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(共43張PPT)
第二章第一節第1課時
《共價鍵》
學習目標：
1.認識共價鍵的本質——原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵
2.了解共價鍵具有飽和性、方向性；正確區分σ鍵和π鍵
3.了解共價鍵的鍵能、鍵長、鍵角；能通過鍵參數判斷分子的 穩定性及空間結構
NaCl 和HCl 的性質差異大，請用電子式描述NaCl 和HCl 的形成過
程，從微粒間相互作用的角度解釋NaCl
和HCl 性質差異大的原因。
思考討論
NaCl晶體
HCl 氣體
2
NaCl和HCl的形成過程
Na · + · Ci: —→ Na+[:Cl ]
H · + ·Cl: → H: Cl 共價鍵
微粒間的相互作用
離子鍵
分享交流
3
元素 Na CI H CI
C 0
電負性
電負性之差 (絕對值)
為什么Na 原子和C1原子間形成離子鍵，而H 原子和Cl原子間形成共價鍵呢
你能從元素電負性的差別來理解么 完成下列表格。
思考討論
4
【結論】
當元素的電負性相差很大，化學反應形成的電子對不會被共用，形成的是
離子鍵；而共價鍵是元素的電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。
5
元素 Na CI H Cl
C 0
電負性 0.9 3.0 2.13.0
2.53.5
電負性之差 (絕對值) 2.1 0.9
1.0
化學鍵的類型與電負性的差值的關系
分享交流
小結
C 和0
非極性鍵 極性鍵 離子鍵
0 0.91.0 1.7 2.1 電負性的差值
H和Cl Na和Cl
化學鍵：相鄰原子之間強烈的相互作用 離子鍵
化學鍵 極性共價鍵
共價鍵
非極性共價鍵
6
如何通過原子軌道進一步理解共價鍵的形成
思考討論
7
資料卡片
飽和性
兩個原子各自提供1個自旋方 向相反的電子彼此配對
兩個原子軌道重疊越大，兩核 間電子的概率密度越大，形成 的共價鍵越牢固，分子越穩定
電子配對原理
最大重疊原理
現代價鍵理論要點
方向性
8
H H
(兩個s軌道重疊)
H一H的形成
氫原子形成氫分子的原子軌道描述
分享交流
一 個
1s
1s
→—
9
相互靠攏
1s 1s 原子軌道相互重疊 形成氫分子的
共價鍵(H—H)
氫原子形成氫分子的過程示意
請同學們畫出氫原子形成氫分子的過程示意圖
分享交流
思考討論
個
個
1s
1s
H
H
10
s軌道和p軌道，p 軌道和p軌道重疊是否也能形成共價鍵呢
我們看一看HCl和Cl 中的共價鍵。
思考討論
11
1s1 3s 3p
共價鍵的方向性
H CI Cl HCI
未成對電子的原子軌道相互靠攏 原子軌道相互重疊 形成共價單鍵
H 一Cl 的 形 成
1
I
(1)請同學們畫出氫原子和氯原子形成氯化氫分子的過程示意圖。
(2)通過研究共價鍵的形成過程，你發現該共價鍵有什么特征 H Cl 個↓ 個↓ 個↓ 個 共價鍵的飽和性
思考討論
12
—
Cl C Cl
個 個↓ 個個個個 個↓個↓個 個↓ 個個個個個個個個
1s 2s 2p 3s 3p 1s 2s 2p 3s 3p
Cl—Cl 的形成
(兩個p軌道重疊)
氯原子形成氯氣分子的原子軌道描述
分享交流
13
H一H H一Cl Cl-Cl
σ鍵 原子軌道的重疊方式：“頭碰頭”
請歸納H-H 、H-Cl 和Cl-Cl 的特點。
HCI Cl
思考討論
14
如果將σ鍵沿著鍵軸旋轉，會發生什么情況呢
分享交流
電子云的對稱方式：軸對稱
15
p軌道和p軌道除了以“頭碰頭”的方式重疊以外，
還有沒有可能以其他的方式重疊成鍵
思考討論
16
分享交流
p-pπ鍵的形成
“肩并肩”
17
(1)π鍵的電子云形狀有何特征
(2)如果將π鍵沿著鍵軸旋轉，會發生什么情況呢
電子云為鏡面對稱：每個π鍵的
電子云由兩塊組成，互為鏡像
π鍵的特征
觀察思考
18
用電子式表示N 的形成過程，并用原子軌道重疊來解釋
其共價鍵的形成過程。
十 :N: N:
●
個 — 個
個
思考討論
個↓
2p
2s
N
19
通過氮氣中氮氮三鍵形成過程的分析，如何
判斷共價鍵是σ鍵或是π鍵
20
思考討論
得出：在1000℃時，鹵化氫分解率大小比較為HCl說明：鹵化氫的穩定性大小比較為H Cl>HBr >HI
如何解釋HCl 、HBr 、HI 的穩定性的差異呢
鹵化氫
在1000℃分解的百分數/%
HCl
0.0014
HBr
0.5
HI
33
觀察思考
思考討論
1 H-Cl、H-Br 和H-I的強度不同
穩 、 的、 I想 2 Cl、Br和I的原子半徑依次增大
3 H 與Cl 、Br 和I 反應放出的熱量變化
猜
H
差異
HBr
定性
HCl
思考討論
如何衡量共價鍵的強度呢
原子半徑是如何影響
共價鍵的強度呢
化學反應中熱量變化與共價 鍵的強度的關系是什么
1、定義：氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。
2、單位：kJ·mol-1
通常是298.15K,101kPa 條件下的標準值
一、鍵參數之鍵能
分子
越穩定
共價鍵
越牢固
鍵能：氣態分子中1 mol 化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。
鍵能是共價鍵強弱的一種標度。
氣態分子中1 mol 化學鍵解離 成氣態原子所吸 收的能量越多
鍵能的大小與共價鍵的強弱有什么關系呢
思考討論
鍵能越大
共價鍵鍵能規律：
(1)成鍵原子相同時，鍵能強弱比較：單鍵鍵能<雙鍵鍵能<三鍵鍵能。
(2)形成共價鍵的原子的半徑越大，鍵能越小。
鍵
鍵能(kJ · mol- )
N-O
176.0
N=0
607.0
O-0
142.0
O=0
497.3
C-C
347.7
C=C
615.0
C=C
812.0
鍵 鹵素原子半徑(pm)
鍵能(kJ · mol- )
H-F 71
568.0
H-Cl 99
431.8
H-Br 114
366.0
H-I 133
298.7
你能發現哪些規律呢
某些共價鍵的鍵能
資料卡片
1、定義：構成化學鍵的兩個原子的核間距。
2、單位：pm(1 pm=10-12m)
由于分子中的原子始終處于不斷振動之中，因此，鍵長只能是振動著 的原子處于平衡位置時的核間距。
二、鍵參數之鍵長
共價鍵鍵長規律：
(1) 對于同種類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越大，鍵長越大。
(2)成鍵原子相同的共價鍵的鍵長：單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長
鹵素
原子半徑(pm)
71
Cl
99
Br
114
I
133
鍵
鍵長(pm)
F-F
141
C1-Cl
198
Br-Br
228
I-I
267
鍵
鍵 長 ( p m )
H-F
92
H-Cl
127
H-Br
142
H-I
161
鍵
鍵 長 ( p m )
C-C
154
C=C
133
C=C
120
某些共價鍵的鍵長 你能發現哪些規律呢
資料卡片
通過觀察共價鍵的鍵長和鍵能的數據，你能發現鍵長和鍵能之間的關系嗎
關系：鍵長越短，鍵能越大
F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律，為什么
鍵 鍵長 (pm)
鍵能
(kJ ·mol-1)
H-F 92
568
H-Cl 127
431.8
H-Br 142
366
H-I 161
298.7
鍵 鍵長 (pm)
鍵能
(kJ ·mol- )
F-F 141
157.0
Cl-Cl 198
242.7
Br-Br 228
193.7
I-I 267
152.7
鍵 鍵長 (pm)
鍵能
(kJ ·mol-1)
C-C 154
347.7
C=C 133
615
C=C 120
812
資料卡片
氟原子的原子半徑很小，因此F-F的鍵長短，而由于鍵長短，兩個F原
子形成共價鍵時，原子核之間的距離小，排斥力大，因此鍵能小。
鍵 鍵長 (pm)
鍵能
(kJ ·mol-1)
F-F 141
157.0
Cl-Cl 198
242.7
Br-Br 228
193.7
I-I 267
152.7
F-F 不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律
為什么
特殊性
鍵
鍵能(kJ ·mol-1)
H-Cl
431.8
H-Br
366.0
H-I
298.7
鍵能越大，共價鍵越牢 固，由此構成的分子越 穩定。
思考討論
HCl 、HBr 、HI
穩定性差異的分析
H-Cl 、H-Br和H-I的強度不同
鍵 鍵 長 ( p m )
鍵能(kJ ·mol-1)
H-Cl 127
431.8
H-Br 142
366
H-I 161
298.7
一般地，原子半徑越大， 形成的共價鍵鍵長越長， 鍵能越小，共價鍵越不牢 固，形成的分子越不穩定。
鹵素
原子半徑(pm)
Cl
99
Br
114
I
133
Cl、Br 和I的原子半徑依次增大
HCl 、HBr 、HI
穩定性差異的猜想
H-Cl 、H-Br 和H-I的強度不同
思考討論
思考討論
1 H-Cl 、H-Br和H-I的強度不同 鍵能
化學反應
3 H 與Cl 、Br 和I 反應放出的熱量變化 的熱量變化
HCl 、HBr 、HI
穩定性差異的分析
2 Cl 、Br 和I的原子半徑依次增大
鍵長
舊化學鍵的斷裂
化學反應
實質
化學鍵斷裂吸收能量
鍵能與化學反應的能量變化存在一定的關系
如何用鍵能計算H 與Cl 、Br 和I 反應放出的熱量呢
化學鍵形成釋放能量
思考討論
新化學鍵的形成
動手計算
吸收436.0 kJ·mol-1 能 量
吸收242.7 kJ·mol-1能 量
依據鍵能的數據，計算1
mol H 和1mol Cl 反應生
成2 mol HCl釋放的能量。
鍵斷裂
H H H
十
鍵斷裂
Cl Cl Cl
H Cl H Cl
各釋放431.8 kJ·mol-1能 量
鍵能 (kJ·mol-1)
436.0
242.7
431.8
鍵
H-H
Cl-Cl
H-Cl
H
十
Cl
鍵 形 成
鍵 形 成
吸收436.0 kJ·mol-1能量
吸收242.7 kJ·mol- 能 量
436.0+242.7—431.8×2=-184.9 kJ
放出184.9 kJ 的熱量
H
十
Cl
H Cl
H
十
Cl
H Cl
鍵斷裂
Cl Cl
各釋放431.8 kJ·mol- 能 量
動手計算
鍵 形 成
鍵 形 成
鍵斷裂
H( H
H +I =2HI
放出熱量8.7 kJ
鍵
鍵能(kJ ·mol-1)
H-H
436.0
Br-Br
193.7
H-Br
366.0
I-I
152.7
H-I
298.7
計算1 mol H 分別與1mol Br (蒸氣)
和1mol I (蒸氣)反應，生成2 mol HBr 和2 mol HI,反應的熱量變化。
H +Br =2HBr
放出熱量102.3 kJ
動手計算
生成1 molHX 放出的熱量：HCl>HBr>HI
同類型的化學反應，相同物質的量的反應物放出的熱量越多，產物越穩定， 故HCl最穩定，分解的百分數最小，HI 最不穩定，更易發生熱分解反應。
鍵能的應用：計算化學反應的反應熱。
△H= 反應物鍵能總和一生成物鍵能總和
鹵化氫
在1000℃分解的百分數/%
HCl
0.0014
HBr
0.5
HI
33
生成物
放出的熱量(kJ)
HCl
184.9
HBr
102.3
HI
8.7
得出結論
鍵能和鍵長是衡量共價鍵強弱和分子穩定性的重要參數。
一般來說，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩定， 含有該鍵的分子越穩定，分子性質越穩定。
以上兩個參數定量地對分子進行了分析，而要更好的描述分子的 空間構型，還必須引入共價鍵的第三個鍵參數——鍵角。
小 結
1、定義：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。
鍵角是描述分子空間結構的重要參數。
104.5°
H O
V 形 ( 角 形 )
三、鍵參數之鍵角
180°
CO
直線形
NH
三角錐形
衡量共價鍵的穩定性，判斷分子穩定性；計算反應熱
衡量共價鍵的穩定性，判斷分子穩定性
描述分子空間結構的重要參數
結
小
鍵 參 數
鍵能
鍵長
鍵角
物質 分子結構
共價鍵的類型和數量
乙烷
7個σ鍵
乙烯
5個σ鍵+1個π鍵
乙炔
3個σ鍵+2個π鍵
分享交流
42
鍵類型 σ 鍵
π 鍵
常見類型 S-S、S-p、p-p
p-p
原子軌道重疊方式 “頭碰頭”重疊
“肩并肩”重疊
鍵的特征 軸對稱，可旋轉
鏡面對稱，不可旋轉
原子軌道重疊程度 大
小
成鍵規律判斷 單鍵：σ鍵； 雙鍵：1個σ鍵、1個π鍵； 三鍵：1個σ鍵、2個π鍵
σ鍵與π鍵的比較
小結
43

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