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键参数 等电子体


第一节 共价键
第二课时 键参数

(1)请大家判断HF、HCl、HBr、HI分子 的稳定性,说出判断依据。
(2)请回忆甲烷的空间构型,它的空间 构型是由什么因素决定的?

二、键参数:键能、键长、键角
任务Ⅰ:阅读教材,简述键能、键长、键角的概念
? 键能: ? 气态基态原子形成l mol化学

键释放的最低能量。 通常取正值。 ? 单位:kJ/mol
? 如,形成l mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ, 则 H—H键能为436.0 kJ/mol ? 形成1 molN≡N键释放的最低能量为946 kJ ? 则 N≡N键能为946 kJ/mol

键长: 形成共价键的两个原子之间的核间距

键角: 在原子数超过2的分子中,两个共价键之间 的夹角

CO2的空间构型 直线形

CO2的空间构型 直线形



H2O的空间构型

V形



NH3的空间构成 三角锥形

CH4的空间构成

109o28′

任务Ⅱ:分析表2-1中Cl-Cl、I-I、Br-Br和HF、H-Cl、H-Br、H-I的键能,你能得出同主族 元素的同类键的键能的变化规律吗? 结论:一般而言,同主族元素的同类键的键能, 从上到下逐渐减小。

通常,单键、双键、三键对比,键能越来越大。

任务Ⅲ:结合键能的概念和表2-1中相应共
价键的键能,分析讨论键能与分子性质的关 系。 结论:键能越大,即形成化学键时放出 的能量越多,化学键越稳定,越不容易 被打开。

任务Ⅴ:以卤素中的Cl-Cl、Br-Br、I-I为例,
结合它们的键能与键长的相应数据,分析讨论 键长与分子性质的关系。 结论:键长是衡量共价键稳定性的另一个重 要参数,键长越短,往往键能越大,共价键 越稳定。

课堂练习
关于键长、键能和键角,下列说法中不正确的是 ( C、E ) A 键角是描述分子立体结构的重要参数 B 键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关 C 键能越大,键长越长,共价化合物越稳定 D 键角的大小与键长的长短、键能的大小无关 E C=C键的键能等于C-C键能的2倍 F 因为O-H键的键能小于H-F键的键能,所以O2、F2 与H2反应的能力逐渐增强

分子空间构型

键角





正四面体
平面型 三角锥型 折线型 直线型

109°28′ 60° 120° 107°18′ 104°30′ 180°

CH4、CCl4、(NH4+) 白磷:P4 苯、乙烯、SO3、BF3等 NH3 H2 O CO2、Cs2、CH≡CH

三、等电子原理
等电子原理:原子总数、价电子(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。 等电子体:满足等电子体的微粒称为等电子体。
水中溶解度
(室温)

分子 熔点/℃ 沸点/℃ CO N2
-205.05 -210.00 -190.49 -195.81

分子解离能
(kJ/mol)

分子的 价电子 总数

2.3 mL 1.6 mL

1075 946

10 10

拓展:
(1)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。 (2)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,但其化学性质差别较 大。

(3)等电子体价电子数总数
= 分子中组成原子的价电子数之和
= 离子中各原子的价电子之和 + 阴离子所带 电荷数(-阳离子所点电荷数)

等电子原理的应用
(1)可以较快的判断一些分子的构型以及其键 合的情况。 如:NH3和H3O+,SiCl4 、SiO44-、SO42-的空间 构型相似,分别是三角锥形和正四面体

(2)应用于制造新材料。某些等电子体具有相 同的结构特征,表现在性质和应用上也有相似之 处,这对制造新材料是有启发的,例如,晶体硅, 锗是良好的半导体材料,他们的等电子体磷化铝 (AlP)、砷化镓(GaAs)也都是良好的半导体 材料。

类型

实例

空间构型

二原子10电子的 N2、CO、C22-、CN等电子体
三原子16电子的 CO2、CS2、N2O、BeCl2 等电子体 三原子18电子的 NO -、O 、SO 等电子体
2 3 2

直线型
直线型 V型

四原子24电子的 NO3―、CO32-、BO33-、BF3、 平面三角形 SO3 等电子体 五原子32电子的 SiF4、CCl4、BF4-、SO42-、 PO43等电子体 七原子48电子的 SF6、PF6-、SiF62-、AlF63(了解) 等电子体 四个σ键,正 四面体形 六个σ键,正 八面体

课堂练习

在1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、 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2周期元素组成的共价分子 中,互为等电子体的是:——和——、——和 ——。 ? (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,与NO2- 互为等 电子体的分子有: ——和 ——

N2 CO

CO2 N2O

SO2

O3

课堂小结


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