共价键及分子结构知识梳理

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共价键及分子结构知识梳理】

一、共价键

1-1共价键的实质、特征和存在实质:原子间形成共用电子对特征:a.共价键的饱和性,共价键的饱和性决定共价分子的。

b共价键的方向性,共价键的方向性决定分子的。

1-2共价键的类型

b键:S-Sb键、S-p c键、p-p b键,特征:轴对称。

n键:p-p n键,特征:镜像对称

【方法引领】b键和n键的存在规律b键成单键;n键成双键、三键。

共价单键为b键;共价双键中有1个b键、1个n键;共价三键中有1个b键、2个n 键。

对于开链有机分子:b键数=原子总数-1 ; n键数=各原子成键数之和- b键数(环

状有机分子,b键数要根据环的数目确定)

原子形成共价分子时,首先形成b键,两原子之间必有且只有1个b键;b键一般比n 键牢固,n键是化学反应的积极参与者。

形成稳定的n键要求原子半径比较小,所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。如

C02分子中碳、氧原子之间以p-p b键和p-p n键相连,而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p n键。

【课堂练习1】

(1)下列说法不正确的是

A .乙烷分子中的6个C —H和1个C —C键都为b键,不存在n键

B •气体单质中,一定有b键,可能有n键

C.两个原子间共价键时,最多有一个b键

D . b键与n键重叠程度不同,形成的共价键强度不同

(2)有机物CH2= CH —CH2—C三CH分子中,C—H b键与C —C b键的数目之比为;b键与n 键的数目之比为。

二、键参数一一键能、键长与键角

2-1键能的意义和应用

a.判断共价键的强弱

b.判断分子的稳定性

c.判断物质的反应活性

d.通过键能大小比较,判断化学反应中的能量变化

【思考】

比较C —C和C= C的键能,分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃,容易发生加成反

应?

2-2键长的意义和应用

键长越短,往往键能越大,表明共价越稳定。(键长的长短可以通过成键原子半径大小

来判断)

2个原子间的叁键键长v双键键长v单键键长

2-3键角的意义

键角决定分子的空间构型,是共价键具有方向性的具体表现。

【典例分析】碳、氮两种元素都能形成单键、双键和叁键。测得二者键能有如下规律:

3 E N> 2 E N =N > E N—N; -3E C V E c= c< E C—C

试分析为什么氮分子不易发生加成反应,而乙烯和乙炔容易发生加成反应?

【课堂练习2】

(1)在乙烷、乙烯、乙炔、苯分子中的碳碳键键长的大小顺序是:。

金刚石、单质硅、碳化硅都是原子间以共价键形成的物质,三种物质的共价键键长顺序为:;键能顺序为:。

(2)某些化学键的键能如下表(kJ • mo「1)

①1molH2在2molCl2中燃烧,放出热量为kJ。

②在一定条件下,ImolH 2与足量的Cl2、Br2、12分别反应,放出热量由多到少的顺序是

A . Cl2> B「2> I2

B . I2> B「2> CI2

③预测ImolH 2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热较(填“多”或“少”)。

④已知:N2+ 3H2、一2NH3,则该反应的逆反应是(填“放热”或“吸热”)反应。

三、等电子原理

【方法引领】等电子体的判断

(1)判断思路:

微粒的组成:微粒所含原子数目相等;微粒的构成:微粒所含价电子总数相等;微粒的结构:微粒中原子的空间排列方式相同。(如果是离子,需注意离子所带的电荷)(2)判断方法一一转换法

①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n的原子;

②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷

的阳离子(或阴离子);

③将粒子中原子换成同主族元素原子

【典例分析】

与CO2、SO2互为等电子体的分子有:

【思考】2与2、:「、 2 —是否互为等电子体?

【课堂练习3】

(1)根据等电子原理,下列各组微粒结构不相似的是

A . CO 和N2、

B • O3 和NO;C. N2H4和C2H4D. CO2和N2O

(2)根据等电子原理,下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是

A . PF;B. ClO;C. SO2;D . SiH4

【考点一】价层电子对互斥理论

1-1中心原子价层电子对计算方法:中心原子的价层电子对= (a —x + b)1/2式中:a――中心原子的价电子数;x――分子(或离子)的电荷;b――配位原子提供

的电子数(配位原子为四A时提供1e—、为W A时提供0e—、为一价基团时提供1e—)中心原子b键电子对数=配位原子数

1-2中心原子孤电子对计算方法

用AX n E m表示只含一个中心原子的分子或离子,式中A表示中心原子,X表示配位原

子,下标n表示配位原子个数;E表示中心原子上的孤电子对,下标m表示孤电子对数。

m= (A的族价一|X的化合价|X n±离子的电荷数)1/2 阴离子用“ + ” ,阳离子用

“一”。

方法二:

以AB x为例:中心原子的价层电子对=[a;xb±离子电荷数(阳减阴加)]1/2

式中:a――中心原子的价电子数;x――与中心原子结合的原子数;b――配位原子提

供的电子数(配位原子为四A时提供1e—、为W A时提供0e—、为一价基团时提供1e—)中心原子孤对电子数=[a—xb土离子电荷数(阳减阴加)]1/2

式中:a――中心原子的价电子数;x――与中心原子结合的原子数;b――配位原子提

供的电子数[配位原子氢时b= 1、为非氢原子时b = (8 —最外层电子数)]。

1-3VSEPR模型与分子立体构型的关系

利用价层电子对互斥理论推测出的是电子对在空间的伸展情况,即价层电子对的空间构型,称为VSEPR模型。而分子的空间构型指的则是成键电子对空间构型,不包括孤对电子。

因此二者可能相同也可能不同。在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对,就是分子

的立体构型。

1-4价层电子对之间斥力大小顺序——孤电子对对键角的影响

(1)孤电子对-孤电子对〉孤电子对-键合电子对〉键合电子对-键合电子对

(2)叁键〉双键〉单键

(3)同种中心原子与不同种配位原子:x弱-X弱>X弱-X强>X强-X强(X代表配位原子的电负性)

(4)同种元素原子与不同种中心原子配位,X强〉X弱(X代表中心原子的电负性)【思考】CH4、NH3、H2O的中心原子VSEPR模型都是四面体形,为什么三种分子的立体

构型不同,且/ HCH = 109° 28',/ HNH = 107°,/ HOH = 105° ?

【方法引领】

①中心原子上无孤电子对的分子空间构型确定方法

中心原子上无孤电子对(所有价电子都用于形成共价键),其分子空间构型与VSEPR

模型一致,可以用中心原子周围的原子数来预测。

②中心原子上有孤电子对的分子空间构型确定方法

中心原子上有孤电子对,孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与排斥,其分子空

间构型与VSEPR模型不一致。应在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对,即得到分子的立体构

型。