选修三 第二章 第一节 共价键

π键
“肩碰肩”
重叠方向 沿键轴的方向 与轨道对称轴相互
平行的方向
重叠形状 轴对称
镜面对称
重叠程度
大
小
电子能量 较低，较稳定 较高，较活泼
【总结】 1、判断σ键和π键的一般规律： 共价单键是σ键；
共价双键是一个是σ键，另一个是π键； 共价三键是一个是σ键，另两个是π键。
2、共价键的分类总结 按共用电子对数，共价键可分为单键、双键、三键 按共用电子对的偏移程度，共价键可分为极性键和 非极性键 按原子轨道重叠方式，共价键可分为σ键和π键
课堂练习
1.下列不属于共价键的成键因素的是( Ｄ )
Ａ.共用电子对在两核间高频率出现 Ｂ.共用的电子必须配对 Ｃ.成键后体系能量降低，趋于稳定 Ｄ.两原子核体积大小要适中
3、在氯化氢分子中，形成共价键的原子
轨道是( C )
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
（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式， 总价电子数32，中心原子有4个s-s键，呈正四 面体立体结构。
科学视野
质谱仪测定分子结构
例题: 质子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有 力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每 一结构中的等性氢原子在PMR中都给出了相应 的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性 H原子个成正比。例如乙醛的结构简式为CH3— CHO，在PMR中有两个信号，其强度之比为3:1。
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl－Cl的p-pσ键的形成
形成氯化氢分子的电子云描述
1S
3P
形成氯气分子的电子云描述
H—Cl共价键
3P
3P
σ键的种类：
根据形成σ键的轨道不同可分为
S—S σ键、S—P σ键、P—P σ键等。
Cl—Cl共价键
(2) π键(p轨道和p轨道之间形成）
P
P
互相靠拢 电子云重叠 π键的电子云 π键的形成:成键两原子的原子轨道”肩并肩”重叠形成
ＳＯ４２－有相似结构的是（ B ）
Ａ．ＰＣl５ Ｂ．ＣＣl４
Ｃ．ＮＦ３
Ｄ．Ｎ2
课堂练习
3、(2004年江苏高考，22)1919年，Langmuir提出等 电子原理：原子数相同、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、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分 子中，互为等电子体的是：
H2
HCl
H·+ ·H
H·+ ·C····l··
··C····l·+ Na ·
+·C·····Bl······r··
Cl2
NaBr
H ··H
H··C······Cl··N····lCa····+··l[····B····r··]-
一、共价键 1、共价键的形成 (1) σ键
试用电子云描述氢原子形成氢分子共价键的过程
某些共价键的键能
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。
3、键能的运用
P
（1）通过键能判断物质反应活性 P
如：比较N和P；N2和P4的反应活性
P P
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
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。
思考与交流p34
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，
1molC对l2于反反应应，H则2+：C反l2＝应2热H＝Cl4，36若.0k有J1+m24o2lH.72k和J－ 431.8kJ×2＝－184.9kJ 13m66oklJB对×r于2反2＝反应－应，1H则022+.：7Bk反rJ2＝应2热H＝Br4，36若.0k有J+1m19o3lH.72k和J－
个 未成对电子 ，便可和几个
自旋相反的电子 配对成键，这就共价键的
“饱和性”。 H 原子、Cl原子都只有
一个未成对电子，因而
只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、 Cl3分子。
共价键的饱和性，决定了分子的组成。
（2）具有方向性
在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是 尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键， 而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机 会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价 键越牢固。因此，一个原子与周围的原子形成的 共价键就表现出方向性（ s 轨道与 s 轨道重叠 形成的共价键无方向性，例外）。 共价键的方向性， 决定了分子的立体 构型，但不是所有 共价键都有方向性， 如两个s轨道成键时 无方向性。
5、
7
3
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。
化学键的形成要释放能量
化学键的断裂要吸收能量
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。
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。
课堂练习
1．能够用键能解释的是（ A ）
Ａ．氮气的化学性质比氧气稳定 Ｂ．常温常压下，溴呈液体，碘为固体 Ｃ．稀有气体一般很难发生化学反应 Ｄ．硝酸易挥发，硫酸难挥发
（二）键长：
1、定义：在分子中两个成键原子的核间平均距离。
课堂练习
2．下列分子中，两核间距最大，键能最小的
是（ D ） 3．Ａ下．列Ｈ说２法中Ｂ，．错Ｂ误r2的是Ｃ（．AＣl）2 Ｄ．Ｉ2
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
如：ＣＯ2和Ｎ２Ｏ，ＣＨ４和ＮＨ４＋
2、判断方法：原子总数相同，价电子总数相同 的分子为等电子体
3、运用：利用等电子体的性质相似，空间构型 相同，可运用来预测分子空间的构型和性质
课堂练习
1．与ＮＯ３－互为等电子体的是（ AB ）
Ａ．ＳＯ３ Ｂ．ＢＦ３ Ｃ．ＣＨ４ Ｄ．ＮＯ２ 2．根据等电子原理，下列分子或离子与
H2S
134
93.3
CO2
116.2
180
NH3
101
107
CH4
109
109.5
键能 键长
小结
判断分子的稳定性
定义：在分子中两个成键原子的核间平均距离应热= 所有反应物键能总和－所有生成物键能总和
见P34表2-3 CO分子和N2分子的某些性质
三、等电子原理：
1、定义：原子总数相同、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。
N2 和 CO ； CO2 和 N2O 。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期 元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层 电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有 相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与
NO2-互为等电子体的分子有： SO2 、 O3 。
知识延伸
具有相同的通式——AXm，而且价电子总 数相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个 原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特 征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化 学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角 为180或90等特定的角度。
（三）键角： 定义：分子中相邻两键间的夹角
键角与键长是反映分子空间构型的重要参数
O C O 键角180，线形分子
O
键角105，V形分子
HH
多原子分子的键角一定， 表明共价键具有方向性。
NH3分子的结构
多原子分子的键角一定，表明共价键具 有方向性。
分子式 键长/pm(实验值) 键角/°(实验值) 分子构型
（1）CO2、CNS–、NO2+具有相同的通式—AX2， 价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子， 键角为180。
（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相 同的通式—AX3，总价电子数24，有相同的结 构—平面三角形分子。
（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，总 价电子数18e—，分子立体结构为V型(或角型、 折线型)。
4、电子式:
用“•”或者“X”来表示原子或分子最外层 电子的方法。
写出以下物质的电子式。
HClO
H2O2
H··O······C····l·· H··O······O······H
NaOH Na+[··O······H]-
[NHH4··NHHC····l··H ]+[··C····l··]-
你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？
¼ ü ¼¼ ¨ kJ/mol ¼ 567 431 366 298
C-C
键长（pm ）
154
键能（kJ/mol ） 347
C=C C≡C 134 120 598 820