高中化学 3.3《共价键 原子晶体》素材 苏教版选修3.doc

第三单元共价键原子晶体共价键理论原子结构示意图.电子轨道示意图一、价键理论（VBvalencebondtheory）价键理论的三个要点：1.定域性：自旋反平行的两个电子绕核做高速运动属于成键原子共同所有。电子对在两核之间出现的几率最大；2.饱和性：每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。原子中的成单电子数决定成键总数；3.方向性：原子轨道有一定的方向性（spd）与相连原子轨道重叠成键要满足最大重叠条件。因此一个原子与周围原子形成共价键有一定的角度原子轨道重叠情况示意图成键方向对分子结构的影响二、杂化轨道理论（hybridorbitaltheory）1931年鲍林（PaulingL）提出原子轨道杂化理论。碳原子轨道的这种转化过程成为碳原子的杂化。1.杂化与杂化轨道：杂化是指在形成分子时由于原子间的相互影响若干不同类型而能量相近的原子轨道混合起来重新组合成一组新轨道的过程。所形成的新轨道称为杂化轨道。2.孤立的原子不可能发生杂化只有在形成分子的过程中才会发生。3.在杂化前后原子轨道的数目保持不变。4.条件不同杂化轨道类型可能不同。5.碳原子的杂化：(1)sp3杂化：原子轨道在杂化过程中经过一个激发态这是用一个2s轨道和三个2p轨道进行的杂化故称为sp3杂化。与基态轨道相比杂化轨道具有以下特点：a).能量相等成分相同（1/4s轨道和3/4p轨道）；b).杂化轨道的电子云分布更集中可使成键轨道间的重叠部分增大成键能力增强；c).sp3杂化轨道在空间尽量伸展呈最稳定正四面体型轨道夹角109°28′。sp3杂化又称为正四面体杂化。(2)sp2杂化：由2s轨道核两个2p轨道杂化形成三个等同的sp2杂化轨道。另有一个2p轨道不参与杂化。a)杂化轨道成分：1/3s轨道和2/3p轨道；b)成键能力较sp3杂化轨道弱但较未杂化轨道强；c)杂化轨道呈平面三角形夹角120°。未杂化2p轨道垂直于这一平面。(3)sp杂化由2s轨道核一个2p轨道杂化形成两个等同的sp杂化轨道。另有两个2p轨道不参与杂化。a)杂化轨道成分：1/2s轨道和1/2p轨道；b)成键能力较sp2杂化轨道弱但较未杂化轨道强；c)杂化轨道呈直线型夹角180°。另两个未杂化2p轨道与这一直线两两垂直。三、σ键和π共价键具有方向性。按照成键的方向不同分为σ键和π键。σ键和π键是两类重要的共价键。1.σ键在甲烷分子中存在四个等同的C-H键碳原子采取sp3杂化。取一个杂化轨道进行分析当氢原子的1s轨道沿着对称轴的方向与碳原子sp3杂化轨道重叠时原子轨道重叠程度最大形成的共价键最牢固。由原子轨道是立体对称的原子轨道绕轴的旋转不影响成键因而形成的键是可以自由旋转的。这种沿着对称轴的方向以“头碰头”的方式相互重叠形成的键叫做σ键。构成σ键的电子称为σ电子。一个σ键包括两个σ电子。甲烷分子中四个σ键夹角为109°28′分子构型为正四面体型。乙烷分子中除σC-H外还存在σC-C键（CH3-CH3）σ键的成键特点：1)“头碰头”成键电子云近似圆柱形分布；2)σ键可以旋转；3)σ键较稳定存在于一切共价键中。因而只含有σ键的化合物性质是比较稳定的（烷烃）。2.π键：在乙烯分子中碳原子采取sp2杂化。另有一个p轨道不参与杂化而形成另一类型的共价键π键。未杂化的p轨道可以“肩并肩”平行重叠成键形成π键。构成π键的电子叫做π电子。π键的成键特点：1)“肩并肩”成键；2)电子云重叠程度不及σ键较活泼；3)π键必须与σ键共存；4)π键不能自由旋转。、因而具有π键的化合物性质较活泼（烯烃、炔烃等）。3.键参数：表征化学键性质的物理量统称为键参数。键长（bondlength）：键能（bondenergy）：键长越短键能越大化学键越牢固分子越稳定。键角（bondangle）：反映分子空间结构的重要因素（如：甲烷、乙烯、乙炔等等）。键的极性（bondpolarity）：非极性键构成非极性分子；极性键可构成非极性分子（甲烷、二氧化碳等）也可构成极性分子（水硫化氢等）。4.共价键的均裂和异裂(homolyticcleavage&heterolyticcleavage)：化学反应的发生实际上就是旧键的断裂和新键的生成。共价键的断裂有两种方式：均裂：均等断裂：异裂：不均等断裂：小结杂化轨道理论：sp3杂化：正四面体型杂化四个杂化轨道能形成四个σ键σ键稳定可自由旋转；sp2杂化：三个杂化轨道共平面能形成三个σ键未杂化p轨道可形成π键形成π键后双键均不能自由旋转；sp杂化：两个杂化轨道共直线能形成两个σ键未杂化p轨道可