【文章內(nèi)容簡介】 摩爾反應(yīng)焓變表示 ， 即： AB(g) ? A (g) + B (g) ?rH? m=E(A—B) A與 B之間的化學(xué)鍵可以是單鍵、雙鍵或三鍵 。 雙原子分子 ， 鍵能 E(A—B)等于鍵的解離能 D(A—B)，可直接從熱化學(xué)測量中得到 。 例如 ， Cl2(g) ? 2Cl(g) ?rH? m,(Cl2) = E(Cl2) = D(Cl2) = 247kJ?mol?1 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 50 把一個(gè)氣態(tài) 多原子分子 分解為組成它的全部氣態(tài)原子時(shí)所需要的能量叫 原子化能 ， 應(yīng)該恰好等于這個(gè)分子中全部化學(xué)鍵鍵能的總和 。 如果分子中只含有一種鍵 ， 且都是單鍵 ， 鍵能可用鍵解離能的平均值表示 。 如 NH3含有三個(gè) N―H 鍵 ， NH3(g) = H(g) + NH2(g) D1 = kJ?mol?1 NH2(g) = NH(g) + H(g) D2 = kJ?mol?1 NH(g) = N(g) + H(g) D3 = kJ?mol?1 鍵能越大 ， 化學(xué)鍵越牢固 。 雙鍵的鍵能比單鍵的鍵能大得多 ， 但不等于單鍵鍵能的兩倍 。 ( N H)( N H) 1 2 31 E = D = (D + D + D ) / 3= (433 .1 + 3 97. 5+ 3 38. 9) / 3= 3 89. 8 k J m o l?2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 51 3） 鍵長 鍵長 (bond length)——兩原子間形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵時(shí)所保持著一定的平衡距離 ， 符號(hào) l， 單位 m或 pm。 在不同分子中 ， 兩原子間形成相同類型的化學(xué)鍵時(shí) ， 鍵長相近 ， 它們的平均值 ， 即為共價(jià)鍵鍵長數(shù)據(jù) 。 鍵長數(shù)據(jù)越大 ， 表明兩原子間的平衡距離越遠(yuǎn) ，原子間相互結(jié)合的能力越弱 。 如 H―F ，H―Cl ， H―Br ， H―I 的鍵長依次增長 ， 鍵的強(qiáng)度依次減弱 ， 熱穩(wěn)定性逐個(gè)下降 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 52 某些鍵能和鍵長的數(shù)據(jù) () 共價(jià)鍵 鍵能 E /kJ ? m o l? 1 鍵長 l / pm H H H F ? H Cl H Br 366 ? 2 H I 299 ? 1 C C 346 154 C ? C 134 C ? C 120 C H 413 109 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 53 4） 鍵角 鍵角 （ bond angle） :分子中相鄰的共價(jià)鍵之間的夾角稱為鍵角 。 知道了某分子內(nèi)全部化學(xué)鍵的鍵長和鍵角的數(shù)據(jù) ，便可確定這些分子的幾何構(gòu)型 。 一些分子的化學(xué)鍵的鍵長、鍵角和幾何構(gòu)型 分子 鍵長 l/pm 鍵角 ? 分子構(gòu)型 NO2 120 134176。 V型 (或角型 ) CO2 180176。 直線型 NH3 三角錐型 CCl4 177 176。 正四面體型 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 54 5 ） 鍵的極性與鍵矩 當(dāng)電負(fù)性不同的兩個(gè)原子間形成化學(xué)鍵時(shí) ，會(huì)因其吸引電子的能力不同而使共用的電子對(duì)部分地或完全偏向于其中一個(gè)原子 ， 使其正負(fù)電荷的中心不重合 ， 鍵具有了極性 (polarity)， 稱為 極性鍵 (polar bond)。 不同元素的原子之間形成的共價(jià)鍵都不同程度地具有極性 。 兩個(gè)同元素原子間形成的共價(jià)鍵不具有極性 ，稱為 非極性鍵 (nonpolar bond)。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 55 鍵的極性的大小可以用 鍵矩 (? )來衡量： ? = q? l 式中的 q為電量 ， l通常取兩個(gè)原子的核間距 ， 鍵矩是矢量 ， 其方向是從正電荷中心指向負(fù)電荷中心 ， ?的單位為庫侖 ?米 (C?m)。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 56 鍵類型的小結(jié)： 成鍵原子間電負(fù)性差值的大小一定程度上反映了鍵的離子性的大小 。 1) 電負(fù)性差值大的元素之間化合生成離子鍵的傾向較強(qiáng) 。 2) 電負(fù)性差值小的或電負(fù)性差值為零的非金屬元素間以共價(jià)鍵結(jié)合 。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 57 多原子分子的空間構(gòu)型 從宏觀上講 ， 每一種物質(zhì)都有其特定的性質(zhì) ， 從微觀上看 ， 每一種物質(zhì)都有其特定的結(jié)構(gòu) 。 幾乎所有的性質(zhì)都與其特定的結(jié)構(gòu)有關(guān) ，這就是結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)性 ， 裝其進(jìn)行定量的研究是目前最流行的研究領(lǐng)域之一 (QSPR,Quantitative StructurePropertice Relationship)。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 58 甲烷 (methane, CH4), 四個(gè)等同的 CH鍵。 HCHHH2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 59 C: 1S2 2S2 2P2 如何解釋四個(gè)等同的碳?xì)滏I？ 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 60 四、 雜化軌道理論 根據(jù)價(jià)鍵理論 ， 共價(jià)鍵是成鍵原子通過電子配對(duì)形成的 。 例如 H2O分子的空間構(gòu)型 ， 根據(jù)價(jià)鍵理論兩個(gè) H―O 鍵的夾角應(yīng)該是 90176。 ,但實(shí)測結(jié)果是 176。 。 又如 C原子 ， 其價(jià)電子構(gòu)型為2s22p2， 按電子配對(duì)法 ， 只能形成兩個(gè)共價(jià)鍵 ，且鍵角應(yīng)為 90?， 顯然 ， 與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符 。 鮑林 （ ） 和斯萊特 ()于1931年提出了雜化軌道理論 。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 61 1） 雜化軌道理論要點(diǎn) * 在原子間相互作用形成分子的過程中 ， 同一原子中能量相近的不同類型的原子軌道 (即 波函數(shù) )可以相互疊加 ， 重新組成同等數(shù)目 、 能量完全相等且成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道 ， 這些新的原子軌道稱為雜化軌道 (hybrid orbital)。 雜化軌道的形成過程稱為 雜化 (hybridization)。 *定義 —— 同一原子中能量相近的原子軌道組合成新的軌道的過程 。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 62 雜化軌道在某些方向上的角度分布更集中 ， 因而雜化軌道比未雜化的原子軌道成鍵能力強(qiáng) ， 使形成的共價(jià)鍵更加穩(wěn)定 。 不同類型的雜化軌道有不同的空間取向 ， 從而決定了共價(jià)型多原子分子或離子的不同的空間構(gòu)型 。 沒有參與雜化的軌道仍保持原有的形狀。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 63 2） 雜化軌道的類型 （ 1） sp雜化 由同一原子的一個(gè) ns軌道和一個(gè)np軌道線性組合得到的兩個(gè)雜化軌道稱為 sp雜化軌道 。 每個(gè)雜化軌道都包含著 1/2的 s成分和 1/2的 p成分 ， 兩個(gè)雜化軌道的夾角為 180例如 ， 實(shí)驗(yàn)測得BeH2是直線型共價(jià)分子 ， Be原子位于分子的中心位置 ， 可見 Be原子應(yīng)以兩個(gè)能量相等 成鍵方向相反的軌道與 H原 子成鍵 ， 這兩個(gè)軌道就是 sp 雜化軌道 。 sp雜化軌道 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 64 2）雜化軌道的類型 （ 1） sp雜化 由同一原子的一個(gè) ns軌道和一個(gè) np軌道線性組合得到的兩個(gè)雜化軌道稱為 sp雜化軌道 。 每個(gè)雜化軌道都包含著 1/2的 s成分和 1/2的 p成分 ，兩個(gè)雜化軌道的夾角為 180。 例如 ， 實(shí)驗(yàn)測得 BeCl2是直線型共價(jià)分子 ， Be原子位于分子的中心位置 ， 可見 Be原子應(yīng)以兩個(gè)能量相等成鍵方向相反的軌道與 Cl原子成鍵 ， 這兩個(gè)軌道就是 sp雜化軌道 。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 65 （ 2） sp2雜化 sp2雜化是一個(gè) ns原子軌道與兩個(gè) np原子軌道的雜化 ， 每個(gè)雜化軌道都含 1/3的 s成分和 2/3的 p成分 ， 軌道夾角為 120176。 ， 軌道的伸展方向指向 平面三角形 的三個(gè)頂點(diǎn) 。 BF3 為 典型 例 子 。 硼 原子 的 電子 層 結(jié)構(gòu) 為1s22s22p1， 為了形成 3個(gè) ?鍵 ， 硼的 1個(gè) 2s電子要先激發(fā)到 2p的空軌道上去 ， 然后經(jīng) sp2雜化形成三個(gè) sp2雜化軌道 。 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 66 2022年 2月 10日 高中化學(xué)競賽培優(yōu)教程 第四章 67 （ 3） sp3雜化 sp3雜化是由一個(gè) ns原子軌道和三個(gè) np原子軌道參與雜化的過程 。 CH4中碳原子的雜化就屬此種雜化 。 碳原子： 2s22p2， 碳原子也經(jīng)歷激發(fā) 、 雜化過