六物质结构核外电子运动状态-长春医学高等专科学校.DOC

第六章 物质结构 第三节?分子结构 电子教案 第 次课 学时 教 学 内 容 纲 要 时 间 分 配 第章 第三节? 分子结构 复习导课 一、二、课 内 知 识、 能 力、 素 质 目 标 .熟悉价键理论； 2.掌握杂化轨道理论 能力目标： 具备应用价键理论、杂化轨道理论分析简单分子中共价键的形成能力 素质目标： 明确人生的奋斗目标，端正正确的学习态度、提高学习能力，培养科学精神和创新意识，形成良好的情感与做人品质 教 学 设 计 课 后 分 析 及 改 进 措 施 教研室检查 系部检查 学校检查 〈复习提问〉 〈问题1〉氢原子能否单独存在？氢分子是由几个氢原子构成的？ 〈问题2〉什么是离子键？哪些元素之间易形成离子键？ 〈课程导入〉 〈问题〉电负性相近或相同的非金属元素的原子相互结合时，能否形成离子键？ 〈问题〉什么是共价键？ 成键原子各自提供相同数目的电子，形成共用电子对，共同围绕两个成键原子核运动，为两个成键原子所共有。 〈讲授新课〉 一、现代价键理论 （一）氢分子的形成 电子自旋方向相同的两个氢原子彼此靠近时，相互排斥；两核间电子密度减小，体系的能量比两个独立氢原子的能量之和高，这样的两个氢原子不能结合。电子自旋方向相反的两个氢原子相互接近时，虽然存在核与核、电子与电子之间的排斥力，但两原子间原子核对电子的吸引力起主导作用，两个氢原子的1s轨道相互重叠，两核间电子密度增大，当核间距为76pm时，体系的能量最降低，即两个氢原子结合为稳定的氢分子。 原子间通过共用电子对形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了一个电子云密度相对较大的区域，这就是价键理论的基础。 （二）价键理论的基本要点 ①具有自旋方向相反的未成对电子的两个原子互相接近时，可以配对形成稳定的共价键。 〈问题〉是不是所有的氢原子都可以配对形成氢分子？ ②一个原子形成共价键的数目受原子内未成对电子数的限制，已成键的电子不能再与其它电子配对成键，这就是共价键的饱和性。 〈问题〉用价键理论说明为什么H2能稳定存在，而He2不能稳定存在？H原子能不能形成H3？N原子能和几个H结合成分子？ ③成键时，原子轨道重叠越大，形成的共价键越牢固，称为原子轨道最大重叠原理。因此，共价键具有方向性。 〈问题〉形成氯化氢分子时，原子轨道是怎样重叠的？ （三）共价键的类型 根据成键时原子轨道的重叠方式的不同，共价键可分为σ键和π键两种类型。1．σ键两个原子轨道沿着轨道对称轴的方向以“头碰头”的方式发生重叠，形成的共价键称为σ键，见图8-9。σ键重叠程度比较大，重叠部分关于键轴呈圆柱形对称分布；所以σ键稳定，能自由旋转。在两个原子间只能形成一个σ键。 2．π键 原子在形成σ键时，如果在垂直σ键的方向上有相互平行的p轨道，p轨道就会从侧面重叠，这种以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键称为π键，见图8-10。π键重叠程度比较小，不稳定；π电子云分布在节面的两侧，离原子核较远，电子的流动性大，且不能自由旋转。π键不能单独存在，只能与σ键共存，两个原子间可以形成一个或两个π键。 σ 键 π 键 轨道组成 成键方式 重叠部分 存在形式 键的性质 由s—s、s—p、p—p轨道组成 轨道以“头碰头”方式重叠 沿键轴呈圆筒型对称，电子密集 在键轴上 一般是由一对电子组成的单键 重叠程度大，键能大，稳定性高 由p—p、p—d原子轨道组成 轨道以“肩并肩”方式重叠 垂直于键轴呈镜面反对称①， 电子密集在键轴的上面和下面 仅存在于双键或叁键中 重叠程度小，键能小，稳定性低 〈问题〉比较σ键与π键有何不同？ （三）键参数 键长、键能、键角及键的极性等表征共价键性质的物理量，称为键参数。 1．键长 分子中两个成键原子核间的平均距离称为键长。键长越长，原子核间距离越大，键的强度越弱，键能就越小，稳定性越差。 2．键角 一个原子周围如果形成两个或两个以上的共价键，那么共价键彼此之间有一定的夹角，这个夹角就是共价键的键角。键角是由共价键的方向性决定的，键角反映了分子或物质的空间结构。 3．键能 以能量标志化学键强弱的物理量称为键能，单位是kJ?mol?1。 HCl（g）=H（g）+Cl（g） E = 431 kJ·mol-1 价键理论比较简明地阐述了共价键的形成过程和本质，并成功地解释了共价键的饱和性和方向性，但在解释分子的空间构型（结构）方面遇到了困难。 〈问题〉根据价键理论推测水分子的键角是多少？一个碳原子能和几个氢原子成键？ 〈问题〉杂化轨道的概念是谁提出的？