《共价键教学》课件

共价键教学共价键是一种化学键,通过两个原子之间共享电子的方式形成了解共价键的本质和作用,有助于我们更好地理解化学反应和化合物的稳定性课程简介课程目标主要内容教学方法全面系统地讲解共价键的形成、特点、分类从原子轨道理论出发,深入探讨共价键的本理论讲授、案例分析、实验演示相结合,提以及影响共价键长度和键能的因素质,掌握共价键概念的核心要点高学生的理解和应用能力共价键的形成价电子共享1原子与原子之间通过价电子的共享形成共价键电荷稳定化2共价键的形成可以使各参与原子的电荷达到稳定键能降低3共价键的形成可以降低原子之间的势能共价键是化学键中最重要的一种键合类型它是通过价电子的共享来实现的，可以使参与原子的电荷达到稳定状态，并降低原子之间的势能这种键合方式广泛存在于有机化合物和无机化合物中共价键的特点负电性差异小方向性明确组成共价键的原子之间的负电性共价键具有明确的方向性，形成差异小，因此能够稳定地共享电特定的分子结构子键能高通常为非极性共价键的键能较高,需要大量能量共价键通常是非极性的,除非键合才能将其断裂原子的负电性差异较大共价键的分类单共价键双共价键12两个原子之间共享一对电子形两个原子之间共享两对电子形成单共价键,例如H-H、H-Cl等成双共价键,例如O=O、C=C等三共价键3两个原子之间共享三对电子形成三共价键,例如N≡N、C≡C等单共价键定义特点稳定性应用单共价键是两个原子之间共享单共价键相对较弱,但可以提单共价键的键能较低,因此分单共价键广泛存在于有机化合一对电子形成的化学键这是供足够的稳定性来维系化合物子中通常会包含多个单共价键物和无机化合物中,是构建分最简单的共价键类型分子结构以增强整体稳定性子结构的基础双共价键双共价键的形成双共价键的例子双共价键的性质两个原子通过共享两个电子形成双共价键,典型的双共价键化合物包括氧气O

2、二•具有较高的键能,表现出较强的稳定性使两个原子之间产生更强的化学键这种键氧化碳CO2和硝酸根NO3-等,它们在日•通常形成线性分子结构的结构和特性对化合物的性质有重要影响常生活和工业领域中广泛应用•具有较高的电子云密度,有利于提高化合物的化学活性三共价键结构特点典型例子极性特征三个共价键相互垂直排列，形成稳定的三角三共价键常见于BF

3、BCl3等分子这些分三共价键分子通常是极性分子，可以产生永形结构能够提高分子的稳定性和密度子具有高度对称的结构久偶极矩，具有极性特征共价键的极性极性共价键非极性共价键共价键极性示例当两个原子之间的电负性差异较大时,形成当两个原子之间的电负性差异较小时,形成例如,水分子中的两个O-H键都是极性键,导的共价键具有极性这种键中的电子分布不的共价键为非极性键这种键中的电子分布致整个水分子也具有一定的极性对称,导致分子在空间上产生极性对称,分子在空间上不存在极性极性共价键极性共价键的形成极性共价键的特点当两个原子间的电负性差异较大时,会形成极性共价键电子云密极性共价键具有电荷偏离的特点,可以产生永久性的偶极矩这种度会偏向于电负性较强的原子,形成正、负极性分布极性可以影响分子的形状和性质非极性共价键定义特点非极性共价键是指两个原子之间非极性共价键的两个结合原子之的共价键中，电子对并未偏向任间键电荷密度分布均匀，不会形一原子，因此整个分子也不存在成偶极矩分子整体也不会有局电荷分离的现象部正负电荷区域示例如H

2、N

2、Cl2等分子中的共价键都是非极性的这类分子一般没有特定的正负电性区域共价键的长度10pm最短单键最短长度约10皮米200pm最长单键最长长度约200皮米50-150pm常见范围共价键通常在50-150皮米之间共价键的长度取决于原子的半径大小和电子云的分布键长越短表示键能越大,分子越稳定具体长度可根据不同分子的原子种类和键类型而有所差异共价键的键能共价键的键能代表了形成键的两原子之间的吸引力大小键能越大,说明原子间的化学键越牢固影响键能的主要因素包括键长和成键原子的电负性差影响共价键长度的因素原子大小电负性差异12原子半径较小的元素形成的共电负性差异越大,键长越短;电价键长度较短,原子半径较大的负性差异越小,键长越长元素形成的共价键长度较长杂化轨道类型空间位阻34sp杂化轨道形成的共价键长度键合原子周围取代基体积越大,较短,sp2和sp3杂化轨道形成共价键长度越长的共价键长度相对较长影响共价键键能的因素原子种类官能团效应空间效应键极性不同种类的原子形成共价键时官能团的存在会影响相邻键的大体来说，键长越短，键能越非极性键的键能通常比极性键，键能有所不同一般来说，键能如氨基、羟基等给电子大因此影响键长的空间因素高这是因为极性键中电子分键能随着原子序数的增加而减基团会增加键能，而卤素等拉也会影响键能，如立体位阻、布不对称，会降低键能小电子基团会降低键能分子间排斥力等共价键的杂化sp混合轨道1原子s轨道和p轨道的组合,形成具有定向性的等价杂化轨道,通常用于单键形成sp2混合轨道2原子s轨道和两个p轨道的组合,形成三个等价的杂化轨道,通常用于双键形成sp3混合轨道3原子s轨道和三个p轨道的组合,形成四个等价的杂化轨道,通常用于三键形成混合轨道sp定义特点12在共价键形成过程中,原子s轨sp混合轨道具有s轨道和p轨道道和p轨道发生混合,形成新的的特点,其波函数具有一定的定sp混合轨道向性数量例子34每个原子形成两个等价的sp混BerylliumBe原子的价电子配合轨道,分别指向三维空间的两置为2s^2,在形成共价键时混个方向合为sp混合轨道混合轨道sp2sp2混合轨道示意图常见的sp2杂化化合物sp2杂化的特点sp2混合轨道由1个s轨道和2个p轨道组成,许多常见的有机化合物,如乙烯、苯等,都采•键角为120°形成3个等价的sp2混合轨道这些轨道可用sp2杂化这种杂化可以使原子以三角形•形成3个等价的共价键以用来形成3个共价键,同时还有一个未参与平面构型连接•还有1个未参与成键的p轨道成键的p轨道混合轨道sp3四面体结构稳定性强sp3杂化轨道形成四个等价的方sp3杂化轨道具有高度定域化和向性轨道,排列成正四面体结构,这稳定性,有助于形成强稳定的共价种结构使原子周围的键角为键这种结构在有机化合物中非

109.5°常常见常见化合物甲烷、乙烷等饱和烃以及四面体结构的无机化合物如水、氨都采用sp3杂化轨道来形成共价键共价键的成键角正四面体型共价键形成时,中心原子与周围四个原子形成成键角为

109.5°的正四面体几何构型平面三角型当中心原子与三个周围原子形成共价键时,成键角为120°的平面三角构型直线型如果中心原子与两个周围原子形成共价键,则成键角为180°的直线构型正四面体型分子结构正四面体型分子的四个键角为

109.5°,形成一个规则的四面体结构甲烷分子甲烷CH4就是一个典型的正四面体型分子,中心碳原子与四个氢原子成键氨分子氨NH3分子也是一个正四面体型,中心氮原子与三个氢原子成键平面三角型角度特点代表分子空间结构平面三角型分子的键角为120度,形成三二氧化硫SO2和二氧化碳CO2都属中心原子周围的三个键轴位于同一平面个等边的平面结构于平面三角型结构,形成平面三角型直线型结构特点成键角实例直线型分子中，原子之间形成直线型分子的成键角为180度代表性的直线型分子有二氢气单个共价键，原子排列成一条，原子以最稳定的配置排列H

2、二氯气Cl

2、一氧化直线这种结构通常出现在二这种结构能使分子达到最低能碳CO等这些分子广泛应原子分子中，如H

2、Cl2等量状态用于工业和生活中共价键的示意图绘制共价键的示意图是化学中重要的可视化工具它能清楚地展示原子之间的化学键结构,帮助理解分子的几何构型通过遵循一定的绘图规则,我们可以用简单的线条和符号绘制出共价键的示意图,包括键的长度、键的极性、成键角度等关键信息这有助于更好地理解共价键的性质和行为示意图绘制实例在绘制共价键示意图时,需要注意以下几点:•根据分子结构确定分子中的原子和键类型•合理选择键长和键角,以反映分子中原子间的空间关系•使用适当的线宽和线条样式来突出键的类型和极性•选择有代表性的视角,使示意图更加清晰易懂相互作用力分子间作用力分子内作用力12分子之间存在各种作用力,如范德华力、氢键等,影响分子在分子内部的共价键、成键角等也是重要的作用力,决定了分子三维空间的构型和相对位置的形状和性质3电荷作用力4偶极-偶极作用力带电粒子之间存在静电吸引或静电排斥,这种作用力在许多化永久偶极分子之间存在相互吸引或排斥,会影响分子的构型和学反应中起重要作用聚集态分子间作用力分子间引力分子间排斥力电磁力作用分子之间存在引力作用,如范德华力、氢键分子之间也存在着排斥力,如偶极子-偶极子分子间的电磁力作用是分子间作用力的重要等,能够吸引分子聚集在一起间的排斥力,限制了分子的聚集来源,可以是吸引力,也可以是排斥力分子内作用力分子内氢键分子内离子键分子内共价键分子内部的亲和力作用,如氢键、离子键等,分子内的强静电作用力,如碱金属和卤素之分子内的共享电子键合,是保持分子形状和维持了分子结构的稳定性和化学性质间的键合,能够增强分子的整体稳定性空间构型的主要力量共价键长短和强弱影响分子性质本课程小结总结知识点应用实践拓展习题本课程系统地介绍了共价键的形成、特点及掌握共价键概念后,能够正确绘制分子的示本课程提供了大量典型习题供同学们练习,分类,包括单共价键、双共价键和三共价键意图,分析共价键的极性和杂化状态并分析了解题思路,加深对内容的理解典型习题分析实践与应用分析思路通过分析典型习题,帮助学生将所引导学生采用合理的问题分析步学知识应用到实际问题中,提升综骤,培养独立思考和解决问题的能合运用能力力错误诊断学习反馈发现学生在解题过程中的常见错通过反复练习,及时发现并改正学误,针对性地进行辅导和纠正习中的薄弱环节,进一步巩固知识。