共價(jià)鍵 高二化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

選修二物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第1節(jié)共價(jià)鍵模型吉爾伯特·牛頓·路易斯（GilbertNewtonLewis，1875—1946年），美國化學(xué)家，美國加州大學(xué)伯克利分校教授、前伯克利化學(xué)院院長，曾41次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)提名，而他從未獲獎(jiǎng)也成為諾貝爾獎(jiǎng)歷史上的巨大爭(zhēng)議之一。路易斯是化學(xué)熱力學(xué)創(chuàng)始人之一，提出了電子對(duì)共價(jià)鍵理論、酸堿電子理論等，化學(xué)中的“路易斯結(jié)構(gòu)式”即是以其名字命名，他還在同位素分離、光化學(xué)領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)，并于1926年命名了“光子（photon）”。吉爾伯特·路易斯1875年10月25日生1891年起，他先后在內(nèi)布拉斯加大學(xué)和哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，1899年獲得哈佛化學(xué)博士學(xué)位。后去德國萊比錫大學(xué)和哥廷根大學(xué)進(jìn)修，曾在物理化學(xué)家奧斯特瓦爾德以及能斯特的指導(dǎo)下從事研究工作。1901年返回哈佛大學(xué)任教，1905-1912年在麻省理工學(xué)院任教并致力于物理化學(xué)研究，1911年成為正教授。1912年后至加利福尼亞大學(xué)伯克利分校任教，直至去世。在伯克利任教期間，路易斯培養(yǎng)、影響了眾多諾貝爾獎(jiǎng)得主，包括哈羅德·克萊頓·尤里、威廉·弗朗西斯·吉奧克、格倫·西奧多·西博格、威拉得·利比、梅爾文·卡爾文等等，使得伯克利成為世界上最重要的化學(xué)中心之一，而伯克利校園內(nèi)的“路易斯樓（LewisHall）”也是以其名字命名。1916年，路易斯和柯塞爾同時(shí)研究原子價(jià)的電子理論?？氯麪栔饕芯侩妰r(jià)鍵理論。路易斯主要研究共價(jià)鍵理論，該理論認(rèn)為，兩個(gè)(或多個(gè))原子可以相互“共有”一對(duì)或多對(duì)電子，以便達(dá)成惰性氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)，而形成共價(jià)鍵。路易斯在1916年《原子和分子》和1928年《價(jià)鍵及原子和分子的結(jié)構(gòu)》中闡述了他的共價(jià)鍵電子理論的觀點(diǎn)，并列出無機(jī)物和有機(jī)物的電子結(jié)構(gòu)式。路易斯提出的共價(jià)鍵的電子理論，基本上解釋了共價(jià)鍵的飽和性，明確了共價(jià)鍵的特點(diǎn)。共價(jià)鍵理論和電價(jià)鍵理論的建立，使得十九世紀(jì)中葉開始應(yīng)用的兩元素間的短線(即表示原子間的相互作用力或稱“化學(xué)親和力”)開始有明確的物理意義。但還沒解決共價(jià)鍵的本性問題?！净仡櫋炕貞浕瘜W(xué)必修課程中有關(guān)化學(xué)鍵的知識(shí)，回答以下幾個(gè)問題：（1）化學(xué)鍵的定義及基本分類（2）離子鍵、共價(jià)鍵的定義（3）離子化合物、共價(jià)化合物的定義[針對(duì)練習(xí)1]下列物質(zhì)只含共價(jià)鍵的是(

)A．Na2O2 B．H2OC．NH4Cl D．NaOHB一、共價(jià)鍵形成和特征1.氫分子形成(1)氫原子間距離與能量的關(guān)系：(2)為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況?2.共價(jià)鍵的本質(zhì):

高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核間的電子與兩個(gè)原子核之間的電性作用是共價(jià)鍵的本質(zhì).

如:H2是H原子間1s電子

HCl是H的1s電子與Cl的3p電子

Cl2是兩個(gè)Cl原子3p軌道上的一個(gè)電子。1.通常電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子形成的化學(xué)鍵；2.成鍵原子一般有未成對(duì)電子，用來相互配對(duì)成鍵（自旋反向）；3.成鍵原子的原子軌道在空間重疊使體系能量降低。在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊越多，電子在核間出現(xiàn)的概率大，所形成的共價(jià)鍵就牢固。3.共價(jià)鍵的形成條件4、共價(jià)鍵的特征（1）飽和性：每個(gè)原子所能形成共價(jià)鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，這稱為共價(jià)鍵的飽和性。（2）方向性：共價(jià)鍵盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，這就是共價(jià)鍵的方向性。H-H（ H2）無方向性

[針對(duì)練習(xí)2]下列說法正確的是(

)A．若把H2Ｏ分子寫成H3Ｏ分子，違背了共價(jià)鍵的飽和性B．H3O＋的存在說明共價(jià)鍵不具有飽和性C．所有共價(jià)鍵都有方向性D．兩個(gè)原子軌道發(fā)生重疊后，電子僅存在于兩核之間A“交流·研討”你已經(jīng)了解到，水分子的化學(xué)式之所以是H2O，是因?yàn)檠踉佑袃蓚€(gè)未成對(duì)電子，它們分別與氫原子的一個(gè)未成對(duì)電子配對(duì)成鍵形成水分子。那么，由氮原子構(gòu)成的氮分子的結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢？為什么氮?dú)夥浅７€(wěn)定，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)呢？二、共價(jià)鍵的類型N原子的價(jià)電子排布式：【探究】利用所學(xué)知識(shí)分析一下N2的結(jié)構(gòu)，解釋氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原因。2S2P23N原子的價(jià)電子軌道表示式：N2的結(jié)構(gòu)式：N三N原子軌道的重疊方式？↑↓↑↑↑2S2P【小結(jié)】σ鍵的成鍵特點(diǎn)：

①沿鍵軸（兩核的連線）方向

“頭碰頭”重疊成鍵

②σ鍵可以沿鍵軸旋轉(zhuǎn)；

③σ鍵較穩(wěn)定，存在于一切共價(jià)鍵中。因而，只含有σ鍵的化合物性質(zhì)是比較穩(wěn)定的（烷烴）。

1、σ鍵與π鍵（1）σ鍵：原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵?！拘〗Y(jié)】

π鍵的成鍵特點(diǎn):

①

“肩并肩”重疊成鍵；

②

電子云重疊程度不及σ鍵，較活潑；

③

π鍵必須與σ鍵共存；

④

π鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。（2）π鍵：原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵?！拘〗Y(jié)】一般說來，共價(jià)單鍵是σ鍵，共價(jià)雙鍵一般是σ+π鍵，共價(jià)叁鍵則是σ+2π鍵，所以在分子中，σ鍵是基礎(chǔ)，且任何兩個(gè)原子之間只能形成一個(gè)σ鍵。（3）σ鍵與π鍵的比較電子云形狀結(jié)構(gòu)特征強(qiáng)度存在σ鍵π鍵頭碰頭軸對(duì)稱較大單、雙、三鍵肩并肩鏡像對(duì)稱較小雙、三鍵C

[針對(duì)練習(xí)3]下列說法中不正確的是(

)A．一般σ鍵比π鍵重疊程度大，形成的共價(jià)鍵強(qiáng)B．兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí)，最多有一個(gè)σ鍵C．氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵D．N2分子中有一個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵H2HCl特征組成原子吸引共用電子對(duì)的能力共用電子對(duì)的位置成鍵原子的電性結(jié)論同種元素原子不同種元素原子相同不相同不偏向任何一個(gè)原子偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子【探究】H2分子與HCl分子中的共價(jià)鍵是否相同？H

H共用電子對(duì)無偏向共用電子對(duì)偏向Cl不顯電性相對(duì)顯正電性相對(duì)顯負(fù)電性HCl

ababH2HCl特征組成原子吸引共用電子對(duì)的能力共用電子對(duì)的位置成鍵原子的電性

結(jié)論同種元素原子不同種元素原子相同不相同不偏向任何一個(gè)原子偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子不顯電性顯電性鍵無極性鍵有極性2、非極性鍵和極性鍵（1）非極性鍵:同種非金屬元素原子間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵（共用電子對(duì)無偏向）如:H2(H-H)Cl2(Cl-Cl)N2(NN)（2）極性鍵：不同種非金屬元素原子間形成的共價(jià)鍵是極性鍵（共用電子對(duì)有偏向）如:HCl(H-Cl)H2O(H-O-H)1．（2018年全國卷）LiAlH4是有機(jī)合成中常用的還原劑，

LiAlH4中，存在_____。A．離子鍵

B．σ鍵

C．π鍵

D．氫鍵2．下列分子中，只有σ鍵沒有π鍵的是(

)A．CH4 B．N2C．CH2===CH2 D．CH≡CH3．①CH4

②NH3

③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2

⑦HCl分子中只含σ鍵的是__________，含2個(gè)π鍵的是__________，既含σ鍵，又含π鍵的是__________；只含極性鍵的是__________，只含非極性鍵的是__________，既含極性鍵又含非極性鍵的是__________。(填序號(hào))。B【當(dāng)堂檢測(cè)】A④⑤⑥①②④⑦③⑥③⑤⑥①②⑦③“聯(lián)想·質(zhì)疑”氯化氫、碘化氫的分子結(jié)構(gòu)非常相似，它們都是雙原子分子，分子中都只有一個(gè)共價(jià)鍵，但它們表現(xiàn)出來的穩(wěn)定性卻大不一樣。例如，在1000℃時(shí)，只有0.001%的氯化氫分解生成氫氣和氯氣，卻有高達(dá)33%的碘化氫分解為氫氣和單質(zhì)碘。這是為什么？三、共價(jià)鍵的參數(shù)參數(shù):描述共價(jià)鍵性質(zhì)的物理量.1.鍵能：在101.3kPa,298K條件下,斷開1molAB(g)分子中的化學(xué)鍵,使其分別變成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量.稱為A-B鍵能.用EA-B表示.[提出問題](1)鍵能是共價(jià)鍵強(qiáng)度的一種標(biāo)度，鍵能的大小與鍵的強(qiáng)度有什么關(guān)系?(2)鍵能與化學(xué)反應(yīng)的能量變化有什么聯(lián)系?怎樣利用鍵能的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)的熱效應(yīng)?規(guī)律:鍵能越大,化學(xué)鍵越牢固,由該鍵形成的分子越穩(wěn)定

共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱(1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì):化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是反應(yīng)物分子內(nèi)舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物中新化學(xué)鍵的形成。(2)化學(xué)反應(yīng)過程有能量變化:反應(yīng)物和生成物中化學(xué)鍵的強(qiáng)弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。(3)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。①放熱反應(yīng):舊鍵斷裂消耗的總能量小于新鍵形成放出的總能量。②吸熱反應(yīng):舊鍵斷裂消耗的總能量大于新鍵形成放出的總能量。(4)反應(yīng)熱(ΔH)與鍵能的關(guān)系:ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。注意:ΔH<0時(shí),為放熱反應(yīng);ΔH>0時(shí),為吸熱反應(yīng)。[針對(duì)練習(xí)4:下列事實(shí)不能用鍵能的大小來解釋的是(

)A．N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B．稀有氣體一般難發(fā)生反應(yīng)C．HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱D．F2比O2更容易與H2反應(yīng)B2.鍵長:兩個(gè)成鍵原子核間的距離.（近似認(rèn)為半徑之和）

規(guī)律:鍵長越短,化學(xué)鍵越牢固,由該鍵形成的分子越穩(wěn)定.鍵長是影響分子空間構(gòu)型的因素之一。3.共價(jià)鍵鍵能與鍵長的關(guān)系：鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。[一4.鍵角在多原子分子中,兩個(gè)化學(xué)鍵的夾角叫做鍵角。鍵角也常用于描述多原子分子的空間構(gòu)型。例如:二氧化碳分子中兩個(gè)碳氧鍵(CO)的夾角為180°,所以CO2分子呈直線形;水分子中兩個(gè)氫氧鍵(H—O)的夾角為104.5°,所以H2O分子不呈直線形而呈V形。氨分子中每兩個(gè)氮?dú)滏I(N—H)的夾角均為107.3°,所以NH3分子呈三角錐形。鍵角:

在多原子分子中兩個(gè)化學(xué)鍵之間的夾角.鍵角決定分子的空間構(gòu)型.共價(jià)鍵的參數(shù)與分子性質(zhì)的關(guān)系：[針對(duì)練習(xí)5：

在白磷(P4)分子中，4個(gè)P原子分別處在正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點(diǎn)，下列有關(guān)白磷的說法正確的是(

)A．白磷分子的鍵角為109.5°B．分子中共有4對(duì)共用電子對(duì)C．白磷分子的鍵角為60°D．分子中有6對(duì)孤電子對(duì)C【當(dāng)堂檢測(cè)】1．下列說法正確的是(

)A．鍵角決定了分子的結(jié)構(gòu)B．共價(jià)鍵鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，含該鍵的分子越穩(wěn)定C．CH4、CCl4中鍵長相等，鍵角不同D．C===C中的鍵能是C—C中的鍵能的兩倍２．氰氣的分子式為(CN)