知识讲解——共价键与分子的空间构型（提高）

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1、共价键与分子的空间构型（提高）编稿：房鑫审稿：张灿丽【学习目标】1、认识共价键的主要类型C键和兀键；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。4、认识杂化轨道理论的要点，进一步了解有机化合物屮碳的成键特征，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。5、了解分子的对称性和分子的极性。【要点梳理】要点一、共价键的形成及其本质1.共价键的形成通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键

2、。那么两个成键原子为什么能通过共用电子对结合在一起呢?下面我们以氢分子的形成过程为例来说明共价键是怎样形成的。当两个蛍原子相互接近吋，若两个蛍原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离吋，两个Is轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大。随着核间距的减小，核间电子出现的机会增大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。核间距进一步减小时，两原子间的斥力使体系的能量迅速上升，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。能量（主耍指势能）随核I'可距的变化如图中曲线a所示。2.共价键的本质：共价键的本质是电子与原子核之间的电性作用。同种或不同种非金属元素（或某些非金属与金属）之间原子相遇时，

3、若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。形成共价键的微粒是同种或不同种原子。要点二、共价分子的表示方法1.电子式：通常人们在元素符号周围用小黑点（或X）來描述分子中原子共用电子以及原子中未成键的价电子的情况，这种式子叫电子式。女口：H:ci:ci:h：ci：h：6:HldlHh?h6：爻c爻：6••••••••X•X•••••HHH2.结构式：在化学上，常用一根短线“一”表示一对共用电子，所以氯气分子也可以表示为：C1-C1,这种式子叫结构式。注意在不熟练的情况下，书写结构式时往往先写出电子式，原子间有儿对共用电子，就用儿根短线表示，未共用的电子不加以考虑

4、。结构式可形象地表示出分子内各原子的连接顺序。因此，同种原子不能合并，只有通过共价键形成的分子才能写结构式，离子化合物不能用结构式表示。3.用电子式表示共价化合物的形成过程用电子式表示共价化合物的形成过程时，在“〜”的左侧写成键原子的电子式，同种原子可以合并，右侧写形成的单质或化合物的电子式，但应注意，相同的原子要对称写，不能合并。女口：.d.+・N:N::N:••2-6・+・©0::C：：O•♦•••••3H・十・dH:N：H•••H要点三、0键与JT键原子轨道沿核I'可连线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫做。键；原子轨道在核间连接两侧以“肩并肩”的方式重卷形成的共价键叫做兀键

5、。氮分子屮含有一个。键和两个"键，氮分子的结构可用结构式N三N表示。在有机化合物中，碳原子与碳原子之间形成皿键的重叠程度要比。键的重叠程度小得多。所以碳原子与碳原子之间形成的。键比兀键牢固，在化学反应中，兀键易发生断裂。氮气分子中的三个共价键使得构成氮分子的氮原子紧紧地结合在一起，因而氮气的化学性质异常稳定。除了少数植物如豆科类具有将空气屮的氮气转化为含氮的化合物的本领外，大部分植物不能直接吸收空气屮的氮。因此，设法将空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物成为一个世纪以來备受关注的课题，其关键点就在于，削弱氮分子中的化学键。在合成氨工业中,人们利用高温（5009左右）、高压（15MPa

6、）、并用铁的化合物作为催化剂将氢气和氮气合成为氨。要点四、共价键的特征饱和性与方向性是共价键的两点特征。1.共价键具有饱和性。这是因为只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。所以在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。2.共价键具有方向性。这是因为形成共价键时，两个参与成键的原子的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重卷成键，而且原子轨道重聲越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下

7、降的也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表示出方向性（s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性）。共价键的方向性决定着分子的空间构型。要点五、极性键和非极性键1.非极性（共价）键：由同种元素的原子间形成的共价键是非极性键。在共价单质分子中，由同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，因此，成键的原子不显电性，这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。如H—H键、C1