内容正文:
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
学习目标
核心素养
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。
2.了解共价键具有饱和性和方向性。
3.知道键能、键长和键角的概念,能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
1.宏观辨识与微观探析:从微观角度认识共价键的形成过程并对共价键进行分类,结合物质的性质,形成“结构决定性质”的观念。
2.证据推理与模型认知:结合共价键模型的建立过程,能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。
[对应学生用书第22页]
一、共价键的形成、特征及表示方法
1.共价键的概念及特征
2.共价键的表示方法
(1)用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键,如H—H、H—Cl。
(2)“”表示原子间共用两对电子所形成的共价键。
(3)“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键。
1.原子间形成分子时,决定各原子相互结合的数量关系的是 ( )
A.共价键的方向性
B.共价键的饱和性
C.形成共价键原子的大小
D.共价键的稳定性
答案 B
二、共价键的类型
1.σ键
形成
成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成
类
型
s-s型
s-p型
p-p型
特征
①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。
②σ键的强度较大。
2.π键
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p-p型
特征
①每个π键的电子云由两块组成,它们互为镜像,称为镜面对称。
②π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂。
③判断规律:共价单键是σ键;共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键由一个σ键和两个π键构成。
2.下图是p-p π键的形成过程示意图,下列相关叙述中不正确的是 ( )
A.原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢
B.两个原子的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键
C.每个π键有两个重叠区域,它们互为镜像,称为镜面对称
D.每个π键有一个重叠区域,其电子云密度最大,将两个原子核“黏结”在一起
解析 从题图可知,原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢,两个原子的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键,每个π键有两个重叠区域,它们互为镜像,称为镜面对称,A、B、C正确;每个π键有两个重叠区域,在平面上下呈镜面对称,即有两个密度较大的重叠区域,负电荷中心吸引两个原子核,使两个原子靠近到一定距离时,核与核的正电荷、核外电子与核外电子间排斥力与吸引力相等,形成了π键,D错误。
答案 D
三、键参数——键能、键长与键角
1.三个重要的键参数
键参数
概念
特点
键能
键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量
键能越大,化学键越牢固,分子越稳定
键长
键长是构成化学键的两个原子的核间距
键长越短,键能越大,共价键越牢固
键角
多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角,称为键角
表明共价键有方向性,是描述分子空间结构的重要参数
2.键参数的测定
(1)键能可通过实验测定,更多的却是推算获得的。
(2)键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。
3.键参数与分子性质与结构的关系
3.(2022·楚雄高二检测)下列说法正确的是 ( )
A.键能越大,表示该分子越容易受热分解
B.共价键都具有方向性
C.在分子中,两个成键的原子间的距离叫键长
D.H—Cl的键能为431.8 kJ·mol-1,H—Br的键能为366 kJ·mol-1,这可以说明HCl比HBr分子稳定
答案 D
[对应学生用书第23页]
要点一 共价键
1.任何共价键中,一定含σ键吗?为什么?
提示 一定。共价单键全为σ键,共价双键中有一个σ键和一个π键,共价三键中有一个σ键和两个π键。
2.σ键能单独成键,π键一定不能单独成键吗?为什么?
提示 是。分子中单键只有σ键,只有双键和三键中才含π键,故π键一定不能单独成键。
3.H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分别均以σ键结合成H2、HCl和Cl2分子,共价键轨道完全相同吗?
提示 不相同。H原子的未成对电子位于1s轨道,Cl原子的未成对电子位于3p轨道,即H原子和H原子成键以1s和1s轨道“头碰头”重叠,H原子和Cl原子以1s和3p轨道“头碰头”重叠,Cl原子和Cl原子以3p和3p轨道“头碰头”重叠。
1.共价键的分类归纳
分类标准
类型
共用电子对数
单键、双键、三键
共用电子对是否偏移
极性键、非极性键
原子轨道重叠方式
σ键、π键
2.σ键与π键的比较
键类型
σ键
π键
原子轨道
重叠方式
沿键轴方向“头碰头”重叠
沿键轴方向“肩