气分子的电子云描述p-pπ键的形成“肩并肩”式[设问]是不是分子中的共价键都是σ键?请分析下图电子云的成键方式。 由两个原子的p电子以 ____________ 方式重叠形成,导致电子在两核间出现的概率 ,体系的能量 ,形成的共价键。(2)π键:“肩并肩”增大降低(2)Π键互相靠拢电子云重叠Π键的电子云 : 以 方式形成化学键,电子云是由 组成的,分别位于由两原子核构成平面的 ,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为 ,这种特征称为 。π键特征“肩并肩”两块两侧镜像镜像对称小结:共价键按电子云重叠方式分为:σ键—— 头碰头 π键—— 肩并肩共价单键都是σ键σ键比π键重叠程度更大,
所以π键不稳定,容易断裂小结沿轴方向
“头碰头”平行方向
“肩并肩”轴对称镜像对称强度大,
不易断裂强度较小,易断裂共价单键是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,另两个为π键。因而含有π键的化合物与只有σ键的化合物的化学性质不同,如我们熟悉的乙烷和乙烯的性质不同。 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
π键总称价键轨道。XY 除s轨道外,其它原子轨道都具有一定的空间分布。 在形成共价键时,原子轨道 愈多,电子__________ 愈大,所形成的共价键愈 ,因此共价键尽可能沿着___________________的方向形成,所以共价键具有方向性。 重叠 在核间出现的概率 牢固 电子出现概率最大 (2)共价键特征 二:具有方向性p——决定分子的立体构型科学探究1.已知氮分子的共价键是三键,你能模仿图2-1、图2-2、图2-3,通过画图来描述吗?(提示:氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。N2中p-pσ键和p-pπ键的形成过程2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对,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?讨论后请填写表2-2:0.9 3.02.1 3.02.5 3.52.10.91.0离子共价3.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?乙烷分子中由7个σ键组成;乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成;乙烯分子中由3个σ键和2个π键组成。小 结(1)共价键的形成条件(2)共价键的本质(3)共价键的特征①成键原子要有未成对电子,且自旋方向相反,可通过共用电子对达各自稳定结构; ②成键原子的原子轨道在空间上发生重叠 。 当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠 ,自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度增加,体系能量降低。 ①饱和性;②方向性。(4)共价键的类型①σ键: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。如H-H键。 类型:s—sσ键 、s—pσ键、p—pσ键等。特点:肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。②π键:由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。 特点:头碰头、电子云为轴对称,键强度大,不易断裂。(6)判断共价键类型规律①共价单键是σ键;
②共价双键中有一个是σ键,另一个是π键;
③共价三键中有一个是σ键,另两个是π键。(5) 价键轨道由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键 。练习1.关于乙醇分子的说法正确的是( )
A.分子中共含有8个极性键
B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键
D.分子中含有1个π键C733、下列说法中正确的是( )
A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键
B、p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键
C、s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键
D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的C4、在氯化氢分子中,形成共价键的原子轨道是( )
A、 氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道
B、 氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C、氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道
D、氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道C 下列说法中,不正确的是 ( )。
A.σ键比π键的重叠程度大,形成的共价键强度大
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.N2分子中有一个σ键、2个π键
解析 本题考查的是σ键、π键的区别与联系。从原子轨道重叠程度看,π键轨道的重叠程度比σ键轨道的重叠程度小,故π键的稳定性弱于σ键;在单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(如N2中存在σ键和π键);稀有气体为单原子分子,不存在化学键。故正确答案为C。
答案 C
5、 下列有关σ键和π键的说法错误的是 ( )。
A.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与
者
B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时,只能形成σ键,不
能形成π键
D.在分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
6、解析 本题主要考查σ键和π键的形成。由于π键的键能小于σ键的键能,所以反应时易断裂,A项正确;在分子形成时为了使其能量最低,必然首先形成σ键,根据形成的原子的核外电子排布来判断是否形成π键,所以B项正确,D项错误;像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键,故C项正确。
答案 D
作业:1、练习册第 一课时
2、预习内容二二、键参数—键能、键长、键角(一)键能1、定义:气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。(反之,成立)例如,
形成l mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ,
形成1 molN≡N键释放的最低能量为946 kJ,
这些能量就是相应化学键的键能,通常取正值。化学键的形成要释放能量化学键的断裂要吸收能量某些共价键键能/kJ·mol-1表2-1 观察表中数据,分析键能大小与化学键稳定性的关系? 2、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。思考与分析(1)通过键能判断物质反应活性
如:比较N和P;N2和P4的反应活性
解析:非金属性N>P,N比P更容易得电子有更大的反应活性;P-P键能 201kJ/mol;N≡N键能941.69kJ/mol,故N2比P4的反应活性小 3、键能的应用练习: 由下表的数据判断,下列分子的稳定性:
A.Cl2, Br2, I2 B.NH3 , H2O又如:已知C-C、C=C、C≡C键能分别为347.7kJ/mol、615kJ/mol、812kJ/mol,
利用这些数据说明乙烷、乙烯、乙炔的反应活性?
解析: C=C键能小于C-C键能的两倍, C≡C 键能小于C-C键能的三倍,说明乙烯、乙炔中∏键不牢固,容易被试剂进攻发生加成反应。
(2)求近似反应热。如:
求1molN2完全反应合成NH3的反应热
解析: 对反应N2+3H2=2NH3,查表知
N≡N、H-H、N-H的键能分别为
946kJ/mol、436.0kJ/mol、390.8kJ/mol,
则1molN2完全反应的反应热是:
946kJ + 436.0kJ×2 - 390.8kJ×6
=-526.8kJ
答:1molN2完全反应合成NH3放出的热量是526.8kJ 1.查表知H-H、Cl-Cl、Br-Br、H-Cl、
H-Br的键能分别是436.0kJ/mol、242.7kJ/mol、193.7kJ/mol、431.8kJ/mol、366kJ/mol,
对于反应H2+ Cl2=2HCl,若有1molH2和1molCl2反应,则:反应热(体系能量增加值)=436.0kJ+ 242.7kJ-431.8kJ×2=-184.9kJ
对于反应H2+ Br2=2HBr,若有1molH2和1molBr2反应,则:反应热(体系能量增加值)=436.0kJ+ 193.7kJ-366kJ×2=-102.7kJ
由计算结果知,生成2molHCl比生成2mol
HBr放出的热量多,HBr更容易发生热分解生成相应的单质。思考与交流p32某些共价键键能(kJ/mol)键长/pm (1pm=10-12m)表2-22、键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。讨论:对比表2-1和表2-2找出键长与键能及稳定性的关系。规律:1)键长越短,一般键能越大,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。
练习:由下表的数据判断,下列分子的稳定性 A.H2 , Cl2 B.HCl, HBr ,HI2)单键键长 > 双键键长 > 叁键键长思考与交流2、 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?
3、 通过上例子,你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响? 一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,化学性质越稳定。3、键角:两个共价键之间的夹角称为键角。 键角一定,表明共价键具有方向性。键角和键长是描述分子立体结构的重要参数,分子的许多性质与键角有关。键角决定分子的空间构型。H2O 105°NH3 107°CO2 180°CH4 109°28’ 多原子分子的键角一定,表明共价键具有方向性。小结1、下列说法中,错误的是( )
A.键长越长,化学键越牢固
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.对双原子分子来讲,键能越大,含有该键的分子越稳定
D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键[练习]A2、能说明BF3分子中的4个原子处于同一平面的理由是( )
A、3个B—F键的键能相同
B、3个B—F键的键长相同
C、3个B—F键的键角均为120°
D、3个B—F键均为σ键C3、下列各说法中正确的是 ( )
A.分子中键能越高,键长越大,则分子越稳定
B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元
素的原子间可能形成共价键
C.水分子可表示为HO—H,分子中键角为180°
D.H—O键键能为463KJ/mol,即18克H2O分解
成H2和O2时,消耗能量为2×463KJB[观察]P32页中表2-3的数据从表中可以看出,CO分子与N2分子在许多性质上十分相似,这些相似性,可以归结为它们具有相等的价电子数,导致它们具有相似的化学结构。表2-3 CO分子和N2分子的某些性质等电子体:原子总数相同、价电子总数相同的分子。等电子体原理:原子总数、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。三、等电子原理(物理性质)例举一些常见的等电子体:SO2O3NO2-SO3NO3-SiO32-C6H6B3N3H6NO2-NO2N2COC22-CO2N2OCS2NH3H3O+CH4NH4+CN-AlO2-[练习] 原子数相同,最外层电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相似。(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是:
和 。
(2)等电子原理又有发展,例如:由短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有 、 。 N2OCO2N2COSO2O3课 堂 小 结二、键参数—键能、键长和键角键能:气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能越大,化学键越稳定。键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短,键能越大,化学键越稳定。键角:两个共价键之间的夹角。破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。应用:计算化学反应的反应热和比较稳定性。?H=反应物键能总和-生成物键能总和课 堂 小 结等电子体:
原子总数、价电子总数相同的分子。等电子体原理:
原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近。三、等电子原理反馈练习1、能够用键能的大小作为主要依据来解释的是( )
A、稀有气体一般难以发生化学反应
B、氮气的化学性质比氧气稳定
C、二氧化碳是一种直线型分子
D、硝酸是挥发性酸,而硫酸是不挥发性酸B2、下列说法正确的是( )
A、非金属元素之间只能形成共价键,而不能形成离子键
B、共价键的方向性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系
C、烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中只含σ键,而烯烃中含有π键
D、乙醇分子中不存在π键CD3、下列共价键的键能按由小到大排列的是( )
A.N—Cl N—Br N—F
B.H—Cl H—S H—P
C.Se—H S—H O—H
D.C—H N—H O—HCD4、下列说法中正确的是 ( )
A.双原子分子中化学键键能越大,分子越牢固
B.双原子分子中化学键键长越长,分子越牢固
C.双原子分子中化学键键角越大,分子越牢固
D.在同一分子中,σ键要比π键的分子轨道重
叠程度一样多,只是重叠的方向不同A5、下列说法中不正确的是( )
A、双键、三键都有π键
B、成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C、因每个原子未成对电子数是一定的,故配对原子个数也一定
D、所有原子轨道在空间都有自己的方向性D6、在下列分子中,①HF,②Br2,③H2O,④N2,⑤CO2,⑥H2,⑦H2O2,⑧HCN
分子中只有σ键的是 ,分子中含有π键的是 ,分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是 ,分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 ,分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是 ,分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是 。①②③⑥⑦④⑤⑧②④⑤⑥①③⑧②④⑤⑧7、某些化学键的键能如下表所示(kJ·mol-1):
(1)把1mol Cl2分解为气态原子时,需要 (填“吸收”或“放出”) KJ能量
(2)1mol H2 在2mol Cl2中燃烧,放出的热量_____________KJ。
(3)由表中所列化学键形成的单质分子中,最稳定的是 ,最不稳定的是 ,形成的化合物分子中,最稳定的是 ,最不稳定的是 ,吸收 247 179 H2 I2 HCl HI (4)在一定条件下,1mol H2 与足量的Cl2 、Br2 、I2 分别反应,放出热量由多到少的是 。
A.Cl2 > Br2 > I2
B.I2 > Br2 > Cl2
(5)预测1mol H2 在足量F2 中燃烧比在Cl2中放热 。A 多 科学视野:用质谱仪测定分子结构
现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离子具有不同的相对质量,它们在高压电场加速后,通过狭缝进入磁场分析器得到分离,在记录仪上呈现一系列峰,化学家对这些峰进行系统分析,便可得知样品分子的结构。例如,图2—7的纵坐标是相对丰度(与粒子的浓度成正比),横坐标是粒子的质量与电荷之比(m/e),简称质荷比。化学家通过分析得知,m/e=92的峰是甲苯分子的正离子(C6H5CH3+),m/e=91的峰是丢失一个氢原子的的C6H5CH2+ ,m/e=65的峰是分子碎片……因此,化学家便可推测被测物是甲苯。质谱仪测定分子结构