§3共价键

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§3共价键

一、一周知识概述

1、共价键的形成与类型

（1）共价键的概念：原子间通过共用电子对形成的化学键叫共价键。

（2）共价键的形成：从电子云的角度可以看出，共价键的形成过程就是成键两原子的电子云相互重叠的过程。 （3）共价键的本质：在原子间形成共用电子对，也就是两原子核与共用电子对之间的电性作用。

（4）共价键的键型：

2、共价键的键参数

（1）键能：气态基态原子形成1mol 化学键所释放出的最低能量或者是将1mol 理想气体分子AB 折开为中性原子A 和B 时，所需的最低能量。单位一般是KJ·mol －1。

（2）键长：分子中两个原子核间的平均距离叫做键长。单位一般是pm 。

（3）键角：分子中两个共价键之间的夹角。单位是度。

3、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，它们的许多性质是相近的。如N 2和CO 。

二、重难点知识讲解

1、σ键和π键的特点

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σ键的特点是：两个原子的成键轨道沿键轴的方向以“头碰头”的方式重叠；原子轨道重叠部分沿着键轴呈轴对称；由于成键轨道在轴的方向上重叠，故形成σ键时的原子轨道发生了最大程度的重叠，所以σ键稳定性高。

π键的特点是：两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式重叠；原子轨道重叠部分分别位于两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面, 它们互为镜像, 称为镜像对称。

从原子轨道重叠程度看，π键轨道重叠程度要比σ键轨道重叠程度小，因此π键的稳定性低于σ键，π键的电子活动性较高，是化学反应的积极参与者。

2、共价键的特征

（1）饱和性

在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。

（2）方向性

形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固。因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。方向性决定了分子的空间构型。

3、键参数与分子性质的关系

通常键能愈大，破坏该化学键所需要的能量也就愈大，即表明该化学键愈牢固，由该键组成的分子也就愈稳定。

一般来说，两原子间所形成的键愈短，键能就愈大，键愈强、愈牢固。所以，可以用键能和键长二个参数来定量的描述化学键的特征，也就显示出了分子的稳定性。

键角指分子中键与键之间的夹角，键角是表示分子空间结构的一个重要参数。一般来说，如果已知某分子中的键长和键角的数据，就可以确定该分子的几何构型。

4、键能与化学反应热

化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，该化学反应通常为吸热反应，否则该化学反应为放热反应。所以，反应物和生成物的键能的大小直接决定着化学反应过程中能量的变化。一般从键能E 来估算反应热△H 可依据以下公式：

△H=∑E（反应物）－∑E（产物）

三、典型例题

例1、下列关于化学键的叙述正确的是（ ）

A ．化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间

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B ．两个原子之间的互作用叫化学键

C ．化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用

D ．阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小

解析：化学键的定义强调两个方面：一是“相邻的两个或多个原子之间”；二是“强烈相互作用”。选项A 、B 中都没有正确说明这两点，所以不正确。选项D 只强调离子键中阴、阳离子之间的吸引作用而没有排斥作用，所以不正确。只有C 正确。

答案：C

点评：正确理解化学键、共价键、离子键等基本概念，是研究分子结构的基础。

例2、某有机物的结构式如下：

则分子中有______个σ键，______个π键。

答案：7 3

解析：除5条单键全是σ键外，双键中1个是σ键，另1个是π键，叁键中1个是σ键，另2个是π键，故σ键总数为7，π键总数为3。

例3、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol 化学键时释放(或吸收) 的能量。已知白磷和P 4O 6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol －1) ：P —P ：198P —O ：360 O=O：498，则反应P 4(白磷) ＋3O 2=P4O 6的反应热△H 为（ ）

A ．－1638kJ·mol －1 B ．＋1638kJ·mol －1

C ．－126 kJ·mol －1 D ．＋126 kJ·mol －1

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解析：由反应方程式知，该反应的能量变化包括1mol P4和3mol O2断键吸收的能量和1molP 4O 6成键放出的能量。由各物质的分子结构知1molP 4含6molP —P 键，3molO 2含3molO=O键，1molP 4O 6含12molP －O 键，故△H=(198kJ·mol －1×6＋498kJ·mol －1×3) 一360kJ·mol －1×12=－1638kJ·mol －1。

答案：A

点评：本题通过几组数据进行计算，使我们从定量的角度加深了对化学反应的实质及能量变化的本质认识，并能更加深刻地体会分子结构与其性质的关系。

例4、从实验测得不同物质中氧一氧之间的键长和键能的数据：

其中x 、y 的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>z。该规律性是（ ）

A ．成键的电子数越多，键能越大

B ．键长越长，键能越小

C ．成键所用的电子数越少，键能越大

D ．成键时电子对越偏移，键能越大

答案：B

解析：观察表中数据发现，O 2与的键能大者键长短，按此中O —O 键长比中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(O－O) ：

z>y>z。