2.2 共价键与共价晶体（课件）- 《无机化学》同步教学（清华大学版）

2.2 共价键与共价晶体 共价键： 相同 相差不大 两个 元素原子 化学键 共用 电子对 2.2.1 价键理论—电子配对理论(VB法) 2.2.2 杂化轨道理论 2.2.3 价层电子对互斥理论 2.2.4 分子轨道理论 2.2.5 共价晶体 优点：初步揭示了共价键与离子键的区别 缺点：无法阐明共价键的本质 G. N Lewis ( 美国化学家，1875~1946） Cl-Cl H-Cl N≡N Lewis理论 原子力图达到8e或2e的稳定结构 共用电子对 2.2.1 价键理论—电子配对理论(VB法) 1. 共价键的形成 2. 共价键的特征 3. 共价键的类型 4. 共价键的参数 海特勒和伦敦 1. 共价键的形成 E 0 r 能量上升，不稳定。 推斥态 能量上升，不稳定。 能量先下降，后上升。 d=74pm E=-436kJ·mol-1 基态 (2) 成键电子的原子轨道发生最大程度的重叠 价键理论的基本要点： (1) 两原子相互接近时，自旋反向的未成对 电子可以配对形成共价键。 H(1s1) Cl(3s23p5) N(2s22p3) N≡N O(2s22p4) H(1s1) H2O HCl 2 2 2. 共价键的特征 具有饱和性 一个原子所能形成的共价键的数目受未成对电子数的限制 Cl(3s23p5) HCl Cl2 N(2s22p3) NH3 N2 单键 叁键 原子外层未成对电子及其占有的轨道数目有限 (包括原子在激发后形成的未成对电子) 原因： 由成键原子的价层电子结构决定 已键合的原子不再形成新的共价键 1s和3px轨道的重叠方式 重叠很少 HCl： 具有方向性 原子轨道具有一定的空间伸展方向 重叠最大 相互抵消 x x x 决定了共价化合物分子的空间构型，进而对分子的性质产生了重大的影响。 原因： 轨道重叠 + + · · x s—s + + · · - x Px-s + + · · - - x Px-px · · + + · · · · - - x Py-py ( pz-pz ) 沿着键轴的方 向以头碰头的方式 重叠 沿着键轴的方 向以肩并肩的方式 重叠 3. 共价键的类型 H2 HCl Cl2 N2( 2条键 ) ——σ键 ——π键 轨道的重叠部分对通过键轴的 平面呈镜面反对称 轨道的重叠部分对 键轴呈圆柱形对称 σ键和π键的特征比较 键的类型 σ 键 π 键 重叠方式 头碰头重叠 肩并肩重叠 重叠部位 两核之间 在键轴处 键轴上、下方 键轴处为零 重叠程度 大 小 键的强度 较大 (单独存在) 较小 (不能单独存在) 化学活泼性 不活泼 活泼 在以共价键结合的两个原子之间 只能有一条σ键，其余为π键。 注意 N2：N≡N N的电子排布式： π σ C C H H H H （一条σ键，两条π键） C2H4： 1s2 2s2 2p3 二个π键互相垂直 (2px12py12pz1) 4. 共价键的参数 表征共价键特性的物理量称为共价键参数， 简称键参数 键参数 键能 键长 键角 键的极性 1) 键能（E） 指气态分子断裂单位物质量的某化学键时的焓变 据能量守恒定律： 断裂化学键所需能量 ＝形成该键时释放的能量 键能越大， 键级越大， 键越牢固， 分子越稳定。 表示298.15K、标准态下， H-Cl键的键能E = 431 kJ·mol-1 HCl (g) H (g) + Cl (g) = 431 kJ·mol-1 298.15K 100kPa 双原子分子： 键能 = 离解能 AB A + B 298.15K 标态下 所需能量 → 离解能(D) H2(g) 2H(g) 298.15K 标态下 E = D =436 kJ·mol-1 多原子分子： 键能＝离解能的平均值 298.15K 标态下 H2O(g) 2H(g) + O(g) DH—OH = 495 kJ·mol-1 DO—H = 429 kJ·mol-1 EO—H = (495 + 429) = 464 kJ·mol-1 2) 键长 分子中成键原子之间的平衡距离 键长＝两原子的共价半径之和 L 键长越短， 键越牢固， 分子越稳定。 部分化学键的键能和键长 共价键数 键能/kJ·mol-1