文档内容
第二章 分子的结构与性质
第一节 共价键
一、共价键
1．共价键的概念和特征
原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
【注】所有共价键都有饱和性，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电
子形成共价键时就没有方向性。
2. 形成条件
同种非金属元素或者不同种非金属元素原子之间，某些金属原子与非金属
原子之间形成共价键。如AlCl 、BeCl 、FeCl 等所含化学键为共价键。
3 2 3
3．共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)
(1)σ键
形成 由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成
s－s型
类
型 s－p型
p－p型以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的
特征
电子云的图形不变，这种特征称为轴对称
(2)π键
形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p－p π键
π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的
特征 电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；π
键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂
(3)判断σ键、π键的一般规律
共价单键为σ 键；共价双键中有一个σ 键，另一个是π 键；共价三键由一个
σ 键和两个π 键构成。
【总结】σ键与π键的比较
共价键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠
示意图
对称类型 轴对称 镜面对称
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，一个是π
成键规律
键；共价三键中一个是σ键，两个是π键【注】①s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。
②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。
③两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。
例1．有关CH ===CH—C≡N分子中所含化学键数目的说法正确的是( )
2
A．3个σ键，3个π键 B．4个σ键，3个π键
C．6个σ键，2个π键 D．6个σ键，3个π键
【答案】D [共价单键为σ键，双键中含1个σ键和1个π键，三键中含1
个σ键和2个π键，故CH ===CH—C≡N分子中含6个σ键和3个π键。]
2
例2．关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是( )
A．σ键是轴对称的，π键是镜面对称的
B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠
C．σ键不能断裂，π键容易断裂
D．氢原子只能形成σ键，氧原子可以形成σ键和π键
【答案】C [σ键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。]
二、键参数——键能、键长与键角
1．键能
(1)键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能
的单位是 kJ·mol － 1 。键能通常是298.15_ K 、 101 _kPa 条件下的标准值。例如，H
—H的键能为436.0 kJ·mol—1。
(2)下表中是H—X的键能数据
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I键能/(kJ·mol－1 ) 568 431.8 366 298.7
①若使2 mol H—Cl断裂为气态原子，则发生的能量变化是 吸收 863. 6_ kJ 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由表中键能数据大小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分子最稳定，最难
分解，HI分子最不稳定，最易分解。
(3)键能的应用
①表示共价键的强弱
键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。
② 判断分子的稳定性
结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
③判断化学反应的能量变化
在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因
此反应焓变与键能的关系为 ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0
时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。
2．键长
(1)键长是构成化学键的两个原子的核间距，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，
表明共价键越稳定。
(3)下列三种分子中：①H 、②Cl 、③Br ，共价键的键长最长的是③，键
2 2 2
能最大的是①。(4)键长的应用
①一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。
②键长的比较方法
a．根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长
越短。
b．根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞
双键键长＞三键键长。
3．键角
(1)键角是指在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。在多原子分子
中的键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重
要参数。
(2)根据空间结构填写下列分子的键角：
分子空间结构 键角 实例
正四面体形 109°28 ′ CH 、CCl
4 4
平面形 120° 苯、乙烯、BF
3
三角锥形 107° NH
3
V形(或角形) 105° H O
2
直线形 180° CO 、CS 、CH≡CH
2 2
(3)键角的应用
①键长和键角决定分子的空间结构
②常见分子的键角与分子空间结构
化学式 结构式 键角 空间结构
CO O===C===O 180° 直线形
2NH 107° 三角锥形
3
H O 105° V形
2
BF 120° 平面三角形
3
CH 109°28′ 正四面体形
4
【总结】共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子
对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能
量越大。
(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能
量越大。
(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引
力越大，形成的共价键越稳定。
例3.下列说法正确的是( )
A．分子的结构是由键角决定的
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定C．CF 、CCl 、CBr 、CI 中C—X(X＝F、Cl、Br、I)的键长、键角均相等
4 4 4 4
D．H O分子中两个O—H的键角为180°
2
【答案】B [分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、
Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项
错误；H O分子中两个O—H的键角为105°，D项错误。]
2
例4.下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A．氮元素的电负性较大，但N 的化学性质很稳定
2
B．稀有气体一般难发生反应
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．HF比H O稳定
2
【答案】B [由于N 分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的
2
能量，所以N 的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤
2
族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能
逐渐变小，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F的键能大于H—O，
所以稳定性：HF＞H O。]
2
