共价键是两个非金属原子之间共用的一对电子。点叉图画出每个原子的最外层电子,共用的电子对放在原子重叠的地方。目标是让每个原子的最外层排满:氢是 2 个电子,大多数其他非金属是 8 个。
本课承接用电子解释离子的形成,属于键合与结构。上一课的电子从一个原子转移到另一个原子,这一课的电子则是共用。
共用电子如何让最外层排满?
取两个氯原子,各有 7 个最外层电子。如果每个原子拿出一个电子共用,这一对电子对两个原子都算数。
每个原子现在有 7 + 1 = 8 个最外层电子,结果就是 Cl₂ 分子。
原子形成的键数,等于它离满层还差的电子数。氢形成 1 个键,氧 2 个,氮 3 个,碳 4 个。
画简单共价分子的步骤
- 找出每个原子的最外层电子数,根据族数或电子排布。
- 算出每个原子还需要几个电子才能排满。
- 在原子之间放共用电子对,直到每个原子都得到所需的电子。
- 给还有多余电子的原子补上孤电子对。
- 核对总数: 图中的电子总数必须等于所有原子最外层电子数之和。
例题详解
画出水(H₂O)的点叉图,并写出成键电子对和孤电子对的数目。
氧(2,6)有 6 个最外层电子,还需要 2 个。每个氢(1)有 1 个最外层电子,还需要 1 个。
氧与每个氢共用一对电子,共 2 对成键电子。氧剩下的 4 个电子成为 2 对孤电子对。
..
H : O : H ":" = 共用电子对,".." = 孤电子对
..
用文字说:O 有 2 对共用电子和 2 对孤电子对,共 4 对,也就是最外层 8 个电子。每个 H 有 1 对共用电子,即 2 个电子。在考试的图中,用点表示一个原子的电子,用叉表示另一个原子的电子。
核对总数: 最外层电子总数 = 6 + 1 + 1 = 8。图中有 2 对成键电子(4 个)和 2 对孤电子对(4 个),共 8 个。数目吻合。
要留意的错误
常见的失误是漏掉孤电子对,或者把氨(NH₃)只画出三个键。
错误答案: 氨被画成 N 带三对共用电子,其他什么都没有。
氮有 5 个最外层电子。三个被共用,另外两个仍然必须画出来。
改正的方法是执行第 5 步的核对。
对 NH₃ 来说:最外层电子总数 = 5 + 3 × 1 = 8,也就是 4 对。其中 3 对是成键电子,所以第四对是氮上的孤电子对。没有它,图中只剩 6 个电子。
自我检测
先不看前文试做,再打开答案核对。
1. 氯化氢 HCl 有几对共用电子?氯上有几对孤电子对?
查看答案
氢还需要 1 个电子,氯(7 个最外层电子)也还需要 1 个。它们共用 1 对。氯剩下的 6 个电子是 3 对孤电子对。
核对:1 + 7 = 8 个最外层电子。图中 1 对成键电子(2)+ 3 对孤电子对(6)= 8。
2. 二氧化碳 CO₂。每个 C 与 O 之间共用几对电子?最外层电子总数是多少?
查看答案
碳有 4 个最外层电子,还需要 4 个。每个氧(6 个最外层电子)还需要 2 个。所以每个 C 与 O 之间共用 2 对,即双键。每个氧还有 2 对孤电子对。
最外层电子总数 = 4 + 6 + 6 = 16。图中:4 对成键电子(8)+ 4 对孤电子对(8)= 16。
3. 氮气 N₂。两个原子之间共用几对电子?每个原子有几对孤电子对?
查看答案
每个氮原子有 5 个最外层电子,还需要 3 个,所以共用 3 对,即三键。每个原子剩下 5 − 3 = 2 个电子,也就是各有 1 对孤电子对。
核对:最外层电子共 10 个。图中:3 对成键电子(6)+ 2 对孤电子对(4)= 10。
下一步
接下来,看离子键与共价键如何形成大型结构:把巨型结构与性质联系起来。把键合与结构练习题组留作限时测试,练习点叉图和孤电子对的计数。
有些学生的分子画得整齐,却跳过核对总数这一步,于是同一个漏掉的电子一再出现。这样的习惯在化学线上一对一补习中很快就能被看出来。