共价键的键参数与等电子原理
共价键的键参数与等电子体
化学合成：等电子体在化学反应中具有相似的化学性质可以用于合成具有特定性质的化合物。
材料科学：等电子体在材料科学中具有广泛的应用如半导体、超导体、磁性材料等。
生物化学：等电子体在生物化学中也有应用如酶的催化作用、蛋白质的结构和功能等。
汇报人：
PRT FOUR
共价键的键参数：包括键长、键角和键能等 等电子体：具有相同电子数的分子或离子 键能与等电子体的关系：键能越大共价键越稳定等电子体越稳定 键能与等电子体的关系：键能越小共价键越不稳定等电子体越不稳定
键长：共价键中两个原子核之间的距离 等电子体：具有相同电子数的分子或离子 关系：键长与等电子体的电子数有关电子数越多键长越短 影响：键长影响分子的稳定性和化学性质
键长与分子结构的关系：键长决定 了分子的几何形状和空间构型
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键长与键能的关系：键长越短键能 越大键越稳定
键长与化学性质的关系：键长决定 了分子的化学性质如反应活性、酸 碱性等
键角定义：共价键 中两个原子核之间 的夹角
键角类型：单键、 双键、三键等
键角影响因素：原 子的电子云密度、 原子的电负性等
键角与化学性质的 关系：键角影响分 子的稳定性和反应 活性
极性共价键： 两个原子的电 负性差值大于
0.5
非极性共价键： 两个原子的电 负性差值小于
0.5
极性共价键的 极性：由电负
性差值决定
非极性共价键 的极性：无极
性
PRT THREE
等电子体：具 有相同电子数 的分子或离子
原理：共价键 的键参数与电
子数有关
共价键及分子结构知识梳理
共价键及分子结构知识梳理】一、共价键1- 1共价键的实质、特征和存在实质：原子间形成共用电子对特征：a.共价键的饱和性，共价键的饱和性决定共价分子的。
b共价键的方向性，共价键的方向性决定分子的。
1- 2共价键的类型b键：S-Sb键、S-p c键、p-p b键，特征：轴对称。
n键：p-p n键，特征：镜像对称【方法引领】b键和n键的存在规律b键成单键；n键成双键、三键。
共价单键为b键；共价双键中有1个b键、1个n键；共价三键中有1个b键、2个n 键。
对于开链有机分子：b键数=原子总数-1 ; n键数=各原子成键数之和- b键数(环状有机分子，b键数要根据环的数目确定)原子形成共价分子时，首先形成b键，两原子之间必有且只有1个b键；b键一般比n 键牢固，n键是化学反应的积极参与者。
形成稳定的n键要求原子半径比较小，所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。
如C02分子中碳、氧原子之间以p-p b键和p-p n键相连，而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p n键。
【课堂练习1】(1)下列说法不正确的是A .乙烷分子中的6个C —H和1个C —C键都为b键，不存在n键B •气体单质中，一定有b键，可能有n键C.两个原子间共价键时，最多有一个b键D . b键与n键重叠程度不同，形成的共价键强度不同(2)有机物CH2= CH —CH2—C三CH分子中，C—H b键与C — C b键的数目之比为；b键与n键的数目之比为。
二、键参数一一键能、键长与键角2- 1键能的意义和应用a. 判断共价键的强弱b. 判断分子的稳定性c. 判断物质的反应活性d. 通过键能大小比较，判断化学反应中的能量变化【思考】比较C —C和C= C的键能，分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃，容易发生加成反应？2-2键长的意义和应用键长越短，往往键能越大，表明共价越稳定。
(键长的长短可以通过成键原子半径大小来判断)2个原子间的叁键键长v双键键长v单键键长2-3键角的意义键角决定分子的空间构型，是共价键具有方向性的具体表现。
高中化学选修三 第二章 第一节 共价键 第二课时 键参数 等电子体
仪器分析
简介 荧光检测水中的双酚 A
CO分子和N2分子的某些性质
等电子原理：
原子数相同，价电子总数相同的分子，结构相似， 物理性质相近。具有等电子特征的微粒互称为 等电子体。
仪器分析
简介 荧光检测水中的双酚 A
等电子体
1 等电子体具有相同的化学键类型和分子构型，物理性质相似，但化学性质差别较大。 2 互为等电子体的物质可以是分子和分子，分子和离子，离子和离子。 3 等电子体的价电子数的计算方法 分子型的=各原子最外层电子数之和 离子型的=各原子最外层电子数之和加减离子所带的电荷数 如：NO2=5+6+6+1=18
仪器分析
简介 荧光检测水中的双酚 A
（1）结构式为 PMR谱上
的有机物，在
观察峰给出的强度之比为 ； （ 2 ）某含氧 有机物，它的 相对分子质量为 46.0，碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为 13.0%，PMR中只有一个信号，请写出其结构简 式 。 （3）实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给 出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为 C3H6O2 的链状有机物，有 PMR 谱上峰给出的稳 定强度仅有四种，其对应的全部结构， ④ 2∶2∶1∶1，请分别推断出结构简式： ① ② ③ ④ 。
形成2 mo1HCl释放能量：2×431.8 kJ －436.0kJ+242.7kJ) = 184.9 kJ 形成2 mo1HBr释放能量：2×366kJ －(436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJ HCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容 易发生热分解生成相应的单质.
仪器分析 简介 荧光检测水中的双酚 A
某些共价键的键能
2.1.2键参数、等电子原理课件高二化学人教版选择性必修2
568
431.8
366
298.7
①若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化
是 吸收863.6kJ的能量。
②表中共价键最难断裂的是 H—F ，最易断裂的是 H—I 。
③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、
HBr、HI的键能依次 减小 ，说明四种分子的稳定性依次 减弱 ，
即HF分子很稳定，最 难 分解，HI分子最不稳定， 易 分解。
[基础•初探]
(3)应用
①判断共价键的稳定性
从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，
则共价键越 牢固 。
②判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子
的稳定性：HF > HCl > HBr > HI。
不能
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固，________________。
（2）从数据中找出一些规律，请写出一条：
同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时，该主族元素原子半径越小，共价键越牢固
。
1
218kJ mol
330kJ mol1
试预测C—Br键的键能范围：________________<C—Br键的键能<________________。
___
；由热化学方程式2H2 (g) + S2 (s) =
2H2 S(g)Δ = −224.5kJ ⋅ mol−1 和表中数据可计算出 1molS2(s)变为 1molS2(g)时
4.5
将__________（填“吸收”或“放出”）_______kJ的热量。
吸收
课堂小结
金牌学案高二化学人教版选修3课件：2.1.2共价键的键参数与等电子原理
目标导航 预习导引 一 二
自主预习
合作探究
一、认识键参数 1.键能:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能越 大,化学键越稳定。 2.键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短,键能越 大,共价键越稳定。 3.键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键的夹角。键角是描 述分子立体结构的重要参数。
自主预习
合作探究
写出常见的18e-微粒,讨论电子数相同的微粒与等电子体是否相 同?
答案:电子数相同的微粒是指微粒中所有的电子数之和相同,但 微粒中原子的数目不一定相同,如18电子的微粒有S2-、HS-、Cl-、 Ar、K+、Ca2+、H2S、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH等。
等电子体是指原子总数相等、价电子总数相同的微粒,其电子总 数不一定相同。如N2O与CO2,其原子总数、价电子总数、电子总 数相等;SO2和O3其原子总数相同、价电子总数相同,但SO2的电子 总数为32,O3的电子总数为24,显然电子总数不同。
目标导航 预习导引 一 二
自主预习
合作探究
是否一定是键长越短键能越大? 答案:不是。比如F—F键的键长短,键能也小。F原子的半径很小, 因此其键长短,而由于F—F键的键长短,两个F原子形成共价键时,原 子核之间的距离很近,排斥力很大,因此F—F键的键能不大。与Cl2 相比,F2的稳定性差,很容易与其他物质反应。
编后语
听课不仅要动脑，还要动口。这样，上课就能够主动接受和吸收知识，把被动的听课变成了一种积极、互动的活动。这对提高我们的学习积极性和口头 表达能力，以及考试时回答主观题很有帮助的。实践证明，凡积极举手发言的学生，学习进步特别快。上课的动口，主要有以下几个方式：
第一，复述。 课本上和老师讲的内容，有些往往非常专业和生硬，不好理解和记忆，我们听课时要试着用自己的话把这些知识说一说。有时用自己的话可能要啰嗦
2.1.2《共价键的键参数 等电子原理》导学案(含解析)
第二章《原子结构与性质》导学案第一节共价键（第二课时共价键的键参数等电子原理）【学习目标】1.通过阅读思考、数据分析，认识键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2通过讨论交流、问题探究等活动，知道等电子原理，会判断简单的等电子体，能结合实例说明“等电子原理的应用。
【学习重点】键参数的概念、“等电子原理”及应用【学习难点】用键参数说明简单分子的结构和某些性质【自主学习】旧知回顾：1.化学反应的实质是反应物分子内旧键的断裂和生成物分子内新键的形成。
当物质发生化学反应时，断开反应物的化学键要_吸收_(放出或吸收)能量；而形成生成物的化学键要__放出__(放出或吸收)能量。
2.s轨道与s轨道形成σ键时，电子并不是只在两核间运动，只是电子在两核间出现的概率大。
因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成σ键时，无方向性。
两个s 轨道只能形成σ键，不能形成π键。
两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。
新知预习：1.键能、键长和键角是共价键的三个键参数。
键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
键能的单位是 kJ·mol－1 。
键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
键角是指在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。
键角是描述分子立体结构的重要参数。
2.等电子原理是原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。
如 CO和N2 等。
【同步学习】情景导入：N2与H2在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？要解决这个问题就要了解这些分子中共价键的构成和共价键的键参数。
活动一、共价键的价参数1.阅读思考：（1）阅读教材P30页内容，结合表2-1，思考键能的概念是什么？键能与分子的稳定性有何关系？【温馨提示】①键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
共价键知识与规律
盘点共价键知识与规律一、共价键本质与分类1.共价键的概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。
共价键的本质是原子之间形成共用电子对。
评注：通常电负性相同或差值小的非金属原子形成的化学键为共价键，当两原子的电负性相值差大，形成的是离子键。
2.共价键的分类根据原子轨道重叠方式划分为：σ键（s-sσ、s-pσ、p-pσ）和π键，见表：3.共价键性质具有饱和性（决定一个原子能形成共价键的总数或以单键连接原子的数目）和方向性（决定分子的空间结构）。
评注：知道共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系，共价键的方向性影响着分子的立体构型。
二、共价键的键参数共价键的键参数主要指键能、健长、键角。
见表：三、等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质（物理性质）是相近的。
分子的立体结构一、分子的立体结构多原子的分子中原子的空间关系，称为“分子的立体结构“常见分子的立体结构，见表：五原子分子109°28′CH4 （正四面体形）四原子分子60°白磷：P4（正四面体形）120°CH2O ( 平面三角形 )107°NH3 三角锥形三原子分子105°H2O V(折线型)180°CO2二、价电子对互斥模型预测分子立体结构的基本方法1.中心原子上的价电子都用于形成共价键，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测：AB n立体结构示例n=2 直线形CO2n=3 平面三角形CH2O ，BF3等2.中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，如H2O有2对孤对电子，互相排斥，结构为 V(折线型)，NH3 有1对孤对电子，互相排斥结构，结构为三角锥形。
三、杂化轨道类型掌握分子空间构型与杂化类型的关系（1）sp杂化—直线型是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而成的两个轨道，轨道间的夹角为180℃，是直线型。
《共价键》键参数解析
109°28′ 60° 120° 107°18′ 104°30′ 180°
CH4、CCl4、(NH4+) 白磷：P4 苯、乙烯、SO3、BF3等 NH3 H2O CO2、Cs2、CH≡CH
[观察]P32页中表2-3的数据
• 从表中可以看出，CO分子与N2分子在许多 性质上十分相似，这些相似性，可以归结 为它们具有相等的价电子数，导致它们具 有相似的化学结构。
Br-Br
I-I C-C
193.7
152.7 347.7
O －O
O ＝O C －H
142
497.3 413.4
C=C
C≡C C－O C＝O N－N N＝N N≡N
615
812 351 745 193 418 946
O －H
N －H H-F H-Cl H-Br H-I H-H
462.8
390.8 568 431.8 366 298.7 436
键 H －F
H-Cl H-I
键能 565.0
428.0 295.0
键长 92
128 161
思考与交流
⑴ N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从 键能的角度应如何理解这一化学事实？ ⑵ 通过上例子，你认为键长、键能对分子 的化学性质有什么影响？ 一般地，形成的共价键的键能越大，键 长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越 稳定，化学性质越稳定。
键 Cl-Cl Br-Br I-I O －H 键能 242.7 193.7 152.7 462.8 键 N ＝O O －O O ＝O N －H 键能 607 142 497.3 390.8
[例题] • 根据表2-1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、 1molBr2（蒸气）反应，分别生成2molHCl和 2molHBr分子，哪个反应放出的能量多？
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直线形 _______
－191.49 －205.05
液体密度/g· cm－3
0.796
0.793
2.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有
相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近 。
3.等电子原理是指 原子总数相同、价电子总数 相同的分子具有相似的化
学键特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是相近 的。满足等电子原
NO－ 等电子体， 2 为三原子，其价电子总数为(5＋6×2＋1)＝18，SO2、O3
也为三原子，价电子总数均为6×3＝18。
解析
答案
4.依据等电子原理在下表中填出相应的化学式。
CH4 NH4
＋
C2H6
2＋ N2H6
－ CO2 3
CO2
NO＋ 2
－ C2O2 4
CO
N2
NO－ 3
N2O4
解析
通过对CH4和 NH＋ 4 的比较可知，由于C的原子序数比N的原子序
1.键能 (1)键能是气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的 最低能量。键能的单位 mol－1 。如，形成 1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ，即 是 kJ· H—H键的键能为436.0 kJ· mol－1。
(2)根据下表中的H—X键的键能回答下列问题： 共价键 键能/kJ· mol－1 H—F 568 H—Cl 431.8 H—Br 366 H—I 298.7
五原子32电子的等电子体
2－ 3－ SiF4、CCl4、 BF－ 、 SO 、 PO 4 4 4
正四面体形
活学活用 3.1919年，Langmuir提出等电子原理：原子总数相同、电子总数相同的 分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子 体的是 N2 和 CO ； CO2 和 N2O 。 解析 仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共 价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。
第二章
第一节
共价键
第2课时 共价键的键参数与等电子原理
目标定位 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数 说明简单分子的某些性质。 2.知道等电子原理的含义，学会等电子体的判断和应用。
内容索引
新知导学 —— 新知探究 达标检测 —— 当堂检测
点点落实 巩固反馈
新知导学
一、共价键参数
109 °28′ ________
____ 120° 107° ____
V形(角形)
直线形
____ 105°
____ 180°
H2O
CO2、CS2、CH≡CH
归纳总结 共价键参数
活学活用 1.N—H键键能的含义是 A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量 C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量 D.形成1个N—H键所放出的热量
理的分子互称为等电子体 。
归纳数相同和价电子总数相同的分子。
(2)等电子体应用：等电子体的许多性质是相近的，立体构型是相同的。
利用等电子体可以：
①判断一些简单分子或离子的立体构型。
②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。
863.6 kJ ①若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子,则发生的能量变化是吸收 ___________ 的能量 。 ②表中共价键最难断裂的是 H—F ，最易断裂的是 H—I 。 ③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系： HF、HCl、HBr、 HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子很稳定， 最 难 分解，HI分子最不稳定，易 分解。
2.键长 (1)键长是指形成共价键的两个原子之间的 核间距，因此 原子半径 决定 化学键的键长， 原子半径 越小，共价键的键长越短。 (2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能 越 大 ，这表明共价键越 稳定 ，反之亦然。 (3)下列三种分子中：①H2、②Cl2、③Br2，共价键的键长最长的是 ③ ， 键能最大的是 ① 。
(3)常见的等电子体 类型
双原子10电子的等电子体
实例
－、CN－ N2、CO、NO＋、 C2 2
空间构型
直线形 直线形 V形
－、BeCl (g) 三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、 、 N N2ONO＋ 2 3 2
三原子18电子的等电子体
、O3、SO2 NO－ 2
2－ 3－ 2－ 四原子24电子的等电子体 NO－ 、 、 、 、BF3、SO3(g) 平面三角形 CO BO CS 3 3 3 3
解析
答案
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，
只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等
电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中， SO2 、 O3 。 与 NO－ 2 互为等电子体的分子有
解析 依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为
3.键角 (1)键角是指在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。在多原子分子 中键角是一定的，这表明共价键具有方向 性，因此键角决定着共价分 子的 立体构型 。
(2)根据立体构型填写下列分子的键角 分子立体构型 正四面体形 平面形 三角锥形 键角 实例 CH4、CCl4 苯、乙烯、BF3等 NH3
解析 结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。
解析 答案
二、等电子原理
1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格： 分子 N2 2 __ __ 14 __ 10 直线形 _______ －195.81 －210.00 CO 2 __ __ 14 __ 10
原子数
结构 电子数 价电子数 立体构型 沸点/℃ 性质 熔点/℃
√
解析
答案
2.实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下： A—A B—B C—C D—D
键长/10－10m
键能/kJ· mol－1
a
193
0.74
b
c
151
1.98
d
已知D2分子的稳定性大于A2，则a>1.98 ；d> 193 ；比较a、c的大小 a<c ；
比较b、d的大小 b>d 。