上课用第一节共价键.ppt

第二章 分子结构与性质,第一节 共价键,复习回忆,什么是化学键？ 什么是离子键？ 什么是共价键？,化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。,填写下表:,0.9 3.0,2.1 3.0,2.5 3.5,2.1,0.9,1.0,离子,共价,写出Cl,N,O,Cr,Cu电子排布式 写出Cl,N,O,Cr,Cu电子轨道式,价键理论的要点,1.电子配对原理,两原子各自提供1个自旋方向相反的未成对电子彼此配对。,2.最大重叠原理,两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。,一、共价键性质-饱和性,以氢分子的形成为例：,思考:硫化氢分子式为何为H2S? 氨气为何为NH3,一、共价键性质-方向性,以HCl、H2S为例说明。,X,Z,(a). s-s 键的形成,二、共价键类型- 键,(b). s-p 键的形成,电子云相互重叠,电子云相互重叠,(c)、p-p 键的形成,以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变。这种特征称为轴对称 即：头对头重叠 形成键的电子，称为电子。,二、共价键类型- 键,X,+,+,ss,X,+,pxs,X,pxpx,二、共价键类型- 键,电子云重叠,键的电子云,每个键的电子云由两块组成，分别位于由两原子构成平面的两侧，如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。 由两个原子p电子“肩并肩”形成的。 形成键的电子称为电子。,二、共价键类型- 键,+,I,X,Z,Z,pZpZ,讨论 氮气分子中化学键的类型,小 结,沿轴方向“头碰头”,平行方向“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断裂,强度较小，易断裂,共价单键是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，共价三键中一个是键，另两个为键。,乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成？,乙烷：7个键 乙烯 ：5个键一个键 乙炔：3个键两个键,三、共价键参数- 键能,气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量.通常取正值。 kJ/mol 键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被打断。即：键能越大，化学键越稳定。,形成共价键的两个原子之间的核间距,三、共价键参数- 键长,相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。,键长越短，键能越大，共价键越稳定。,将上表和键能数据对比可得出什么结论？,在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。 多原子分子键角一定，表明共价有方向性。 键角是描述分子立体结构的重要参数。 分子的许多性质都与键角有关。,三、共价键参数- 键角,1、试利用表2l的数据进行计算，1 mo1 H2分别跟l molCl2、lmolBr2(蒸气)反应，分别形成2 mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？ 2N2、02、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实? 3通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,思考与交流,1、形成2 mo1HCl释放能量：2431.8 kJ (436.0kJ+242.7kJ)= 184.9 kJ 形成2 mo1HBr释放能量：2366kJ (436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJ HCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质. 2、键能大小是：F-HO-HN-H 3、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。,CO分子和N2分子的某些性质,四、等电子原理：,原子总数相同、价电子总数相同的分子具有 相似的化学键特征，它们的许多性质是相近 的,能否举出由第二第三周期元素组成的等电子体物质,科学视野： 用质谱仪测定分子结构,现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的结构。例如，图27的纵坐标是相对丰度(与粒子的浓度成正比)，横坐标是粒子的质量与电荷之比(me)，简称质荷比。化学家通过分析得知，me92的峰是甲苯分子的正离子(C6H5CH3)，me91的峰是再丢失一个氢原子的C6H5CH2 ，me65的峰是分子碎片因此，化学家便可推测被测物是甲苯。,质谱仪测定分子结构,例题: 2002年诺贝尔化学奖表彰的是在“看清”生物大分子真面目方面的科技成果，一项是美国科学家约翰芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”；另一项是瑞士科学家库尔特维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。质子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性H原子个成正比。例如乙醛的结构简式为CH3CHO，在PMR中有两个信号，其强度之比为3:1。,（1）结构式为 的有机物，在PMR谱上 观察峰给出的强度之比为 ； （2）某含氧有机物，它的相对分子质量为46.0，碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.0%，PMR中只有一个信号，请写出其结构简式 （3）实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物，有PMR谱上峰给出的稳定强度仅有四种，其对应的全部结构，它