高中化学选修Ⅲ第2章§2-1.docVIP

第二章 分子结构与性质 §2-1 共价键 【学习目标】 1．理解共价键的本质和特征，知道共价键的主要类型σ键和π键，理解键参数——键能、键长、键角对分子结构和性质的影响，并以此说明简单分子的某些性质。 2．理解“等电子原理”的含义，能举例说明“等电子原理”的应用。 3．在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的角度解释、预测分子的某些性质。 【学习重点】 1．σ键和π键的特征和性质； 2．用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 【学习难点】 1．σ键和π键的特征； 2．键角 【知识梳理】 【复习提问】 在《必修Ⅱ》中学习过的化学键有哪些类型？什么是共价键？试用电子式表示H2、Cl2、HCl的形成过程。 复习小结： 共价键的本质 原子间形成共用电子对 成键条件 成键原子得失电子能力相同或差别较小（一般为同种或不同种非金属元素原子之间） 成键粒子 原子 成键性质 共用电子对对两原子核产生的电性作用 存在 非金属元素的单质（稀有气体除外）、共价化合物、某些离子化合物 一、共价键 1-1共价键的实质与特征 （1）实质：原子间形成共用电子对 （2）特征：共价键具有饱和性和方向性 a．共价键的饱和性 按共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对的电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。 共价键的饱和性决定了共价分子的组成。 例如：H原子、Cl原子都只有1个未成对电子，它们只能形成H2、Cl2或HCl分子，而不能形成H3、Cl3或H2Cl等分子。 【考点一】共价键的特征 【典例分析】 某化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构，且每2个氮原子间都有1个碳原子，分子中无C－C、C＝C和C≡C。则此化合物的化学式是 A．C6H12N4 B．C4H8N4 C．C6H10N4 D．C6H8N4 【变式练习1】 （1）写出8O、7N的价层电子排布图，指出它们在与H原子结合时，为什么形成H2O、NH3分子，而不是H3O、NH4分子？ （2）下列化学式及结构式中成键情况不合理的是 A．CH3N： B．CH2SeO： C．CH4S： D．CH4Si： b．共价键的方向性 共价键在形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠程度越大，电子在两原子核间出现的概率越大，即电子云密度大，对两原子核的吸引力大，形成的共价键也越牢固，能量也越低。由于原子轨道都有一定的形状，所以要取得最大程度的重叠，两个参与成键的原子轨道只有沿着轨道伸展的方向进行重叠，导致共价键必然具有方向性。 共价键的方向性决定了分子的空间构型。 例如：H原子在与Cl原子形成共价键时，由于Cl原子未成对电子是3p电子（3px或、3py、3pz），因而H原子只能沿着x轴（或y轴、z轴）方向靠近Cl原子。 1-2共价键的类型 （1）σ键 a．含义：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫σ键。 例如：H原子形成H2分子过程： b．种类：s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键 例如：H原子与Cl原子形成HCl分子过程，H－Cl属于s-pσ键。 而Cl原子与Cl原子形成Cl2分子，Cl－Cl属于p-pσ键。 c．特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云图形不变，共价键不会被破坏，这种特征称为“轴对称”。 （2）π键 a．含义：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。 例如：未成对的p电子形成p-pπ键。 b．种类：只有p-pπ键 c．特征： ①形成π键的电子云重叠程度比σ键小，没有σ键牢固，比较容易断裂，活动性高，是化学反应的积极参与者。 ②每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成的平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，π键的这种特征称为“镜像对称”。因而π键不能旋转，旋转时π键被破坏。 d．π键的存在：π键通常存在于双键或三键中。 σ键和π键总称价键轨道。 【方法引领】σ键和π键的存在规律 原子在形成共价键时，首先形成σ键，只有在形成σ键后，才能形成π键。即共价键必然包含有σ键。 σ键成单键；π键成双键、三键。 共价单键为σ键；共价双键中有1个σ键、1个π键；共价三键中有1个σ键、2个π键。 例如：N2的结构式为N≡N，N2分子的共价键是三键（1个p-pσ键，2个p-pπ键，如下图所示） 【思考】 下图为乙烷、乙烯