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共价键
第二章 分子结构与性质
1、认识原子间通过原子轨道的重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性、方向性。
2、知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。
3、理解共价键中σ键和π键的区别，建立判断σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数
化学键
相邻原子之间强烈的相互作用
带相反电荷离子之间的相互作用
极性键
非极性键
不同种原子间
同种原子间
定义
分类
离子键
共价键
金属键
原子间通过所形成的相互作用
分类
一、共价键
1.概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
2.成键元素：一般由电负性数值相差不大（小于1.7）的原子之间成键。
3.成键微粒：一般是非金属原子之间，或金属与非金属原子之间（如AlCl3）
原子间通过共用电子对形成稳定结构，使体系能量降低。
4. 成键本质：
原子轨道重叠
从电子云角度理解
从微观和符号的视角分析问题
1、书写H2、Cl2、HCl形成的电子式，解释形成共价键的本质？
2、为什么难形成H3、Cl3、H2Cl等分子？
共用电子对
H
+
Cl
H
Cl
Cl
+
Cl
Cl
Cl
H
H
+
H
H
共价键具有饱和性
特征
（1）饱和性——电子配对原理
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。（即差几个电子稳定，即可形成几对共用电子对。）
H
↑
1s1
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
H
↓
1s1
H2
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↓
↑↓
3s2
Cl2
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成
5.共价键的特征
5.共价键的特征
（2）方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定的分布特点，按照现代价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性）
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面体形
三角锥形
V形
直线形
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
6.共价键的分类
极性键
非极性键
是否偏移
单键
双键
数目
三键
共价键
按共用电子对
按原子轨道的重叠方式
？
共价键的类型：σ键和π键
用原子轨道描述氢原子形成氢分子的过程
H
H
H
H
相互靠拢
原子轨道相互重叠
σ键的重叠方式 “头碰头”
1s1
↓
1s1
↓
原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
形成氢分子的共价键（H-H）
(1)σ键
特征
以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
s-s σ 键
共价键的类型：σ键和π键
HCl的形成的电子云描述
HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的。
H
Cl
↑
1s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
H－Cl
Cl
H
3pz
s-p σ 键（以HCl的形成为例）
共价键的类型：σ键和π键
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
Cl
Cl
Cl
Cl
p-p σ 键(下面以Cl2的形成为例：)
Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的。
Cl2的形成的电子云描述
σ键
(1)概念:
(2)类型：
未成对电子的原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键叫σ 键。
s-s σ 键
s-p σ 键
p-p σ 键
(3)特征：
a. 沿键轴（两核的连线）方向 “头碰头”重叠成键
b. σ键为轴对称，可以沿键轴旋转
c. 形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
d. 存在于一切共价键中
p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。
π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式重叠；
原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。
每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
π键
主要为p-p π键。
(1)概念:
(2)类型：
未成对电子的原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成共价键叫π键。
①电子云为镜面对称：
每个π键的电子云由两块组成，互为镜像
③π键不能旋转
②π键不如σ键牢固,较易断裂
形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，π键没有σ键牢固。
以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
(3)特征：
注意：s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。即π键不能单独存在！
p-p π键的形成
O2 的形成过程
p-p σ键
p-p π键
两对孤对
电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2p轨道
p-p σ键
p-p π键
p-p π键
↑ ↑ ↑
2p轨道
N2 的形成过程
↓ ↓ ↓
2p轨道
x
y
z
x
y
z
N2中共价三键的形成过程
σ键
“头碰头”
“肩并肩”
π键
“肩并肩”
π键
N≡N
z
z
y
y
x
π
π
σ
单键 双键 三键
σ键
1个σ键、1个π键
1个σ键、2个π键
判断σ键、π键的一般规律：
【注意】σ键可以单独存在；π键不能单独存在
【探究活动】
1、观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
【探究活动】
乙烯分子：每个碳原子s轨道、2个p轨道（sp2杂化轨道）分别与2个氢原子、另一个碳原子形成3个σ键，共5个σ键；每个碳原子p轨道均有一个未成对电子，两个p轨道以“肩并肩"相互重叠，形成π键。
乙炔分子：每个碳原子s轨道、1个p轨道分别（sp杂化轨道）与1个氢原子、另一个碳原子形成2个σ键，共3个σ键；碳原子中另外两个p轨道与碳原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。
2、解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的？
乙烯分子中σ键和π键的形成过程
乙炔分子中σ键和π键的形成过程
钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？
原子 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差（绝对值）
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_____键；而_____键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
σ键 π键
重叠方式
成键类型
对称类型
能否旋转
存在情况
键的强度 “头碰头”
“肩并肩”
s-s σ键
s-p σ键
p-p σ键
p-p π键
轴对称
镜面对称
能绕轴旋转
不能绕轴旋转
能单独存在
不能单独存在，与σ键共存
σ键和π键的强度不同。
在烯烃、炔烃分子中的π键不如σ键强，容易断裂。
σ键和π键的比较
本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成共价键
特征：具有方向性和饱和性
成键方式
σ键
原子轨道“头碰头”重叠，电子云呈轴对称
π键
原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称
共价三键——1个σ键、2个π键
共价单键——1个σ键
共价双键——1个σ键、1个π键
一般规律
本质和特征
1.判断正误
（1）形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定。（ ）
（2）共价键的饱和性是由成键原子的未成键电子数决定的。（ ）
（3）共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系。（ ）
（4）共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的。（ ）
（5）原子轨道在空间都具有方向性。（ ）
2.下列关于σ键和π键的说法错误的是（ ）
A、含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者
B、当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键
C、有些原子在与其它原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键
D、在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键
D
3.在下列分子中①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2 ⑥H2 ⑦H2O2
⑧HCN(H—C≡N)
（1）分子中只有σ 键的是：
（2）分子中含有π键的是：
（3）分子中所有原子均满足最外层8电子结构的是：
（4）分子中含有s-s σ键的是：
（5）分子中含有s-p σ 键的是：
（6）分子中含有p-p σ键的是：
② ④ ⑤ ⑦ ⑧
① ② ③ ⑥ ⑦
④ ⑤ ⑧
② ④ ⑤
⑥
① ③ ⑦ ⑧
(1) 分子中σ键和π键的比例为______。
9∶1
(2)已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键的数目为______。
3NA

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