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1.7.2013
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写出下列物质的电子式。
①HF,②Cl2, ③H2O,④N2,⑤C2H4,
⑥C2H6,⑦H2, ⑧H2O2,⑨HCN
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第1课时 共价键
学习目标
1. 从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质,知道共价键具有饱和性和方向性;能用模型、图像和符号等正确表征H2、Cl2、HCl等简单分子中原子轨道的重叠方式。
2. 知道σ键和π键的区别和特征,能说明C2H6、C2H4和C2H2等分子的成键类型。
化学键
相邻原子之间强烈的相互作用
共价键
离子键
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
带相反电荷离子之间的相互作用
极性键
非极性键
由同种原子形成共价键,两个原子吸引电子的能力相同,共用电子对不偏向任何一个原子,这样的共价键叫做非极性共价键,简称非极性键;
不同种原子形成共价键时,因为原子吸引电子的能力不同,共用电子对将偏向吸引电子能力强的一方,这样的共用电子对偏移的共价键叫做极性共价键,简称极性键。
离子键、共价键、离子化合物、共价化合物
用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程。
共价键的特征
从核外电子排布的角度解释为什么只能有H2、HCl、Cl2,不可能有H3、H2Cl和Cl3 ?
H
H
+
H
H
+
H
Cl
H
Cl
+
Cl
Cl
Cl
Cl
共价键的特征
电子配对原理
1s
H
1s
H
+
H2
3p
Cl
1s
H
+
HCl
Cl
3p
Cl
3p
+
Cl2
自旋相反的两个电子配对成共价键
具有饱和性
自旋相反的两个电子配对成共价键
自旋相反的两个电子配对成共价键
共价键的特征
电子配对原理
共价键的特征
1s
H
1s
H
+
H2
3p
Cl
1s
H
+
HCl
Cl
3p
Cl
3p
+
Cl2
自旋相反的两个电子配对成共价键
具有饱和性
现代价键理论认为,一个原子中,有几个未成对电子,就能和几个自旋相反的电子配对成键。
自旋相反的两个电子配对成共价键
自旋相反的两个电子配对成共价键
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
H
H
+
H
H
以H2的形成为例分析:两个H原子的1s轨道上的电子是如何形成H-H共价键的。
H
H
+
H2
H
H
+
H
H
以H2的形成为例分析:两个H原子的1s轨道上的电子是如何形成H-H共价键的。
H
H
+
H2
σ键
相互靠拢
原子轨道在两个原子核间相互重叠
形成氢分子的
共价键(H-H)
1s1
1s1
“头碰头”
H
H
+
H
H
以H2的形成为例分析:两个H原子的1s轨道上的电子是如何形成H-H共价键的。
H
H
+
H2
电子带负电,共用电子对把两个带正电的原子核“黏结”在一起
两个原子的原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键
定义
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,这种特征为轴对称
特 征
s轨道和p轨道或p轨道和p轨道能否重叠形成σ键?
相互靠拢
原子轨道在两个原子核间相互重叠
形成氢分子的
共价键(H-H)
1s1
1s1
“头碰头”
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成,可称为s-s σ键
两个氢原子分别提供未成对电子的1s原子轨道,“头碰头”重叠形成共价单键(H-H)
HCl中共价键的形成
3p
Cl
1s
H
+
HCl
+
H
Cl
H
Cl
HCl中共价键的形成
3p
Cl
1s
H
+
HCl
+
H
Cl
H
Cl
氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道,氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道,“头碰头”重叠形成共价单键(H-Cl)
s-p
未成对电子的原子轨道相互靠拢
H
Cl
Cl
H
H Cl
原子轨道相互重叠
HCl
形成
共价单键
σ键
轴对称
Cl2中共价键的形成
3p
Cl
1s
H
+
HCl
+
H
Cl
H
Cl
原子轨道除了以头碰头的方式重叠外,还有没有其他重叠方式?
15
Cl2中共价键的形成
+
Cl
Cl
Cl
Cl
3p
Cl
+
Cl2
Cl
3p
Cl
Cl
未成对电子的原子轨道相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成
共价单键
两个氯原子分别提供未成对电子的3p原子轨道,“头碰头”重叠形成共价单键(Cl-Cl)
p-p
σ键
轴对称
小结
σ键及其分类
定义:
特征:
s-p σ键( HCl )
p-p σ键(Cl2)
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,这种特征为轴对称
两个原子的原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键
分类:
s-s σ键(如H2)
原子轨道除了以头碰头的方式重叠外,还有没有其他重叠方式?
17
p轨道除了以“头碰头”的方式重叠外,还有没有其他的重叠方式?
请分析N2中共价键的形成
2p
N
+
N2
N
2p
+
N
N
N
N
p轨道除了以“头碰头”的方式重叠外,还有没有其他的重叠方式?
x
y
z
x
y
z
请分析N2中共价键的形成
2p
N
+
N2
N
2p
+
N
N
N
N
p轨道除了以“头碰头”的方式重叠外,还有没有其他的重叠方式?
x
y
z
x
y
z
请分析N2中共价键的形成
2p
N
+
N2
N
2p
+
N
N
N
N
px轨道以“头碰头”的方式重叠形成共价键, py轨道、pz轨道以什么方式重叠行程共价键?
py轨道、pz轨道以“肩并肩”的方式重叠形成共价键。
π键:原子轨道按“肩并肩”的方式重叠形成共价键。
π键也是轴对称吗?
20
π键
π键:原子轨道按“肩并肩”的方式重叠形成共价键,
π键的特征:镜面对称,不能旋转。
未成对电子的原子轨道相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成的π键
“头碰头”
x
y
z
“肩并肩”
y
z
z
y
x
x
y
z
氮气中的共价键都有哪些?
p-p σ键
p-p π键
“肩并肩”
p-p π键
1个σ键、2个π键
氮气中的共价键都有哪些?
1个σ键、2个π键
未成对电子的原子轨道相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成的π键
π键镜面对称,能都按键轴方向旋转?
不能,旋转会破坏π键。
小结:σ键与π键的比较
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠程度
对称类型
键的强度
旋转情况
成键情况
“头碰头”
“肩并肩”
大
小
轴对称
镜面对称
σ键和π键的强度不同
单键可以绕键轴任意旋转,不破坏σ键
不能旋转,否则破坏π键
单键都是σ键,双键含一个σ键和一个π键,三键含一个σ键和二个π键
注意:π键不能独立存在,必须与σ键共存。
共价键
单键 双键 三键
σ键 1个σ键、1个π键 1个σ键、2个π键
记住!记住!记住!
(1)观察乙烷、乙烯、乙炔的分子结构,它们的分子中的共价键分别由几个σ键,几个π键构成?
7个 σ键
5个 σ键,1个π键
3个 σ键,2个π键
【问题和预测】
【探究】教材P36页
乙烷
乙烯
乙炔
乙烷和乙烯哪种物质化学性质稳定,为什么?
乙烷。乙烷中只有σ键
,乙烯中含有π键, σ键比π键牢固。
钠和氯通过得失电子同样是形成电子对,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?你能从元素的电负性差别来理解吗?讨论后请填写下表:
元素 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差
(绝对值 )
结论:当元素的电负性相差很大,化学反应形成的电子对不会被共用,形成的将是______键;而_______键是元素电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
【问题和预测】
【探究】教材P36页
【练习】有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ键的是 ;既有σ键又有π键的是 。
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 。
(3)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 。
(4)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 。
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
①③⑤⑥⑧⑨
②④⑤⑥⑧⑨
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