共价键的键参数与等电子原理
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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。
第二章《原子结构与性质》导学案第一节共价键(第二课时共价键的键参数等电子原理)【学习目标】1.通过阅读思考、数据分析,认识键能、键长、键角等键参数的概念,能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2通过讨论交流、问题探究等活动,知道等电子原理,会判断简单的等电子体,能结合实例说明“等电子原理的应用。
【学习重点】键参数的概念、“等电子原理”及应用【学习难点】用键参数说明简单分子的结构和某些性质【自主学习】旧知回顾:1.化学反应的实质是反应物分子内旧键的断裂和生成物分子内新键的形成。
当物质发生化学反应时,断开反应物的化学键要_吸收_(放出或吸收)能量;而形成生成物的化学键要__放出__(放出或吸收)能量。
2.s轨道与s轨道形成σ键时,电子并不是只在两核间运动,只是电子在两核间出现的概率大。
因s轨道是球形的,故s轨道与s轨道形成σ键时,无方向性。
两个s 轨道只能形成σ键,不能形成π键。
两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
新知预习:1.键能、键长和键角是共价键的三个键参数。
键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
键能的单位是 kJ·mol-1 。
键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距,因此原子半径决定化学键的键长,原子半径越小,共价键的键长越短。
键角是指在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。
在多原子分子中键角是一定的,这表明共价键具有方向性。
键角是描述分子立体结构的重要参数。
2.等电子原理是原子总数相同、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。
如 CO和N2 等。
【同步学习】情景导入:N2与H2在常温下很难反应,必须在高温下才能发生反应,而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应,为什么?要解决这个问题就要了解这些分子中共价键的构成和共价键的键参数。
活动一、共价键的价参数1.阅读思考:(1)阅读教材P30页内容,结合表2-1,思考键能的概念是什么?键能与分子的稳定性有何关系?【温馨提示】①键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
盘点共价键知识与规律一、共价键本质与分类1.共价键的概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。
共价键的本质是原子之间形成共用电子对。
评注:通常电负性相同或差值小的非金属原子形成的化学键为共价键,当两原子的电负性相值差大,形成的是离子键。
2.共价键的分类根据原子轨道重叠方式划分为:σ键(s-sσ、s-pσ、p-pσ)和π键,见表:3.共价键性质具有饱和性(决定一个原子能形成共价键的总数或以单键连接原子的数目)和方向性(决定分子的空间结构)。
评注:知道共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系,共价键的方向性影响着分子的立体构型。
二、共价键的键参数共价键的键参数主要指键能、健长、键角。
见表:三、等电子原理原子总数相同、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(物理性质)是相近的。
分子的立体结构一、分子的立体结构多原子的分子中原子的空间关系,称为“分子的立体结构“常见分子的立体结构,见表:五原子分子109°28′CH4 (正四面体形)四原子分子60°白磷:P4(正四面体形)120°CH2O ( 平面三角形 )107°NH3 三角锥形三原子分子105°H2O V(折线型)180°CO2二、价电子对互斥模型预测分子立体结构的基本方法1.中心原子上的价电子都用于形成共价键,它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测:AB n立体结构示例n=2 直线形CO2n=3 平面三角形CH2O ,BF3等2.中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子,中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,如H2O有2对孤对电子,互相排斥,结构为 V(折线型),NH3 有1对孤对电子,互相排斥结构,结构为三角锥形。
三、杂化轨道类型掌握分子空间构型与杂化类型的关系(1)sp杂化—直线型是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而成的两个轨道,轨道间的夹角为180℃,是直线型。
高二化学共价键人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容:共价键1.共价键2. 共价键参数3. 等电子原理二. 重点、难点1、理解σ键和π键的特征和性质。
2、能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质,明白共价键的主要类型σ键和π键,能用键能、键长、键角等键参数推断简单分子的构型和稳定性。
3、理解等电子原理的概念及应用。
三. 教学过程(一)共价键1、共价键的定义:原子之间通过共用电子对所构成的互相作用。
2、共价键的成键微粒:原子3、共价键的成键本质:高概率地出如今两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。
4、共价键的成键条件:①电负性一样或相差非常小的非金属元素原子之间构成共价键。
②一般成键原子有未成对电子(自旋相反)。
③成键原子的原子轨道在空间重叠。
5、共价键的类型:依照原子轨道最大重叠原理,成键时轨道之间可有两种不同的重叠方式,从而构成两品种型的共价键——σ键和π键。
(1)σ键:以“头碰头”方式进展重叠,轨道的重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布,原子轨道间以重叠方式构成的共价键。
如:①H2分子的s-sσ键②HCl分子的s-pσ键③Cl2分子的p-pσ键分析:关于含有单的s电子或单的p电子的原子,为了到达原子轨道最大程度重叠,s-s、s-p和p-p轨道沿着键轴即成键两原子核间的连线构成的共价键,这种共价键为σ键。
σ键是两原子成键时,电子云采取“头碰头”的方式重叠构成的共价键,这种重叠方式符合能量最低,最稳定。
σ键是轴对称的,能够围绕成键的两原子核的连线旋转。
(2)π键:p电子和p电子除能构成σ键外,还能以“肩并肩”的方式进展重叠构成π键。
每个π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,假如以它们之间包含原子核的平面镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜像对称。
分析:由于σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠程度大,因而σ键比π键结实。
π键较易断开,化学爽朗性强,一般它是与σ键共存于具有双键或叁键的分子中。
共价键1.共价键的形成(1)概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)成键的粒子:一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质:原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。
(4)形成条件:非金属元素的原子之间形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
2.共价键的特征(1)饱和性①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状态相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。
②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下:③由以上分析可知,F原子与H原子间只能形成1个共价键,所形成的简单化合物为HF。
同理,O原子与2个H原子形成2个共用电子对,2个N原子间形成3个共用电子对。
(2)方向性除s轨道是球形对称外,其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。
在形成共价键时,原子轨道重叠的愈多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,所以共价键具有方向性。
共价键的特征及应用(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(2)共价键的方向性决定了分子的立体构型,并不是所有共价键都具有方向性,如两个s电子形成共价键时就没有方向性。
例1下列不属于共价键成键因素的是()A.共用电子对在两原子核之间高概率出现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.两原子体积大小要适中【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的形成与判断答案D解析两原子形成共价键时,电子云发生重叠,即电子在两核之间出现的概率更大;两原子电子云重叠越多,键越牢固,体系的能量也越低;原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。
例2下列说法正确的是()A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的特征答案A解析S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项对;H2O 能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错;H2分子中,H原子的s 轨道成键时,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的概率大,D项错。
第2课时共价键的键参数与等电子原理课程目标核心素养建构1.知道键能、键长、键角等键参数的概念,能用键参数说明简单分子的某些性质。
2.知道等电子原理的含义,学会等电子体的判断和应用。
[知识梳理]一、键参数——键能、键长与键角1.概念和特点概念特点键能气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量键能越大,键越稳定键长形成共价键的两个原子之间的核间距键长越短,键能越大,键越稳定键角分子内两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性,决定分子的立体结构2.对物质性质的影响【自主思考】1.N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实?答案由教材表21中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—F<H—O<H—N,说明分子的稳定性:HF>H2O>NH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
2.有同学认为键的键能等于键的键能的2倍,这种说法是否正确?答案不正确,根据碳碳双键中含有1个π键,由于π键原子轨道重叠程度小,不如σ键稳定,所以键键能小于键键能的2倍。
3.比较HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性强弱,并说明理由。
答案稳定性依次减弱,从键长和键能角度解释为原子半径:F<Cl<Br<I,键长:,键能:,稳定性:HF >HCl>HBr>HI。
4.试解释氮气为什么能在空气中稳定存在?答案因为N2分子中存在键,键能大,破坏共价键需要很大的能量。
二、等电子体的判断和应用1.等电子原理原子总数相同、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。
2.等电子体满足等电子原理的分子称为等电子体。
如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数,属于等电子体,它们的许多性质相似。
3.应用举例等电子体具有相似的化学键特征和空间构型,它们的许多性质是相似的,利用等电子原理可以判断某些分子或离子的空间构型。
(1)CO、CN-等与N2互为等电子体,则CO和CN-的结构式分别为、。
第2课时共价键的键参数与等电子原理基础题组1.下列说法正确的是()A.分子的结构是由键角决定的B.共价键的键能越大,共价键越牢固,由该键形成的分子越稳定C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X===F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等D.H2O分子中两个O—H键的键角为180°解析分子的结构是由键参数——键角、键长决定的,A项错误;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X(X===F、Cl、Br、I)键的键长不相等,C项错误;H2O分子中两个O—H键的键角为105°,D项错误。
答案 B2.下列说法不正确的是()A.键能越大,表示化学键越牢固,越难以断裂B.一般地,成键的两原子核越近,键长越短,化学键越牢固,形成的物质的性质越稳定C.破坏化学键时消耗能量,而形成化学键时释放能量D.碘易升华,这与分子中I—I键的键能大小有关解析键能越大,断开该键所需的能量越多,化学键越牢固,形成的物质的性质越稳定,A项正确;一般情况下,键长越短,断开该键越难,该化学键越牢固,形成的物质的性质越稳定,B项正确;破坏化学键时需要吸收能量,形成化学键时释放出能量,C项正确;物质的升华属于物理性质,与化学键的键能大小无关,D项错误。
答案 D3.等电子体是指原子总数相同、价电子总数也相同的微粒。
下列各选项中的两种微粒不互为等电子体的是()A.N2O和CO2B.O3和NO-2C.CH4和NH+4D.OH-和NH-2解析A项中的N2O和CO2均含3个原子和16个价电子,B项中的O3和NO-2均含3个原子和18个价电子,C项中的CH4和NH+4均含5个原子和8个价电子,因此,A、B、C三项均符合等电子体的定义。
D项中的OH-和NH-2虽然都含有8个价电子,但二者所含原子总数不相同,不符合等电子体的定义。
答案 D4.下列有关性质的比较中,正确的是()A.微粒半径:O2-<F-<Na+<Li+B.第一电离能:He<Ne<ArC.分子中的键角:CH4>H2O>CO2D.共价键的键能:C—C<C===C<C≡C解析Li+的电子层数最少,所以离子半径最小,其余三种离子的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,所以O2->F->Na+>Li+,A错误;稀有气体元素的第一电离能随电子层数的增多而减小,所以He>Ne>Ar,B错误;甲烷分子为正四面体形,键角是109°28′,水为V形分子,键角是105°,二氧化碳为直线形分子,键角为180°,所以二氧化碳分子中的键角最大,C错误;键长:C—C>C===C>C≡C,所以键能:C—C<C===C<C≡C,D正确。
第2课时共价键的键参数等电子原理▍课标要求▍能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
要点一键参数——键能、键长与键角1.键参数概念意义键能气态基态原子形成1 mol化学键的键能越大,键越,越不易键长形成共价键的两个原子之间的键长越短,键能,键越键角两个共价键之间的夹角表明共价键有,决定分子的空间构型思考1:如何比较不同分子中相同类型共价键的键能的大小?要点二等电子原理思考2:根据所学知识和等电子原理,试举出几种等电子体。
考点一键参数意义及应用1.键能的应用(1)判断共价键的稳定性。
共价键的键能越大,共价键越牢固。
原子间形成共价键时,原子轨道重叠程度越大,体系能量降低越多,释放能量越多。
(2)判断分子的稳定性。
一般来说,结构相似的分子,共价键的键能越大,分子越稳定。
(3)判断物质反应活性的大小。
H—F键、O—H键、N—H键的键能依次是568 kJ/mol、462.8 kJ/mol、390.8 kJ/mol,N—H键、O—H键、H—F键键能依次增大,形成这些键时放出的能量依次增多,化学键稳定性依次增强,所以N2、O2、F2与H2的反应的难易程度为由难到易。
(4)利用键能计算反应热。
键能与反应热的关系为ΔH=E(反应物总键能)-E(生成物总键能)。
若反应物总键能>生成物总键能即ΔH>0,则反应吸热;若反应物总键能<生成物总键能即ΔH<0,则反应放热。
2.键长的影响因素及意义(1)影响因素影响共价键键长的因素是成键原子的半径。
原子半径越小,键长越短。
例如,H—H键的键长是0.74×10-10m,Cl—Cl键的键长是1.98×10-10m。
(2)意义一般来说,形成共价键的键长越短,则键能越大,共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。
如HF、HCl、HBr、HI中,H—F键、H—Cl键、H—Br键、H—I键的键长逐渐增大,键的稳定性逐渐减弱,从HF、HCl、HBr到HI,分子越来越不稳定;无氧酸水溶液酸性:HF<HCl<HBr<HI;同理,氧族元素氢化物的稳定性:H2O>H2S>H2Se>H2Te,而水溶液的酸性:H2S<H2Se<H2Te。