高中化學(xué)魯科版 (2019)選擇性必修2第1節(jié) 共價(jià)鍵模型獲獎(jiǎng)?wù)n件ppt

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請(qǐng)你欣賞！欣賞美麗的冰花并思考水分子是怎么構(gòu)成冰的？
請(qǐng)你欣賞！欣賞美麗的冰花并思考;水分子是怎么構(gòu)成冰的？
通過化學(xué)必修課程的學(xué)習(xí)，你已經(jīng)了解了原子之間能夠通過強(qiáng)烈的相互作用——化學(xué)鍵結(jié)合在一起。那么，原子之間為什么能夠以不同類型的化學(xué)鍵互相結(jié)合？原子形成的分子為什么會(huì)有不同的空間結(jié)構(gòu)？分子之間是否也存在著相互作用？要解決這些問題，就要學(xué)習(xí)化學(xué)鍵與分子間作用力的理論。
第二章 微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)
第 1 節(jié) 共價(jià)鍵模型
教材中以氫分子形成為例，從電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、體系能量、電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律等入手構(gòu)建共價(jià)鍵模型;以氮分子中共價(jià)鍵形成過程為例，依據(jù)軌道重疊的方式引出共價(jià)鍵的類型，構(gòu)建σ鍵、π鍵模型;從原子軌道在空間取向以及兩個(gè)原子之間原子軌道重疊程度最大化視角學(xué)習(xí)共價(jià)鍵的方向性;從原子的未成對(duì)電子數(shù)是一定的認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的飽和性。
請(qǐng)結(jié)合氫和氧的原子結(jié)構(gòu)分析H2O的形成。
請(qǐng)你思考！ 為什么形成水分子的氫原子為2個(gè)，氧原子為1個(gè)？
請(qǐng)你思考！ 根據(jù)氫原子和氯原子結(jié)構(gòu)示意圖的特點(diǎn)，分析對(duì)比HCl的的形成過程
請(qǐng)你思考！氫原子為什么會(huì)與氧原子或氯原子結(jié)合形成穩(wěn)定的分子?
氫原子與氯原子結(jié)合成氯化氫分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比為1：1
而氫原子與氧原子結(jié)合成水分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比卻為2∶1
這又是為什么?為什么原子之間可以通過共用電子形成穩(wěn)定的分子?共價(jià)鍵究竟是怎樣形成的，其特征又是怎樣的呢?
請(qǐng)你思考！根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，氫原子是如何形成氫分子中的共價(jià)鍵的？
現(xiàn)以氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成
根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)理論，基態(tài)氫原子核外的一個(gè)電子處于 1s 軌道上。當(dāng)兩個(gè)氫原子相距很遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的相互作用可以忽略不計(jì)
體系的能量等于兩個(gè)氫原子的能量之和；隨著兩個(gè)氫原子逐漸接近，它們的原子軌道會(huì)相互重疊，使電子在核間區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，原子核對(duì)兩個(gè)電子都產(chǎn)生吸引作用，使體系的能量逐漸下降。
當(dāng)兩個(gè)氫原子的核間距為 0.074 nm 時(shí)體系能量最低，兩個(gè)氫原子各提供一個(gè)電子以自旋狀態(tài)不同的方式相互配對(duì)形成氫分子。如果兩個(gè)氫原子進(jìn)一步接近，原子核以及電子之間的排斥作用又將導(dǎo)致體系的能量上升
當(dāng)兩個(gè)氫原子的核間距為 0.074 nm 時(shí)體系能量最低
根據(jù)對(duì)氫分子形成過程的分析可以得知，正是由于電子在兩個(gè)原子核之間出現(xiàn)的概率增大，使得它們同時(shí)受到兩個(gè)原子核的吸引（圖 2-1-2），從而導(dǎo)致體系能量降低，形成共價(jià)鍵。
定義：原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵
本質(zhì)：電子在兩個(gè)原子核之間出現(xiàn)的概率增大，使它們同時(shí)受到兩個(gè)原子核的吸引，從而導(dǎo)致體系能量降低，形成共價(jià)鍵。
形成條件：通常，電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵。
表示方法：用一條短線表示由一對(duì)共用電子所形成的共價(jià)鍵。
原子間共用兩對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵
原子間共用三對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵
請(qǐng)你思考！為什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3 ？
現(xiàn)以氯分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成
例如，氯原子中只有一個(gè)未占滿的軌道，其中有一個(gè)未成對(duì)電子
所以兩個(gè)氯原子之間可形成一個(gè)共價(jià)鍵結(jié)合為氯分子，表示為 Cl—Cl
按照價(jià)鍵理論，未成對(duì)的電子通過相互配對(duì)形成共價(jià)鍵，因?yàn)槊總€(gè)原子最外層軌道的數(shù)目是一定的，所以每個(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。
共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系
請(qǐng)你思考！水分子為什么會(huì)有一定的空間結(jié)構(gòu)？
除 s 軌道是球形對(duì)稱外，其他原子軌道都具有一定的空間取向
在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊得多，電子在核間出現(xiàn)的概率大，所形成的共價(jià)鍵就牢固。
共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，即共價(jià)鍵具有方向性。
分子的空間結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵的方向性密切相關(guān)
電子出現(xiàn)在核間的概率增大
以兩核連線為軸，電子云的圖形對(duì)稱
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
請(qǐng)你思考！HCl、Cl2中的共價(jià)鍵也都是 σ鍵，它們的 σ鍵是如何形成的？
請(qǐng)你思考！請(qǐng)從軌道重疊的角度解釋氮分子中的共價(jià)三鍵是如何形成的。
氮?dú)獾碾娮邮胶徒Y(jié)構(gòu)式分別如下:
氮?dú)夥肿又衟軌道的成鍵情況
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
電子云由兩塊組成，互為鏡像
氮分子的 N≡N 中有一個(gè) σ 鍵、兩個(gè) π 鍵，如圖 2-1-4 所示
判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律
共價(jià)單鍵為____鍵；
共價(jià)雙鍵中有一個(gè)____鍵、一個(gè)____鍵；
共價(jià)三鍵由一個(gè)_____鍵和兩個(gè)______鍵組成。
畫出乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，判斷原子軌道成鍵類型
2.有以下物質(zhì)：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ鍵的是_____________(填序號(hào)，下同)；既有σ鍵又有π鍵的是_______。
(2)含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是______。
(3)含有由一個(gè)原子的s軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是______________。
(4)含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是_____________。
請(qǐng)你判斷一下氧分子原子軌道成鍵類型?
根據(jù)價(jià)鍵理論，氧分子的結(jié)構(gòu)是 O=O，這樣的氧分子中的電子已經(jīng)完全配對(duì)，氧分子應(yīng)當(dāng)是逆磁性分子。
但事實(shí)上，將液態(tài)氧倒入配有磁鐵的儀器中時(shí)，氧分子被磁場(chǎng)吸引而懸浮在磁場(chǎng)中（圖2-1-5）。這說明氧分子是順磁性分子，即分子中存在著未成對(duì)電子。
利用分子軌道理論能夠很好地解釋氧分子是順磁性分子這一事實(shí)。
分子軌道理論認(rèn)為，分子中的每個(gè)電子都是在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)的，分子中的單電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用分子軌道來描述。
圖2-1-6（a）給出了氧分子的分子軌道能級(jí)和電子排布示意圖（僅畫出12個(gè)外層電子的占據(jù)軌道），按照核外電子排布的三個(gè)原則，最高能量的兩個(gè)電子根據(jù)洪特規(guī)則以自旋方向相同的方式分占能量相同的兩個(gè)π*2p分子軌道，這樣氧分子存在未成對(duì)電子，所以具有順磁性。
H2和HCl都是原子通過共用電子對(duì)形成的，為什么HCl中H顯+1價(jià)、Cl顯-1價(jià)，而H2中的原子卻不顯電性？
共用電子對(duì)偏移(偏向Cl而偏離H)
2. 極性鍵和非極性鍵
定義： 構(gòu)成分子的是同種元素的兩個(gè)原子，它們吸引電子的能力相同，所以共用的電子不偏向其中任何一個(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性，這種共價(jià)鍵叫作非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱非極性鍵。
特征： 共用的電子不偏向其中任何一個(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性
形成條件： 同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性相同
定義： 構(gòu)成分子的兩個(gè)原子是不同元素的原子時(shí)，由于兩個(gè)原子吸引電子的能力不同，共用的電子必然偏向吸引電子能力大的原子一方，這個(gè)原子因附近電子出現(xiàn)的概率較大而帶部分負(fù)電荷，而另一原子則帶部分正電荷，這種共價(jià)鍵叫作極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱極性鍵。
特征： 共用的電子偏向吸引電子能力大的原子一方，成鍵原子顯電性
形成條件： 非同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性不相同
分子中共價(jià)鍵的極性強(qiáng)弱會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)，由此鍵的極性成為解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)、判斷反應(yīng)活性部位和反應(yīng)產(chǎn)物的常用工具。例如，乙醇與乙酸的酯化反應(yīng)中，斷鍵和成鍵發(fā)生在極性強(qiáng)的部位
1，指出下列物質(zhì)中的共價(jià)鍵類型
O2CH4CO2H2O2Na2O2NaOH
請(qǐng)你思考！原子形成的分子為什么會(huì)有不同的空間結(jié)構(gòu)？
球棍模型可以形象的展示出分子的空間結(jié)構(gòu)和成鍵情況
兩個(gè)成鍵原子的原子核間的距離（簡(jiǎn)稱核間距）
一般而言，化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)愈短，化學(xué)鍵就愈強(qiáng)，鍵就愈牢固。
影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一
在多原子分子中，兩個(gè)化學(xué)鍵的夾角
用于描述多原子分子的空間結(jié)構(gòu)
NH3 H2O CO2 CH4
107°18＇ 104.5° 180° 104°28＇
鍵長(zhǎng),鍵角決定分子空間構(gòu)型
HCl、HBr和HI中的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，其穩(wěn)定性存在一定的差異，那么，如何進(jìn)行比較呢?
鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越穩(wěn)定
在 101.3 kPa、298 K 條件下，斷開1ml AB（g）分子中的化學(xué)鍵，使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量稱為A—B鍵的鍵能。
表示方法：EA—B 單位：kJ·ml-1
應(yīng)用：定量地表示化學(xué)鍵的強(qiáng)弱
鍵能愈大，斷開時(shí)需要的能量就愈多，化學(xué)鍵就愈牢固;鍵能愈小，斷開時(shí)需要的能量就愈少，化學(xué)鍵就愈不牢固。
鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大,分子越穩(wěn)定
請(qǐng)同學(xué)們觀察下表，并找出鍵能數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律?(從成鍵個(gè)數(shù)，成鍵原子的半徑分析)
形成共價(jià)鍵的原子的原子半徑越大，鍵能越小
成鍵原子相同，單鍵的鍵能