山东农业大学科技学院教案校历第,3-4 周 教学日历顺序号：1-2
课题
第一章 原子结构和分子结构
教学目的
1.了解电子云、原子核外电子的运动状态、价键理论、氢键等有关知识；
2.掌握多电子原子核外电子的排布、杂化轨道理论；
重点
重点：原子核外电子的运动状态、价键理论、杂化轨道理论；
难点
难点：杂化轨道理论。
教学方 法
多媒体教学、自学
教学时 数
6学时
学时分 配
自我介绍、了解学生情况、引入新课、课后总结等 0.5学时第一节 核外电子的运动状态和排布 2.5学时第二节 化学键和分子结构 3学时
教 学 过 程
备注
1．自我介绍
2.了解学生学习化学的有关情况（包括实验）
3．讲解大学学习与高中的区别及学习方法本学期的大致安排引出并讲解新课：
讲解新课：
2’
5’
8’
2’
1’
第二节 化学键与分子结构
一、电负性
元素原子吸引电子能力大小的一个相对数值。规定,Li=1.0 或 F=4.0
从教材表1-5可以看出：
电负性的数值越大，其原子吸引电子的能力越强；
电负性的数值越小，其原子吸引电子的能力越弱。
1、化学键：
分子或晶体中直接相邻的两个或多个原子或离子之间强烈的相互作用称为化学键。
化学键有离子键、共价键、金属键等。
2、离子键：
以氯化钠的生成为例：
2Na + Cl2 = 2NaCl
即,Na(3s1 ) -e → Na+(2s22p6)
Cl(3s23p5) –e → Cl-(3s23p6)
Na+ + Cl- → Na+ Cl-
注意：
正、负离子一旦形成，它们之间既有吸引力又有排斥力。开始吸引力大于排斥力，使两者逐趋靠近。当吸引力与排斥力达到平衡状态时，整个体系的能量就将低到最低，正、负离子之间即形成了稳定的化学键。该类化学键就称为离子键。
★离子键的特点：
既无方向性,又无饱和性。
三、共价键
1、共价键的形成
两个氢原子相互靠近时的情形
在分子中只有自旋方向相反的2个电子才能占据同样的空间轨道，才可成键。
共价键的本质：是原子轨道的重叠，重叠程度越大该共价键就越稳定。
形成共价键应具备的条件是,
（1）两原子中有未成对电子（单电子）且其自旋方向必须相反。
2）两原子轨道要沿着最大重叠方向进行重叠，才能形成稳定的共价键（即最大重叠原理）。
2、共价键的特性
（1）饱和性
由于只有自旋方向相反的未成对电子才能成键，因此当一个电子和另一个电子配对后，能不能再跟第三个原子的电子配对成键。这就是共价键的饱和性。
（2）方向性
在形成共价键时，成键电子的电子云重叠愈多，核间电子云密度愈大，形成的共价键愈牢固。
因此，共价键的形成尽可能沿着电子云密度最大的方向，这就是共价键的方向性。
3、共价键的类型：
特点,●键轴为对称轴；●头对头重叠；●重叠程度大，故键能大。
②π键特点：●电子云肩并肩重叠；
●重叠程度小，故键能小；
●没有对称轴，但有对称面。
例如氮分子的结构：
所有的双、叁键中，一个是σ键，其余的均为π键；σ键可单独存在，π键不能单独存在。
σ键 与π键的比较
σ键
π键
参加成键的轨道
S、p及各种杂化轨道
仅p轨道
电子云重叠方式
头对头
肩并肩
重叠程度及键能
大
小
该键牢固否
牢固
不牢固
沿键轴旋转键断裂否
不断裂
断裂
……
……
……
发现了问题：
根据价键理论，碳原子由基态获得能量变为激发态后，4个单电子的能量是不相同的。但实验测得：在CH4分子中，4个C－H键的键能相同，键长相等，键角均为109.5°，分子为正四面体的空间构型。如何解释？
同理，按价键理论解释H2O和NH3分子的形成时，∠HOH和∠NNH均应90°，而实验测定值分别为104.5°和108°；当用价键理论解释多原子分子中价键的形成时遇到了困难时，为了解释这些事实，泡林(Pauling) 于1931年在电子配对理论的基础上提出杂化轨道理论作为对价键理论的补充和发展
（二）杂化轨道理论
1、杂化轨道理论的要点
⑴该原子中不同类型的能量相近的原子轨道可能混合起来，重新组合成一组新的原子轨道。
⑵同一原子中的n个原子轨道参加杂化，只能得到n个新的杂化轨道，且这些杂化轨道的能量相等。
⑶杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力增强了，形成的分子更加稳定。
⑷杂化轨道成键时均形成σ键。
杂化轨道理论的要点杂化轨道理论认为，在同一原子中能量相近的不同类型的几条原子轨道混杂起来，重新组成同等数目的能量完全相同的杂化原子轨道。在原子形成分子的过程中，经过激发、杂化、轨道重迭等过程，这就是杂化轨道理论的基本要点。
(1)激发:
如在CH4形成的分子时，碳原子欲与4个氢结合，必定要从2s轨道的一个电子激发到2pz轨道上，才有4个未成对电子分别与四个氢结合成键。在成键过程中，激发和成键是同时发生的，从基态变为激发态所需的能量，可由形成更多的共价键而放出更多的能量来补偿。
(2)杂化,
处于激发态的几条不同类型的原子轨道进一步线性组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫杂化。杂化后形成的新轨道称为杂化轨道。
(3)轨道重叠,
杂化轨道的电子云分布更为集中，故杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力强。杂化轨道与其它原子成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理，原子轨道重叠愈多，形成的化合物愈稳定。化合物的空间构型也是由满足原子轨道最大重叠的方向决定的。
2、杂化轨道的类型和分子的空间构型
⑴sp3杂化与甲烷分子的空间构型
sp3杂化轨道————甲烷
⑵sp2杂化与乙烯分子的空间构型
sp2杂化轨道————乙烯、氟化硼
⑶sp杂化与乙炔分子的空间构型
sp杂化轨道————乙炔、氯化铍（BeCl2）
⑷不等性杂化与NH3和H2O分子结构
①NH3的结构 --- sp3不等型杂化
② H2O的结构---sp3不等型杂化三、氢键形成氢键的条件：
①X、Y为电负性大且原子半径较小的原子，如F、O、N等。
② X-H···Y三原子在一条直线上注意：氢键不是化学键，是分子间的力。
举例：
总结本次课内容:
决定核外电子运动状态的四个量子数
多电子原子核外电子的排布规律
电负性和化学键-离子键、共价键
杂化轨道理论、氢键
5’
布置预习该周实验内容及下次理论课内容：
1，
教具
s、p电子云模型，sp、sp2、sp3杂化轨道模型；
甲烷、乙烯、乙炔的成键模型
教学互动
随时提问贯穿于整个教学中让学生写出23号～30号元素的电子排布式让学生分析CO2中C、O原子的杂化方式
作业
P16 思考题1～12
p17 2，4，12，14，17
课后分析
该章内容学生有一定的基础，但杂化轨道内容学生接受起来难度较大，需结合多媒体动画及模型多举例说明，才能获得较好的效果。由于是高职生，其生源复杂，基础差距较大，如何解决需与教务协商。
课题
第一章 原子结构和分子结构
教学目的
1.了解电子云、原子核外电子的运动状态、价键理论、氢键等有关知识；
2.掌握多电子原子核外电子的排布、杂化轨道理论；
重点
重点：原子核外电子的运动状态、价键理论、杂化轨道理论；
难点
难点：杂化轨道理论。
教学方 法
多媒体教学、自学
教学时 数
6学时
学时分 配
自我介绍、了解学生情况、引入新课、课后总结等 0.5学时第一节 核外电子的运动状态和排布 2.5学时第二节 化学键和分子结构 3学时
教 学 过 程
备注
1．自我介绍
2.了解学生学习化学的有关情况（包括实验）
3．讲解大学学习与高中的区别及学习方法本学期的大致安排引出并讲解新课：
讲解新课：
2’
5’
8’
2’
1’
第二节 化学键与分子结构
一、电负性
元素原子吸引电子能力大小的一个相对数值。规定,Li=1.0 或 F=4.0
从教材表1-5可以看出：
电负性的数值越大，其原子吸引电子的能力越强；
电负性的数值越小，其原子吸引电子的能力越弱。
1、化学键：
分子或晶体中直接相邻的两个或多个原子或离子之间强烈的相互作用称为化学键。
化学键有离子键、共价键、金属键等。
2、离子键：
以氯化钠的生成为例：
2Na + Cl2 = 2NaCl
即,Na(3s1 ) -e → Na+(2s22p6)
Cl(3s23p5) –e → Cl-(3s23p6)
Na+ + Cl- → Na+ Cl-
注意：
正、负离子一旦形成，它们之间既有吸引力又有排斥力。开始吸引力大于排斥力，使两者逐趋靠近。当吸引力与排斥力达到平衡状态时，整个体系的能量就将低到最低，正、负离子之间即形成了稳定的化学键。该类化学键就称为离子键。
★离子键的特点：
既无方向性,又无饱和性。
三、共价键
1、共价键的形成
两个氢原子相互靠近时的情形
在分子中只有自旋方向相反的2个电子才能占据同样的空间轨道，才可成键。
共价键的本质：是原子轨道的重叠，重叠程度越大该共价键就越稳定。
形成共价键应具备的条件是,
（1）两原子中有未成对电子（单电子）且其自旋方向必须相反。
2）两原子轨道要沿着最大重叠方向进行重叠，才能形成稳定的共价键（即最大重叠原理）。
2、共价键的特性
（1）饱和性
由于只有自旋方向相反的未成对电子才能成键，因此当一个电子和另一个电子配对后，能不能再跟第三个原子的电子配对成键。这就是共价键的饱和性。
（2）方向性
在形成共价键时，成键电子的电子云重叠愈多，核间电子云密度愈大，形成的共价键愈牢固。
因此，共价键的形成尽可能沿着电子云密度最大的方向，这就是共价键的方向性。
3、共价键的类型：
特点,●键轴为对称轴；●头对头重叠；●重叠程度大，故键能大。
②π键特点：●电子云肩并肩重叠；
●重叠程度小，故键能小；
●没有对称轴，但有对称面。
例如氮分子的结构：
所有的双、叁键中，一个是σ键，其余的均为π键；σ键可单独存在，π键不能单独存在。
σ键 与π键的比较
σ键
π键
参加成键的轨道
S、p及各种杂化轨道
仅p轨道
电子云重叠方式
头对头
肩并肩
重叠程度及键能
大
小
该键牢固否
牢固
不牢固
沿键轴旋转键断裂否
不断裂
断裂
……
……
……
发现了问题：
根据价键理论，碳原子由基态获得能量变为激发态后，4个单电子的能量是不相同的。但实验测得：在CH4分子中，4个C－H键的键能相同，键长相等，键角均为109.5°，分子为正四面体的空间构型。如何解释？
同理，按价键理论解释H2O和NH3分子的形成时，∠HOH和∠NNH均应90°，而实验测定值分别为104.5°和108°；当用价键理论解释多原子分子中价键的形成时遇到了困难时，为了解释这些事实，泡林(Pauling) 于1931年在电子配对理论的基础上提出杂化轨道理论作为对价键理论的补充和发展
（二）杂化轨道理论
1、杂化轨道理论的要点
⑴该原子中不同类型的能量相近的原子轨道可能混合起来，重新组合成一组新的原子轨道。
⑵同一原子中的n个原子轨道参加杂化，只能得到n个新的杂化轨道，且这些杂化轨道的能量相等。
⑶杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力增强了，形成的分子更加稳定。
⑷杂化轨道成键时均形成σ键。
杂化轨道理论的要点杂化轨道理论认为，在同一原子中能量相近的不同类型的几条原子轨道混杂起来，重新组成同等数目的能量完全相同的杂化原子轨道。在原子形成分子的过程中，经过激发、杂化、轨道重迭等过程，这就是杂化轨道理论的基本要点。
(1)激发:
如在CH4形成的分子时，碳原子欲与4个氢结合，必定要从2s轨道的一个电子激发到2pz轨道上，才有4个未成对电子分别与四个氢结合成键。在成键过程中，激发和成键是同时发生的，从基态变为激发态所需的能量，可由形成更多的共价键而放出更多的能量来补偿。
(2)杂化,
处于激发态的几条不同类型的原子轨道进一步线性组合成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫杂化。杂化后形成的新轨道称为杂化轨道。
(3)轨道重叠,
杂化轨道的电子云分布更为集中，故杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力强。杂化轨道与其它原子成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理，原子轨道重叠愈多，形成的化合物愈稳定。化合物的空间构型也是由满足原子轨道最大重叠的方向决定的。
2、杂化轨道的类型和分子的空间构型
⑴sp3杂化与甲烷分子的空间构型
sp3杂化轨道————甲烷
⑵sp2杂化与乙烯分子的空间构型
sp2杂化轨道————乙烯、氟化硼
⑶sp杂化与乙炔分子的空间构型
sp杂化轨道————乙炔、氯化铍（BeCl2）
⑷不等性杂化与NH3和H2O分子结构
①NH3的结构 --- sp3不等型杂化
② H2O的结构---sp3不等型杂化三、氢键形成氢键的条件：
①X、Y为电负性大且原子半径较小的原子，如F、O、N等。
② X-H···Y三原子在一条直线上注意：氢键不是化学键，是分子间的力。
举例：
总结本次课内容:
决定核外电子运动状态的四个量子数
多电子原子核外电子的排布规律
电负性和化学键-离子键、共价键
杂化轨道理论、氢键
5’
布置预习该周实验内容及下次理论课内容：
1，
教具
s、p电子云模型，sp、sp2、sp3杂化轨道模型；
甲烷、乙烯、乙炔的成键模型
教学互动
随时提问贯穿于整个教学中让学生写出23号～30号元素的电子排布式让学生分析CO2中C、O原子的杂化方式
作业
P16 思考题1～12
p17 2，4，12，14，17
课后分析
该章内容学生有一定的基础，但杂化轨道内容学生接受起来难度较大，需结合多媒体动画及模型多举例说明，才能获得较好的效果。由于是高职生，其生源复杂，基础差距较大，如何解决需与教务协商。
