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共价键模型
第2章 微粒间相互作用与物质性质
1.以氢分子形成为例，从电子运动状态、体系能量、电子运动规律构建共价键模型
2.以氮分子中共价键形成过程为例，依据轨道重叠的方式引出共价键的类型，构建σ键、π键模型
3.从原子轨道在空间取向以及两个原子之间原子轨道重叠程度最大化视角认识共价键的方向性;从原子的未成对电子数是一定的认识共价键的饱和性。
为什么氢原子与氯原子结合成氯化氢分子时原子个数比为1：1，而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为2∶1？为什么原子之间可以通过共用电子形成稳定的分子 共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢
一、共价键的形成与特征
以氢分子的形成为例
+
+
1s
1s
根据原子结构的量子力学理论，基态氢原子核外的一个电子处于 1s 轨道上。当两个氢原子相距很远时，它们之间的相互作用可以忽略不计
一、共价键的形成与特征
以氢分子的形成为例
能
量
0
核间距
1s
1s
能量降低
当两个氢原子的核间距为 0.074 nm 时体系能量最低，两个氢原子各提供一个电子以自旋状态不同的方式相互配对形成氢分子。
0.074nm
如果两个氢原子进一步接近，原子核以及电子之间的排斥作用又将导致体系的能量上升
根据对氢分子形成过程的分析可以得知，正是由于电子在两个原子核之间出现的概率增大，使得它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键。
1. 共价键的形成
定义：原子间通过共用电子形成的化学键
本质：电子在两个原子核之间出现的概率增大，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键。
通常电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成的化学键为共价键。
1. 共价键的形成
表示方法：用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。
H2
HCl
H2O
H—H
H—Cl
H—O—H
CO2
N2
N≡N
O=C=O
单键
共价双键
共价三键
为什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3 ？
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
例如，氯原子中只有一个未占满的轨道，其中有一个未成对电子
所以两个氯原子之间可形成一个共价键结合为氯分子，表示为 Cl—Cl
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
2. 共价键的特征
（1）共价键的饱和性
按照价键理论，未成对的电子通过相互配对形成共价键，因为每个原子最外层轨道的数目是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。
↓↑
↓↑
↓↑
↓
Cl
3s
3p
N
↓↑
↓
↓
↓
2s
2p
未成对电子数：1
未成对电子数：3
Cl—Cl
N ≡ N
H
↑
1s
未成对电子数：1
H—N—H
|
H
共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系
（2）共价键的方向性
除 s 轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向
s 轨道 无空间取向
p 轨道 空间取向
在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固。
（2）共价键的方向性
共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性。
分子的空间结构与共价键的方向性密切相关
σ键：原子轨道以"头碰头"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
s-s σ键
p-p σ键
s-p σ键
请从轨道重叠的角度解释氮分子中的共价三键是如何形成的。
氮气分子中p轨道的成键情况
3p
N2中共价三键的形成过程
π键：原子轨道以"肩并肩"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
电子云由两块组成，互为镜像
二、共价键的类型
1. σ键与π键(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
σ键：原子轨道以"头碰头"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
π键：原子轨道以"肩并肩"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
σ键、π键判断思路：
原子之间形成单键→只有σ键。
原子之间形成双键→共价键为1个σ键，1个π键
原子之间形成三键→共价键为1个σ键，2个π键。
氮分子的N≡N中有
一个σ键、两个π键
有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ键的是_____________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是_______。
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是______。
⑦
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________。
①③⑤⑥⑧⑨
(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_____________。
②④⑤⑥⑧⑨
Cl2和HCl都是原子通过共用电子对形成的，为什么HCl中H显+1价、Cl显-1价，而Cl2中的原子却不显电性？
共用电子对不偏移
共用电子对偏移
(偏向Cl而偏离H)
二、共价键的类型
2.极性键和非极性键
非极性键： 同种元素的两个原子吸引电子的能力相同，共用的电子不偏向其中任何一个原子，参与成键的原子都不显电性
形成条件： 同种元素的原子之间，成键原子电负性相同
共用电子对不偏移
二、共价键的类型
2.极性键和非极性键
共用电子对偏移
(偏向Cl而偏离H)
极性键： 构成分子的两个原子是不同元素的原子时，共用的电子偏向吸引电子能力大的原子一方，成键原子显电性，这种共价键叫作极性共价键，简称极性键。
形成条件： 非同种元素的原子间，成键原子电负性不同
指出下列物质中的共价键类型
O2
CH4
CO2
H2O2
Na2O2
NaOH
非极性键
极性键
极性键
(H-O-O-H)
极性键
非极性键
非极性键
极性键

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