2019-2020年高中化學 課題10 共價鍵的形成競賽講義.doc

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2019-2020年高中化學 課題10 共價鍵的形成競賽講義 學習目標：1、認識共價鍵的本質，了解共價鍵的方向性和飽和性。 2、能用電子式法表示共價分子及其形成過程。 學習過程： 【引言】 在人們所接觸的物質中，無論是自然界存在的，還是化學家合成的，大多數是含有共價鍵的物質。生命活動中不可缺少的物質（如氧氣、水、糖類、蛋白質、維生素等）、各種性能優(yōu)異的有機高分子材料以及治療疾病的藥物中，一般都含有共價鍵。共價鍵是一種重要的化學鍵。化學鍵包括離子鍵、共價鍵和金屬鍵。 【知識回顧】一、共價鍵 1、定義：原子間通過共用電子對所形成的的化學鍵。 2、成鍵微粒：原子 3、成鍵本質：共用電子對 4、成鍵的條件：電負性差△X<1.7的原子之間；成鍵原子的最外層未達到飽和狀態(tài)（即有未成對電子）。 成鍵元素：非金屬元素之間以及少數金屬與非金屬元素（如AlCl3）之間。 5、存在范圍：共價分子（非金屬單質、共價化合物）、部分離子化合物 共價化合物： 相鄰的原子 之間 只以共價鍵 相連的化合物屬于共價化合物。如二氧化碳、水、甲烷等。 6、共價鍵的表示方法 a、電子式： b、結構式 ： H—H O=O N≡N 7、用電子式表示共價分子的形成過程 小結：左邊原子的電子式，右邊共價分子的電子式，中間用→連接。 【問題探究1】1、兩個原子為什么要成鍵？（降低體系能量， 由不穩(wěn)定趨于穩(wěn)定） 2、是否所有的非金屬單質中都存在共價鍵？（稀有氣體中沒有） 3、含有共價鍵的物質是否一定是共價分子？（否，如NaOH） 4、 兩個氫原子一定能形成氫氣分子嗎？ 【講述】 通常情況下，吸引電子能力相近的原子之間通過共用電子對形成共價鍵。那么，兩個成鍵原子為什么能通過共用電子對結合在一起呢？下面我們以氫分子的形成為例來說明共價鍵是如何形成的。 當兩個氫原子相互 接近時，若兩個氫原子核外電子 的自旋方向相反，它們接近到一 定距離時，兩個1s軌道發(fā)生重疊， 電子在兩個原子核間出現的機會 較大。隨著核間距的減小，核間 電子出現的機會增大，體系的能 量逐漸下降，達到能量最低狀態(tài)。 核間距進一步減小時，兩原子間 的斥力使體系的能量迅速上升， 這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。氫分子的形成過程中能量（主要指勢能）隨核間距的變化如右圖曲線a所示。 若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，當它們相互接近時，原子間總是排斥作用占主導地位（如右圖曲線b所示）。所以兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。 【板書】 二、共價鍵的形成 1、共價鍵形成的條件 （1）電子配對原理： 兩原子各自提供1個自旋方向相反的電子彼此配對。 （2）最大重疊原理：兩個原子軌道重疊部分越大，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(wěn)定。 2、共價鍵形成本質：成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生 重疊 ，自旋方向 相反 的 未成對 電子形成 共用電子對 ，兩原子核間的電子密度 增加 ，體系的能量 降低 。 【問題探究2】金屬鍵、離子鍵不具有飽和性和方向性，共價鍵是否也沒有飽和性和方向性？閱讀教材P44，為什么N、O、F與H形成簡單的化合物（NH3、H2O、HF）中H原子數不等？ 【板書】 3、共價鍵的特點 （1）具有飽和性：共價鍵數 == 未成對電子數 【講述】 與離子鍵不同，共價鍵具有飽和性。這是因為形成共價鍵時，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對電子才能形成共用電子對。在成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成幾個共價鍵。所以在共價分子中，每個原子形成共價鍵數目是一定的，這就是共價鍵的飽和性。 【板書】 （2）具有方向性 【設問】 是不是所有的共價鍵都具有方向性？ 【生】 因為s軌道是球形對稱的，所以s軌道與s軌道形成的共價鍵沒有方向性。 【講述】 成鍵原子軌道只有采用最大重疊才能形成穩(wěn)定的共價鍵，由于p、d,、f軌道在空間有不同的伸展方向，即有方向性，因此共價鍵有方向性。 【小結】 共價鍵的形成 ① 形成的條件：電子配對原理、最大重疊原理； ② 形成的本質：原子軌道重疊，形成共用電子對，體系能量降低。 ③ 共價鍵特點：飽和性決定了各種原子形成分子時相互結合的數量關系。 方向性決定了分子的立體結構。