五十六、共价键的键参数和分子的性质一、共价键的参数与意义1、键能：气态原子形成1mol化学键所释放的能量。共价键的键能与键长一起用于解释原子晶体的熔点沸点的高低；与键长一起用于解释共价分子的稳定性；用于解释反应物和生成物都是气体的反应的△H。2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。共价键的键能与键长一起用于解释原子晶体的熔点沸点的高低；与键能一起用于解释共价分子的稳定性。3、键角：在多原子分子中，两个相邻的共价键之间的夹角。共价键的键角与键长一起用于解释几何构型。4、键极性：共价键中共用电子对是否偏移的性质。键极性用于解释共价化合物的原子的化合价。与分子的几何构型一起用于解释分子的极性。二、共价键的键参数对物质性质的影响1、在原子晶体中，共价键的键能越大，键长越小，共价键就越强，熔点沸点就越高。例如：金刚石、晶体硅、金刚砂都是原子晶体，由于键能C—C>C—Si>SI—Si，键长C—C<C—Si<SI—Si，导致熔点金刚石>金刚砂>晶体硅。2、在分子晶体中，共价键的键能越大，键长越小，共价键就越强，分子就越稳定，受热就越难分解。例如：在氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢分子中，键能H—F>H—Cl>H—Br>H—I，键长H—F<H—Cl<H—Br<H—I，导致稳定性HF>HCl>HBr>HI。3、对于反应物和生成物都是气体的反应，气体反应物的总键能与气体生成物的总键能之差就是该气体反应的反应热。△H=E（气体反应物）—E（气体生成物），如果气体反应物的总键能与气体生成物的总键能之差大于0，说明反应为吸热反应；气体反应物的总键能与气体生成物的总键能之差小于0，说明反应为放热反应。4、共价键的键角大小和键长大小决定了几何构型。例如：在CH4分子中，键角为109°28’，四个C—H键长相等，所以CH4是正四面体构型。而CH3Cl分子中，键角也为109°28’，但C—H键长与C—Cl键长不相等，所以CH3Cl分子只是四面体，而不是正四面体构型。5、共价键的键极性决定了共价化合物的化合价。共用电子对偏向的元素的原子显负价，共用电子对偏离的元素的原子显正价。例如：在CO2分子中，两对共用电子对偏向氧原子，氧元素呈－2价，碳元素呈+4价。6、共价键的键极性和分子的几何构型一起决定了分子的极性。分子的极性是指电荷的分布是不均匀的，不对称的性质。电荷的分布是不均匀的，不对称的的分子是极性分子；电荷的分布是均匀的，对称的分子是非极性分子。没有键的极性就没有分子的极性，有了键的极性才有可能使分子呈极性。但键极性不等于分子的极性。如果分子的几何构型，不能使键的极性相互抵消，分子就呈极性；如果分子的几何构型，能够使键的极性相互抵消，分子就不呈极性。一般判定方法是：对于ABn型分子，如果中心原子A的最外层电子都用于成键，则该分子就是非极性分子。分子是否具有极性可以用于解释物质的溶解性：极性分子易溶于极性分子的溶剂中，非极性分子易溶于非极性分子的溶剂中。例如：在CO2分子中，C=O是极性键，共用电子对都偏向O，由于CO2是直线型分子，键角为180°，两个C=O的键极性大小相等，方向相反，互相抵消，使整个二氧化碳分子不显极性，所以CO2是非极性分子。而H2O分子，H—O是极性键，共用电子对偏向O，由于H2O是角形分子，键角小于109°28’，两个H—O的键极性虽然大小相等，但方向不相反，不能相互抵消，使得H2O分子呈极性，所以H2O是极性分子。三、共价单质和化合物的几何构型和分子的极性1、所有的双原子分子几何构型都是直线型，如果是单质双原子分子，是非极性分子；如果是化合物双原子分子，是极性分子。例如：H2、Cl2、N2、O2都是非极性分子，HCl、NO、CO是极性分子。2、角形的三原子分子，如H2O、SO2是极性分子；直线型多原子分子，如BeCl2、CO2、C2H2、HCN，其中CO2、C2H2是非极性分子，HCN是极性分子。3、正三角形四原子分子，如BF3、SO3是非极性分子。4、三角锥形四原子分子，如NH3、PCl3是极性分子。5、正四面体分子，如P4、CH4、CCl4是非极性分子。正四面体构型的物质和微粒有：金刚石、晶体硅、金刚砂、SiO2、P4、CH4、CCl4、NH4＋。6、正六边形分子有苯，是非极性分子，四边形分子，如乙烯是非极性分子。四、强化练习1、近期《美国化学会志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80Mpa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是（）A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化B．金刚石是碳的一种同位素C．钠被氧化最终生成碳酸钠D．金刚石中只含有非极性共价键2、下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是（）