1-2-4共价键的基本属性

第二节 共价键
共价键 (covalent bond)： 原子间通过共用电子对相互结合而成键（电子共享）
共 有价机分键子中的的基化学本键 —属—性共价键
碳是四价的
碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物
CCC C
廊坊师范学院
C CCC C
继续C 教育学院
第一章 绪 论
C CC CC
1、键长
内
2、键能
容
3、键角
目
4、键的极性
录
（1）非极性共价键
（2）极性共价键
电负性
偶极矩
共价键的基本属性
键参数：表征化学键性质的物理量统称为键参数。
主要指键长、键角、键能等。 通过键参数，可以预测分子的构型，解释分子的稳定性和分子极性等
性质。
1、键长（bond length）: 成键原子核之间的距离
不同的共价键具有不同的键长。在不同化合物中，同 一类型的共价键的键长基本相同。
Br
某些元素的电负性
2.9
I
2.6
原子电负性与键的极性
电
△χ
负 性
2.1-2.1=0 H H
差 值
2.5-2.1=0.4 H I
越
大， 2.8-2.1=0.7 HBr
键 的
3.0-2.1=0.9 HCl
极 性
4.0-2.1=1.9 HF
越
强 4.0-0.9=3.1 NaF
Na+ F-
一般规律： 弱极性键：电负性差在0～0.6间 极性键：0 .6～1 .7间，
影响键角的因素 ① 孤对电子的影响 ② 重键的影响
4、键的极性
共价键
极性共共价价键键强弱的极极类性性型键键：：如如
H-Cl H-I
非极性共价键：如 H-H、Cl-Cl
（1）非极性共价键：电子云对称分布而无极性的共价键。
电负性相同的原子之间形成的共价键，成键电子云对称分布在两个原子 核之间，正、负电荷中心重叠，成键的原子都不显电性。
3、键角(Bond Angle): 键与键之间的夹角
健角决定了共价键的方向性，是反映分子空间结构的重要因素。
键角的大小取决于成键原子的杂化状态，也受分子中的其它原子的影 响。
H
HC H
109.5 o
H
甲烷
104o
O
乙醚
109.5 o
戊烷
H
118 o
H
121o
CO
甲醛
键长、键角决定着 分子的立体形状。
C-N
0.73
C-O
2.47
C-S
3.00
C-F
4.70
C-Cl 4.78
C-Br 4.60
C-I
3.97
C=O 7.67 CN 11.67
键的极性反映了化学反应 活性并影响物理性质。
③分子的偶极矩
双原子分子：键的偶极矩即是分子的偶极矩
多原子分子：各个共价键偶极矩的矢量和
Байду номын сангаас
分子偶极矩越大，分子极性越强。
CC CC CC CH nm 0.154 0.134 0.120 0.109
CH3 CH3 CH3 CH=CH2 CH3 C CH
C C 键长 0.154 nm
0.151nm
0.146 nm
2、键能 ：反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。
形成或断开共价键时，体系放出或吸收的能量。单位：kj/mol ① 双原子分子：在 101.3KPa ， 298K 下，断开 双原子分子（气态）成 原 子（气态）过程的热效应。即离解能。
+ 例：H-H，Cl-Cl CH3-CH3
_
+_
（电子云分布均匀）
离子型 极性
+_
非极性
（2）极性共价键：由于电子云不完全对称分布而呈极性的共价键。
电负性不同的原子之间形成的共价键，由于原子吸引电子的能力不同，
使得成键电子云非对称分布，正、负电中心不相重叠 ，电负性大的原子
带部分负电荷（δ -）；电负性小的原子带有部分负电荷（δ +）。
非极性键 极性键
离子键
②偶极矩（μ ）：电荷量ｑ与两电荷重心间距离ｄ的乘积。
衡量键的极性强弱
q+
_
q
μ=q.d（C.m) 单位：D（德拜）
d
+
q——正、负电荷中心的电量 单位为库仑(C)
d ——电荷中心之间的距离 单位是米(m)
μ 是一个向量。极化方向指向电负性更强的原子
δ-
Cl H Cl
μ=3.57×10-30（C.m)
偶极矩 m = 0 的共价键叫做非极性共价键； 偶极矩 m ≠0 的共价键叫做极性共价键。
共价键的偶极矩
共价键 u/10-30C.m 共价键 u/10-30C.m 共价键 u/10-30C.m
H-C
H-N H-O H-S H-Cl H-Br H-I
1.33 4.34 5.04 2.72 3.60 2.60 1.27
甲烷C-H键键能（414kJ.mol-1)是上述解离能的平均值。
共价键的键能
共价键 键能/kJ.mol-1
CC
347
CH
414
共价键 C Cl C Br
CN
305
CI
CO
360
CF
485
CC CC
键能/kJ.mol-1 339 285 218 611 837
杂化轨道中s成分对键长和键能的影响
杂化轨道随s成分增加键能增大键长减小 p < sp3 < sp2 < sp
共价键 CC CH CN CO CF
键长/nm 0.154 0.109 0.147 0.143 0.141
共价键 C Cl C Br CI CC CC
键长的单位通常用nm表示。1nm=10-９m
键长/nm 0.177 0.191 0.212 0.134 0.120
影响键长的因素
1）原子半径：成键原子半径大，键长较长。 2）键型：单键 > 双键 > 三键。 3）原子杂化状态：含S成分多， 键短
+_
+_
（电子离云分子布不型均匀） 极性
+_ δ + δ H — Cl (极性共价键) δ +——表示带有部分的正电荷。
非 极 性 δ -——表示带有部分的负电荷。
极性共价键的表示方法： ①用箭头表示键的极性：
δ+
δ-
H Cl H Cl
②用δ +、δ -标出极性共价键的带电情况：
键的极性大小主要取于成键两原子的电负性值之差。 例如 H-O极性大于H-N键的极性
①电负性（electronegativity）: 原子吸引电子的能力
两原子间电负性相差越大，共价键的极性越大。
各元素电负性可依据元素在周期表中位置判断 同周期：从左到右电负性变大。 同族： 自上而下，电负性减小
HCNO F
2.2 2.5 3.0 3.5 4.0
Si P S Cl
1.9 2.2 2.5 3.0
键能＝键的离解能 A-B （气）→A（气） + B （气）
②多原子分子：键能通常是键的离解能平均值。
CH4 CH3
CH3 H CH2 H
Ed(CH3
H)
=
423
-1
kJ.mol
Ed(CH2
H)
=
439
-1
kJ.mol
CH2
CH H
Ed(CH
H)
-1
= 448 kJ.mol
CH
C
H
Ed(C H)
-1
= 347 kJ.mol
HH O
O CO
H HC H
H
有极性
无极性
无极性
Cl
HC H H
有极性
分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等。