22共价键概述.pptx

第二章第二章 分子结构分子结构Molecular strcture 共价键的形成第二节 共价键原子之间通过原子轨道的重叠（共用电子对）所形成的相互作用，叫做共价键。共价键的表示方法：结构式一根短线来表示一对共用电子对，如：HH、HCl、OCO等共价键形成的化合物是共价化合物不同的非金属元素的原子间形成的化合物一般都是共价化合物。H2O、H2、O2共价化合物（二）价键理论价键理论又称电子配对法1.电子配对原理具有自旋相反的成单电子的原子相互接近时，原子轨道叠，核间电子云密度增大，形成稳定的化学键。一个原子有几个未成对的电子，就能与几个自旋相反的电子配对成键。第二节 共价键分析下列物质中共价键的形成分析下列物质中共价键的形成F2、NH3、H2O （二）价键理论2.最大重叠原理形成共价键的原子轨道重叠越多，核间电子云的密度越大，形成的共价键越牢固。原子轨道尽可能采取最大重叠的方向形成共价键。第二节 共价键第二节 共价键 （三）共价键的类型 键按成键重叠方式：键第二节 共价键 1.键：原子轨道沿键轴（成键核间连线，设为x轴）以“头碰头”方式进行重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布。如s-s、s-px 和px-px 轨道重叠。第二节 共价键 键的特点：键的特点：沿着对称轴分布，可以任意旋转；重叠程度大，较稳定，不易断裂，化学活性小，可以独立存在于两原子之间。第二节 共价键 2.键 两个原子的原子轨道沿着键轴方向以“肩并肩”的方式发生重叠。第二节 共价键 键特点：键特点：不能绕着键轴任意旋转，重叠程度较小，不稳定，化学反应中易断裂。分析N2如何形成共价键？N N第二节 共价键N的核外电子排布式：1s22s23p3N2分子中的共价叁键，两个N原子以一个键和两个键结合，N2分子的结构可表示为NN。第二节 共价键结论：结论：原子轨道重叠形成共价键时，首先以“头碰头”最大程度重叠产生键，其次以“肩并肩”侧面重叠形成键。键可以单独存在，而键不能单独存在，只能与键共存于双键或叁键中。稳定性是键键 键键分析分析NH4+中的化学键中的化学键H+N:HHH.HN:HHH.+氨分子中氮原子的最外电子层上有一对未与其他原子共用的电子，这对电子称为孤对电子第二节 共价键（四）配位键 共价键形成时，共用电子对仅由一个原子单独提供，这样形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键的形成条件：配位键的形成条件：提供共用电子对的原子价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子价电子层有空轨道。配位键的表示方法A(配位原子配位原子)B(中心原子中心原子)提供孤对电子提供孤对电子提供空轨道提供空轨道第二节 共价键（五）共价键的特点 1.共价键的饱和性共价键的饱和性 一个电子与另一个电子配对后，就不能再与其它原子的电子配对。例如，氢原子只有一个未成对电子，只能形成一个共价键。稀有气体原子没有未成对电子，原子间不能成键，常以单原子的形式存在。第二节 共价键 2.共价键的方向性 共价键形成时，成键电子的原子轨道重叠程度越大，共价键越稳定。s轨道球形对称，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。原子轨道的伸展方向和最大重叠原理决定了共价键具有方向性。第二节 共价键HCl分子的形成，以（a）的方式重叠为有效成键：价键理论价键理论又称电子配对法1.电子配对原理具有自旋相反的成单电子的原子相互接近时，原子轨道叠，核间电子云密度增大，形成稳定的化学键。一个原子有几个未成对的电子，就能与几个自旋相反的电子配对成键。知识回顾价键理论2.最大重叠原理形成共价键的原子轨道重叠越多，核间电子云的密度越大，形成的共价键越牢固。原子轨道尽可能采取最大重叠的方向形成共价键。知识回顾思考：不同的分子为什么有不同的结构？二、杂化轨道理论价键理论说明了共价键的形成，解释了共价键的方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型却遇到困难。鲍林和斯莱脱在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论。Linus Pauling （一）杂化轨道理论要点原子在形成分子时，同一原子中能量相近能量相近的不同原子轨道相互混合，组合成一组新的原子轨道新的原子轨道，称为杂化轨道。轨道重新组合的过程称为轨道重新组合的过程称为杂化杂化。（一）杂化轨道理论要点注意！注意！杂化轨道的数目数目等于参加杂化的原子轨道的总数。杂化轨道的成键能力增强：杂化轨道的成键能力增强：杂化后的轨道形状发生改变，一端突出肥大，因此，形成共价键时重叠程度增大，共价键更稳定。（二）杂化轨道的类型1.sp1.sp杂化杂化2.sp2.sp2 2杂化杂化 3.sp3.sp3 3杂化杂化 4.4.不等性杂化不等性杂化 1.sp杂化 以BeCl2分子的形成为例：（Be:1s2 2s2）2.sp2杂化：以BF3分子的形成为例。（B:2s22p1）3.sp3杂化 以CH4分子的形成为例：（C:2s22p2）spsp3 3等性杂化等性杂化 CHCH4 4分子的空间构型分子的空间构型以上所讨论的每种杂化形成的杂化轨道都是完全相同以上所讨论的每种杂化形成的杂化轨道都是完全相同的，称的，称等性杂化。等性杂化。4.sp3不等性杂化 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都属于sp3不等性杂化。O O原子的原子的spsp3 3不等性杂化不等性杂化N:HHH.第二节 共价键4.sp3不等性杂化 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都属于sp3不等性杂化。H H2 2O O分子的空间构型分子的空间构型第二节 共价键sp3不等性杂化不等性杂化NH3NH3分子的空间构型分子的空间构型 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都属于sp3不等性杂化。三、共价键参数（一）键长 键长是成键原子核间的平均距离，单位常用pm（皮米）。共价键的键长越小，共价键越强，形成的共价键就越牢固。相同原子间的键长顺序是：单键双键叁键。能够表征共价键性质的物理量称为共价键参数共价键参数。共价键参数主要有键能、键长、键角。例：CC键长为154 pm；CC键长为134pm；CC键长为120 pm 第二节 共价键 （二）键能（二）键能 键能是衡量化学键强弱的物理量，常用单位是kJ/mol。在298K、101.3kPa下，将1mol气态分子AB解离成气态基态原子A和B所需要的能量称为键解离能。第二节 共价键一些双原子分子的键能和某些键的平均键能 键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子就越稳定。键能大小顺序为叁键双键单键。第二节 共价键 （三）键角 键角是分子中共价键之间的夹角，是决定分子几何构型的主要参数。根据分子中的键角和键长可确定分子的空间构型。四、分子晶体和原子晶体晶体按其结构微粒和作用力的不同可以分晶体按其结构微粒和作用力的不同可以分金属晶体离子晶体分子晶体原子晶体（一）分子晶体 晶格点是分子。非金属单质和某些化合物在降温凝聚时都能形成分子晶体。特点：特点：此类晶体的熔点低、硬度小、挥发性较大，常温常压下呈气态或液态。固态或熔融状态下均不导电，其溶解遵守“相似相溶”原理。例如：O2、CO2是气体，乙醇、醋酸是液体。（二）原子晶体 晶格点是原子，原子间以共价键相结合，形成空间立体网状结构，破坏这类化学键需要消耗较多的能量。特点：特点：熔点和沸点很高，硬度很大。一般不导电、不导热、溶解性差。多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。在原子晶体中不存在单个的小分子，整个晶体看作是一个巨型分子。第三节 分子间作用力和氢键一、分子的极性 根据共价分子中正、负电荷重心是否重合，将分子分为极性分子和非极性分子。正、负电荷重心不重合的分子称为极性分子；正、负电荷重心重合的分子称为非极性分子。双原子分子双原子分子双原子分子双原子分子极性键极性键非极性键非极性键极性分子极性分子HClHCl，COCO，NONO非极性分子非极性分子H H2 2，O O2 2，N N2 2分子极性与键的极性一致多原子分子多原子分子多原子分子多原子分子都是非极性键都是非极性键有极性键有极性键几何结构对称几何结构对称几何结构不对称几何结构不对称非极性分子如：非极性分子如：COCO2 2，CHCH4 4极性分子如：极性分子如：NHNH3 3，H H2 2O O非极性分子非极性分子P P4 4，C C6060CO2H2ONH3CH4 二、分子间作用力1873年荷兰物理学家范德华提出了分子间存在着作用力，由此分子间作用力也称为范德华力范德华力。分子间作用力根据产生的原因和特点，可以分为取向力、诱导力和色散力。分子间作用之于力的特点：分子间作用之于力的特点：1.是静电引力，作用能比化学键小 12个数量级；2.作用范围只有几十到几百pm；3.不具有方向性和饱和性；4.大多数分子以色散力为主。荷兰物理学家范德华荷兰物理学家范德华第三节 分子间作用力和氢键（一）取向力 极性分子相互接近时，两极因电性的同性相斥、异性相吸，使分子发生相对转动，称之为取向。极性分子的固有偶极而产生的相 互作用力，称为取向力。第三节 分子间作用力和氢键 （二）诱导力 极性分子和非极性分子相互作用力。第三节 分子间作用力和氢键 （三）色散力 非极性分子瞬间偶极而产生的相互作用力。色散力存在于所有分子之间，并且是一种主要的作用力。结论：结论：非极性分子之间，只有色散力；极性分子与非极性分子之间，既有诱导力也有色散力；而极性分子与极性分子之间，存在着取向力、诱导力和色散力。第三节 分子间作用力和氢键 结论：结论：结构相似的同系列物质，相对分子量越大，分子间作用力越强。卤素单质的熔点和沸点卤素单质的熔点和沸点卤素单质 F2Cl2Br2I2分子量3871160254熔点/-219.6-101-7.2113.5沸点/-188.1-34.658.78184.4 三、氢键三、氢键HF、NH3、H2O的沸点比同族氢化物反常的高，表明它们分子间存在着另一种特殊的作用力，这种作用力就是氢键。氢键的形成凡和非金属性很强的原子（N、O、F）形成共价键的氢原子还可以与另一个电负性大、半径小且外层有孤对电子的Y原子相互作用，这种相互作用称为氢键。XHY形成条件须有“HX”X-电负性大、半径小，与氢原子形成共价键 Y原子半径很小且吸引电子能力强（N、O、F）外层有孤对电子，与氢形成氢键（一）氢键的形成（一）氢键的形成 X-电负性大、半径小，与氢原子形成共价键 Y-电负性大、半径小，外层有孤对电子，与氢形成氢键 氢键的表示：XHY X，Y=F、O、N（虚线所示为氢键）H H2 2O O分子间氢键分子间氢键 氢键的特点氢键的特点:1.氢键的键能化学键弱得多，一般在42 kJmol-1 下，它比但比分子间作用力强。2.氢键具有饱和性和方向性。饱和性是共价键H原子通常只能形成1个氢键；方向性是以H原子为中心的3个原子XHY尽可能在一条直线上。因此，氢键看作是较强的、有方向性和饱和性的因此，氢键看作是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用力。分子间作用力。（二）氢键的类型 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种。水分子间、HF分子间或HF与水分子间形成的都是分子间氢键。邻硝基苯酚可以形成分子内氢键。HFHFHFHFHFHF（三）氢键对物质物理性质的影响1.对物质的熔点和沸点的影响：对物质的熔点和沸点的影响：分子间形成氢键，一般沸点和熔点升高。分子内形成氢键，一般沸点和熔点降低。2.对物质溶解度的影响：对物质溶解度的影响：溶质和溶剂间形成氢键，可使溶解度增大例：氨气极易溶于水，乙醇、甘油可以与水以任意比例互溶学学 习习 小小 结结 （一）化学键（一）化学键 1.离子键 2.共价键 3.晶体：离子晶体、分子晶体和原子晶体 （二）共价键理论（二）共价键理论 1.现代价键理论 2.杂化轨道理论 （三）分子间作用力（三）分子间作用力 1.取向力、诱导力和色散力。2.氢键67 谢谢观看！谢谢观看！