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知识讲解 共价键分子的立体结构 提高.doc

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知识讲解 共价键分子的立体结构 提高.doc


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共价键 分子的立体编稿:宋杰 审稿:于冬梅 【学习目标】 1、认识共价键的主要类型σ键和π键;会用电子式表示共价键的形成;理解共价键的形成条件及其本质; 2、认识键能、键长、键角等概念,能用它们说明简单分子的某些性质;认识等电子原理,了解其应用。 3、认识共价分子立体结构的多样性和复杂性;初步认识价层电子对互斥模型,能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构; 4、认识杂化轨道理论的要点,进一步了解有机化合物中碳的成键特征,能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型,培养分析、归纳、综合的能力和空间想象能力;了解配位键、配位化合物的概念及表示方法。 【要点梳理】 【高清课堂:分子结构与性质#分子结构与性质】 要点一:共价键 1、共价键的实质:共用电子对与原子核之间的静电作用使原子结合起来 说明:原子之间通过核间高概率出现的共用电子对所产生的强烈相互作用 2、共价键形成过程的表示方法 说明:由于在化学反应中,一般是原子的最外层电子发生变化,所以,为了简便起见,我们可以在元素符周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子。这种式子叫做电子式 例如: 说明:注意书写分子的电子式和分子形成过程的电子式的区别。 要点诠释:电子式的书写常见错误归纳 (1)漏写没有参加成键的电子对 (2)漏写或多加[ ]及错写电荷数 (3)漏标离子所带的电荷数或与化合价混淆 (4)将相同离子错误合并 (5)电子式中微粒排列错误 (6)电子(电子对)排列错误 (7)用电子式表示形成过程时错误 化学方程式中的反应物与生成物之间用“=”连接,而不用“→”连接。 3、共价键的特征 ⑴饱和性:是指每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的,因为共价键是有原子轨道重叠和共用电子形成的,而每个原子能提供的轨道和成单电子数目是一定的。 例如:当两个H原子结合成H2分子后,不可能再结合第三个H原子形成“H3分子”。同样,甲烷的化学式是CH4,说明碳原子最多能与四个氢原子结合。这些事实说明,形成共价键时,每个原子有一个最大的成键数,每个原子能结合其他原子的数目不是任意的。 ⑵方向性:是指一个原子与周围原子形成的共价键具有一定的方向,角度。这是由于原子轨道(S轨道除外)有一定的方向性,它和相邻原子的轨道重叠要满足最大重叠原理。 说明:共价键的方向性使共价分子都具有一定的空间构型。例如,在硫原子和氢原子结合生成H2S分子时,因为硫原子的最外层两个不成对的3p电子的电子云互成直角,氢原子的1s电子云要沿着直角的方向跟3p电子云重叠,这样H2S分子中两个共价键的夹角应接近90度。 4、共价键的类型 (1)σ键:(以“头碰头”重叠形式) a、特征:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键的图形不变,轴对称图形。 b、种类:s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 (2)π键:(以“肩并肩”重叠形式) 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为镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜像对称。 说明:a、σ键比π键强度大,π键易断裂。例如:烯烃比烷烃活泼。 b、只有当两原子之间形成重键的时候才会出现π键;原子间多重健中只有一个σ键其它均为π键。 5、共价键的形成条件 一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。 如非金属气态氢化物、水、酸、非金属氧化物等物质中的元素都以共价键结合。 共价键存在于非金属单质、共价化合物中,也可存在于离子化合物中(例如,氢氧化钠、过氧化钠、硫酸钾等)。 说明: ①电负性相同或相差很小的非金属元素原子之间形成共价键。 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。 【高清课堂:分子结构与性质#键参数】要点二:键参数 1、键能:气态基态原子形成1mol化学键所释放出的最低能量。通常取正值。单位:kJ/mol 说明:键能越大,形成化学键放出的能量越大,化学键越稳定;含有该化学键的分子越稳定。 例如:氢化物的稳定性HF>HCl>HBr>HI 2、键长:形成共价键的两原子间的核间距。单位:1pm(1pm=10-12m) 说明:键长越短,共价键越牢固,形成的物质越稳定 3、键角:多原子分子中的两个共价键之间的夹角。 例如:CO2 结构为O=C=O,键角为180°;为直线形分子。 H2O 键角105°;V形 CH4 键角109°28′;正四面体 注意: 键能、键长、键角是共价键的三个参数 键能、键长决定了共价键的稳定性;键长、键角决定了分子的空间构型。 要点诠释:共价键强弱的判断规律 1、电子云的重叠程度不同键的强弱不同。例如:σ键比π键强度大。 2、原子间共用电子对越多,共价键越强。例如:碳碳键的键能乙烷为348 kJ/mol,乙烯是 615 kJ/mol,乙炔是837 kJ/mol。 3、成键原子半径之和越小,共价键越强。例如:已知r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I),所以有下列共价键的大小关系:H—F>H—Cl>H—Br>H—I 要点三:等电子原理 等电子体概念:原子数相同,价电子数也相同的微粒(等电子体结构相似、性质相似)。 如:CO和N2,CH4和NH4+ 要点四、常见多原子分子的立体结构: 原子数目 化学式 分子结构 键角 中心原子 3 CH2O 直线形 V形 180° 无孤对电子 CH4 NH3 CH2O CO2 H2O ABn 立体结构 范例 n=2 直线形 CO2 n=3 平面三角形 CH2O n=4 正四面体形 CH4 105° 有孤对电子 4 CH2O 平面三角形 120° 无孤对NH3 三角锥形 107° 有孤对电子 5 CH4 正四面体形 109°28′ 无孤对电子 【小结】同为三原子分子或四原子分子,分子的空间构型不同。所以多原子分子的立体结构不但与所连原子数目有关,还与其他因素(比如中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目)有关 【高清课堂:分子结构与性质#价层电子对互斥模型】要点五、价层电子对互斥模型: 用中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目,预测分子的立体结构 价层电子对互斥模型认为分子的立体结构是由于分子中的价电子对(成键电子对和孤对电子对)相互排斥的结果。中心原子价层电子对(包括成键电子对和未成键的孤对电子对)的互相排斥作用,使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型,即分子尽可能采取对称的空间构型 这种模型把分子分为两类: 1、中心原子上的价电子都用于形成共价键(中心原子无孤对电子) 中心原子无孤对电子,分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥,且作用力相同,分子的空间构型以中心原子为中心呈对称分布。如CO2、CH2O、CH4、HCN等分子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测: 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。 中心原子上有孤对电子,分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥、成键电子对与孤对

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