内容正文:
共价键
必修知识:依据元素周期律,气态HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱
微观上看,H与卤素原子形成的共价键有何异同?
H—F、H—Cl、H—Br、H—I
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,因此共价键的强度不一
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol-1) 568 431.8 366 298.7
结构决定性质
原子半径不同(结构)
影响共价键强度(性质)
任务 1
基于键能,认识共价键的强弱
键能(离解能):气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量
单位:kJ·mol-1
条件:298.15K,101kPa(常温常压)
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol-1) 568 431.8 366 298.7
共价键
键能越大
共价键断裂
吸收能量越多
共价键越牢固
(分子越稳定)
注意:键能可通过实验测定,大多通过推算,键能通常为平均值
化学键 键能(kJ·mol-1)
C-C 347.7
C=C 615
C≡C 812
N-N 193
N=N 418
N≡N 946
N-O 176
N=O 607
O-O 142
O=O 497.3
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
依据键能,计算反应的焓变
∆H(估算) =∑E (反应物总键能)-∑E (生成物总键能)
任务 2
基于键长,认识共价键的强弱
键长:构成化学键的两个原子的核间距
(可通过晶体X射线衍射实验获得)
单位:pm(1 pm = 10-12 m)
条件: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。
HCl
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)
化学键 键长(pm)
C-C 154
C=C 133
C≡C 120
化学键 键长(pm)
F-F 141
Cl-Cl 198
Br-Br 228
I-I 267
化学键 键长(pm)
H-C 109
H-N 101
H-O 96
H-F 92
一般而言,对于同种类型的共价键,成键原子的原子半径越大,键长越大
一般而言,成键原子相同的共价键键长:单键键长>双键键长>三键键长
化学键 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
共价键成键
原子半径越小
共价键键长
越小(键能越大)
共价键越牢固
(分子越稳定)
F-F不符合“键长越短,键能越大”的规律?
反常:F的半径小,F-F的键长短,当两个F形成共价键时,核间距小,排斥力大,因此键能小。
任务 3
基于键角,认识分子的空间构型
键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角
(可通过晶体X射线衍射实验获得)
CO2
C2H2
BeCl2
键角为180°的直线形分子
键角为120°的平面形分子
键角为104.5°的V形(角形)分子
H2O
C2H4
键角为 109°28′的正四面体
CCl4
键角为 107°18′的三角锥形分子
NH3
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
任务 4
归纳键参数对分子性质的影响
共价键
键能
共价键
键长
分子
稳定性
共价键
键角
分子
空间结构
键参数
影响
影响
影响
分子性质
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