第 2 章 化学键与分子结构 (1)

第一节共价键发展目标体系构建1。

能从微观角度分析形成共价键的粒子、类型，能辨识物质中含有的共价键的类型及成键方式，了解键能、键长及键角对物质性质的影响。

2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立判断σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。

一、共价键1．共价键的概念和特征原子间通过共用电子对所形成的相互作用。

微点拨：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。

2．共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类）(1）σ键形成由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成类型s－s型s－p型p－p型特征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，这种特征称为轴对称(2)π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p－p π键特征π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像,这种特征称为镜面对称；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂（3)判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键;共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成。

二、键参数——键能、键长与键角1．键能（1）键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。

键能的单位是kJ·mol－1.键能通常是298。

15_K、101_kPa条件下的标准值。

例如，H—H的键能为436。

0 kJ·mol—1。

(2）下表中是H-X的键能数据①若使2 mol H—Cl断裂为气态原子,则发生的能量变化是吸收863.6_kJ的能量。

②表中共价键最难断裂的是H—F,最易断裂的是H-I。

③由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱,即HF分子最稳定,最难分解，HI分子最不稳定，最易分解。

2．键长（1)键长是构成化学键的两个原子的核间距，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。

第二章分子结构与性质第一节共价键共价键是指两个原子通过共用电子对来结合在一起的化学键。

在分子化合物中，共价键是最常见的键类型，它对于分子的结构和性质起着决定性的作用。

一、共价键的形成共价键的形成是由于原子之间存在着相互吸引力，这种相互吸引力是由于原子之间互相排斥的静电力降低而产生的。

具体来说，当两个原子靠近到一定距离时，它们的外层电子会发生重叠，从而形成一个电子对。

这个电子对同时属于两个原子，使得两个原子之间形成了一个共享电子对的区域，即共价键。

共价键的形成是一种动态的过程。

在共价键形成的过程中，原子的电子云发生了重新排布，电子从原子的一个轨道转移到另一个轨道，从而形成了共价键。

在共价键形成后，原子成为了一个整体，形成了一个稳定的分子结构。

二、共价键的性质共价键具有一些特殊的性质，这些性质决定了共价键的稳定性和键能。

1.共价键的稳定性共价键的稳定性取决于原子之间的相互作用力的强弱。

一般来说，原子的价电子数越多，形成共价键的能力越强。

也就是说，原子的电负性越大，形成的共价键越稳定。

此外，共价键的稳定性还受到原子之间的距离的影响。

在共价键中，原子之间的距离越近，共价键越稳定。

2.共价键的键能共价键的强度可以用键能来表示。

键能是指在断裂共价键时需要输入的能量的大小。

键能的大小取决于共享电子对的稳定性。

一般来说，共价键的键能越大，其共享电子对越稳定，键越难被断裂。

共价键的键能可以通过一定的实验方法（如光合成实验）来测定。

三、共价键的类型根据共享电子对的数目和电子云的排布形式，共价键可以分为单键、双键和三键。

1.单键单键是由两个原子共享一个电子对形成的。

单键的键能较低，容易被断裂。

常见的单键有C—C键、C—H键等。

单键也是化学反应中最常见的键类型。

2.双键双键是由两个原子共享两个电子对形成的。

双键的键能比单键高，比较稳定。

常见的双键有C=C键、O=O键等。

3.三键三键是由两个原子共享三个电子对形成的。

三键的键能最高，非常稳定。

分子结构和化学键分子结构和化学键是化学中两个重要的概念。

分子结构描述了分子中原子的相对位置和连接方式，而化学键则是连接原子的力。

一、分子结构分子结构是描述分子中原子相对位置和连接方式的方式。

目前最常用的描述方法是路易斯结构和空间结构。

1. 路易斯结构路易斯结构由美国化学家吉尔伯特·路易斯提出，采用简单的点和线表示原子和电子。

在路易斯结构中，原子通过化学键连接，而电子以点的形式表示，用于补充原子的电子。

例如，氨分子（NH3）的路易斯结构中，一个氮原子和三个氢原子通过共价键连接在一起，氮原子周围有一个孤对电子。

2. 空间结构空间结构是描述分子三维形状的方法。

根据VSEPR理论（分子形状理论），分子的最稳定状态是使电子对排斥最小的状态。

根据电子对的排列情况，分子的形状可以分为线性、角形、平面三角形、四面体等多种形式。

二、化学键化学键是连接原子的力，可以分为离子键、共价键和金属键等不同类型。

1. 离子键离子键是由离子之间的电荷吸引力形成的。

当一个原子失去一个或多个电子时，形成正离子；当一个原子获得一个或多个电子时，形成负离子。

正离子和负离子之间发生静电作用，形成离子键。

例如，氯化钠（NaCl）中，钠离子失去一个电子形成正离子（Na+），氯原子获得一个电子形成负离子（Cl-），通过电荷吸引力形成离子键。

2. 共价键共价键是由共享电子形成的。

在共价键中，原子通过共享电子对相互连接。

共有单电子对形成单键，共享两对电子形成双键，共享三对电子形成三键。

例如，氢气（H2）中，两个氢原子通过共享一个电子对形成一个共价键。

3. 金属键金属键是金属原子之间的电子云形成的强力。

金属结构中，金属原子失去价层的一个或多个电子，形成阳离子，而这些电子形成了电子云，使金属原子之间产生强烈的吸引力。

金属键是金属物质特有的键。

总结：分子结构和化学键是化学中重要的概念。

分子结构描述了分子中原子的相对位置和连接方式，常用路易斯结构和空间结构表示。

第二章共价键理论和分子结构两个或多个原子之所以能结合在一起形成稳定的分子（或晶体），是因为原子之间存在着某种强烈的相互作用，即化学键。

因此，化学所关心的就是化学键。

典型的化学键可归纳为共价键、离子键和金属键等三种，广义的化学键还包括范德华力（Van der Waals）和氢键。

其中，较主要的是共价键，因绝大多数分子，尤其是种类繁多的有机分子都含有共价键。

研究共价键的理论主要有价键（Valence bond，即VB）理论和分子轨道（Molecular orbital，即MO）理论，两者都是在20世纪30年代通过量子力学对H2分子的近似处理方法发展起来，其中，价键理论很重视化学图像，而MO理论中的分子轨道更具普遍的数学形式，因此，两者各有所长，有些概念和理念已相互采用。

又因MO理论能解释价键理论不能解释的一些实验现象，且较易程序化，故随着计算机的发展，已成为当今研究化学键理论的主流方法。

本章着重讨论MO理论及其在分子结构中的应用。

§2.1 价键理论要点价键理论强调电子配对，其要点如下：（1）原子A和原子B各有一未成对电子，且自旋相反，则可配对形成共价键。

若A和B原子各有两个或三个未成对电子，则可两两配对形成共价双键和共价三键。

若A原子有两个未成对电子而B原子只有一个，则A原子和两个B原子形成AB2型分子。

（2）两个原子的未成对电子配对后，就不能和第三个原子的单电子配对，即共价键具有饱和性。

（3）两个原子间的电子云重叠越多，所形成的共价键越稳定，这就是电子云的最大重叠原理，表明共价键具有方向性。

尽管价键理论可解释共价键的饱和性和方向性，但还是有些实验现象不能自然地解释。

如O原子的基组态为1s22s22p4，有两个未成对电子，当O原子结合形成O2后，O2分子中应不再有未成对电子，但磁化率测定结果表明O2是顺磁性的，即其分子中有单电子存在。

又如，C 原子的基组态为1s 22s 22p 2，也有两个未成对电子，与O 原子应形成双键，但按照CO 分子的键长及键能数据与有机物中的C -O 单键和C=O 双键比较结果（见表1），CO 中C 与O 应该是以叁键相结合。

第2章化学键与分子结构第2章化学键与分子结构习题一、思考题1.什么叫共价键的饱和性和方向性？为什么共价键具有饱和性和方向性，而离子键无饱和性和方向性？2.举例说明什么是σ键，什么是π键？它们有哪些不同？3.价键理论和分子轨道理论的基本要点是什么？4.s、p原子轨道主要形成哪几种类型的杂化轨道？中心原子利用上述杂化轨道成键时，其分子构型如何？5.实验测定BF3为平面三角形，而[BF4]－为正四面体形。

试用杂化轨道的概念说明在BF3和[BF4]－中硼的杂化轨道类型有何不同？6.试用分子轨道表示式写出O2+的电子构型。

7.分子间力有几种？各种力产生的原因是什么？试举例说明极性分子之间、极性分子和非极性分子之间以及非极性分子之间的分子间力。

在大多数分子中以哪一种分子间力为主？8.何为极性分子和非极性分子？分子的极性与化学键的极性有何联系？9.分子间力的大小对物质的物理性质有何影响？10.什么叫做氢键？哪些分子间易形成氢键？形成氢键对物质的性质有哪些影响？11.氢键与化学键有何区别？与一般分子间力有何区别？12.下列各化合物中分子间有氢键的有哪几种？C2H6，NH3，C2H5OH，H3BO3，CH4。

13.写出下列物质的晶体类型：SO2，SiC，HF，KCl，MgO。

14.晶体有几种类型？确定晶体类型的主要因素是什么？各种类型晶体的性质有何不同？15.根据下列物质的性质，判断它们是属于何种类型的晶体。

（1）CaCO3晶体的硬度高，在1173K时尚未熔融就已分解。

（2）B的硬度极高，熔点为2573K，导电性很差。

（3）SnCl4熔点为240K，沸点为387K16.要使BaF2，F2，Ba，Si晶体熔融，需分别克服何种作用力？二、是非题（对的在括号内填“√”号，错的填“×”号）1.共价键的重叠类型有σ键π键两种。

（）2.NH3和BF3都是4原子分子，所以二者空间构型相同。

（）3.He2的分子轨道表示式为（σ1s)2（σ1s*)2。

化学键与分⼦结构习题第2章化学键与分⼦结构习题1．选择题2-1.下列关于化学键的描述正确的是……………………………………………………( )(A) 原⼦与原⼦之间的相互作⽤； (B) 分⼦之间的⼀种相互作⽤；(C) 相邻原⼦之间的强烈相互作⽤； (D) 相邻分⼦之间的强烈相互作⽤； 2-2.下列各组卤化物中，化学键的离⼦性依次增强的是………………………… ( )(A) KI ，KBr ，KCl ，KF (B) NaF ，NaCl ，NaBr ，NaI(C) RbBr ，RbI ，RbF ，KCl (D) KCl ，NaF ，C s I ，RbBr2-3.下列各组分⼦或离⼦中，中⼼原⼦都采⽤sp 3杂化轨道成键且构型⼜都为⾓形的是………………………………………………………………………………………… ( )(A) OF 2、ClO 2﹣、NH 2﹣ (B) NCl 3、PO 43﹣ (C) SO 2、NO 3﹣ (D) BeCl 2、CO 2 2-4.下列分⼦或离⼦中，键⾓最⼩的是…………………………………………………( )(A) HgCl 2 (B) H 2O (C) NH 3 (D) CH 42-5.下列化学键中，极性最弱的是………………………………………………………（）(A) H —F (B)H —O (C) O —F (D) C —F2-6.下列氟化物分⼦中，分⼦的偶极矩不为0的是…………………………………（）(A) PF 5 (B) BF 3 (C) IF 5 (D) XeF 42-7.下列分⼦或离⼦中，键⾓最⼤的是…………………………………………………（）(A) XeF 2 (B) NCl 3 (C)-23CO (D)4PCl2-8.下列各体系中，溶质和溶剂分⼦之间，三种范德华⼒和氢键都存在的是…（）(A) I 2的CCl 4溶液(B) I 2的酒精溶液 (C) 酒精的⽔溶液 (D) CH 3Cl 的CCl 4溶液2-9.下列分⼦中，磁矩不为0的是………………………………………………………（）(A) PF 5 (B) ClF 3 (C) ClO 2 (D) XeF 42-10.为确定分⼦式为XY 2的共价分⼦是直线形还是⾓形的，最好要测定它的（）(A)与另⼀个化合物的反应性能(B) 偶极矩 (C) 键能 (D) 离⼦性百分数2-11.下列分⼦中C 与O 之间键长最短的是……………………………………………（）(A) CO (B) CO 2 (C) CH 3OH (D) CH 3COOH2-12.下列各组原⼦轨道中不能重叠成键的是……………………………………（）(A) p x–p x (B) p x–p y(C) s–p x(D) s–p z2-13.下列说法中正确的是……………………………………………………………（）(A) BCl3分⼦和B—Cl键都是⾮极性的(B) BCl3分⼦和B—Cl键都是极性的(C) BCl3分⼦是极性分⼦，⽽B—Cl键是⾮极性键(D) BCl3分⼦是⾮极性分⼦，⽽B—Cl键是极性键2-14.下列分⼦或离⼦中键级由⼤到⼩的是……………………………………( )(A) O2＞N2＞F2＞O2+ (B) O2＞O2+＞F2＞N2(C) O2＞N2＞O2+＞F2 (D) N2＞O2+＞O2＞F22-15.下列关于分⼦间⼒的说法正确的是……………………………………… ( )(A)分⼦量⼤的分⼦型物质的沸点⼀定⾼；(B)⼤多数含氢化合物中都存在氢键；(C)极性分⼦间仅存在取向⼒；(D)⾊散⼒存在于所有相邻分⼦间。

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。

第二章分子结构与性质第一节共价键基础讲解（第一课时）学习过程[引入]NaCl、HCl的形成过程前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？例：H2的形成结论1、共价键是常见化学键之一，它是指其本质是成键原子相互接近时，——————发生重叠，————方向相反的————电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低2形成条件⑴——————————————————⑵————————————————⑶————————————————3成键原因：4类型；㈠根据电子云重叠情况分类1、δ键：（以“”重叠形式）a、特征：b、种类：S-S δ键、 S-P δ键、 P-Pδ键P电子和P电子除能形成δ键外，还能形成π键2、π键[讲解]a.特征：每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果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。

3、δ键和π键比较①重叠方式：δ键：；π键：②δ键比π键的强度较大成键电子：δ键s-s、、π键δ键成键π键成键或键4、判断δ键和π键的一般规律是：共价单键是键；而共价双键中有个δ键，共价三键中有个δ键，其余为π键。

㈡根据电子云是否偏移分类5．共价键的特征：性、性6 共价键的存在7 共价化合物[小结]【案例练习】1、下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是（）A．H2S和Na2O2 B．H2O2和CaF2 C．NH3和N2 D．HNO3和NaCl2．对δ键的认识不正确的是（）A．δ键不属于共价键，是另一种化学键B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同3、乙烯分子中C-C之间有个σ键，个π键。

乙烯易发生加成反应是因为分子中C-C之间的一个键易断裂。

【课后作业】1、下列分子中存在π键的是（）A．H2 B．Cl2 C．N2 D．HCl2、下列说法中，正确的是A．在N2分子中，两个原子的总键能是单个键能的三倍B．N2分子中有一个σ键、两个π键C．N2分子中有两个个σ键、一个π键D．N2分子中存在一个σ键、一个π键3、下列分子中，含有非极性键的化合物的是A．H2 B．CO2 C．H2O D．C2H44、在HCl分子中，由H原子的一个轨道与Cl原子的一个轨道形成一个键；在Cl2分子中两个Cl原子以轨道形成一个键。