资源简介

(共35张PPT)
2.1.1 共价键
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：
学生能从宏观上观察物质的性质和反应现象，联系到微观层面共价键的形成与结构。能从原子结构的角度，分析不同原子形成共价键的能力和方式，理解共价键的特征对分子结构和性质的影响。
2.证据推理与模型认知：
构建共价键的 σ 键和 π 键模型，利用模型解释分子的稳定性、化学反应活性等问题，如解释乙烯分子中碳碳双键包含一个 σ 键和一个 π 键，π 键易断裂使得乙烯比乙烷更活泼，能发生加成反应。能根据给定的信息，判断物质中存在的共价键类型，运用模型预测分子的结构和性质。
3.科学态度与社会责任：
培养学生严谨、认真的科学态度，在学习共价键知识时，尊重实验事实和数据，不主观臆断。
学习重难点
学习重点
1.理解共价键的形成过程，包括原子轨道的重叠方式、共用电子对的形成，能够用电子式、结构式准确表示共价键的形成。
2.掌握共价键的饱和性和方向性这两个特征。理解饱和性由成键原子的未成对电子数决定，方向性与原子轨道的伸展方向和最大重叠原理相关。
3. 区分共价键的类型，如 σ 键和 π 键。了解它们的形成方式、特点及在分子中的存在情况，能够判断常见分子中 σ 键和 π 键的个数。
学习难点
1.从原子轨道的角度理解共价键的形成和本质，尤其是不同类型原子轨道（如 s 轨道、p 轨道等）的重叠方式和形成的共价键特点。
2.理解共价键的方向性对分子空间构型的影响，以及如何根据共价键的特征判断分子的空间结构。
3.准确判断复杂分子中存在的共价键类型和个数，以及分析共价键与分子性质之间的关系。
新课导入
夏天，人们常给露在外面的皮肤涂抹防晒霜，以防止晒伤。防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害，其原因之一是防晒霜的有效成分的分子中有π键，π键的电子在吸收紫外线后被激发，从而能阻挡部分紫外线。那么，π键是怎么样形成的呢？
共价键的形成与特征
PART 01
回顾
离子键
化学键
共价键
只存在于
离子化合物
极性键
非极性键
共价化合物
存在于
存在于
存在于
存在于
非金属单质
存在于
通常存在于不同种元素的原子间
通常存在于同种元素的原子间
1.共价键的形成
现以氢分子的形成为例研究共价键的形成。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。
相互靠拢
当两个氢原子相距很远时，他们之间的作用力可以忽略不计，体系能量等于两个原子的能量之和。
当两原子逐渐接近时，原子轨道发生重叠，电子在核间区域出现的概率增大，原子核对两个电子都产生吸引作用，体系能量逐渐下降。
1.共价键的形成
氢分子形成过程中体系能量的变化
当氢原子互相接近达到最大限度（0.074nm），轨道重叠达到最大限度，形成稳定氢分子，此时体系中能量最低。
核间距进一步减小时，两原子间的斥力使体系的能量升高，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。
↑
↓
H

H

形成氢分子的共价键(H－H)
共用电子对
两个氢原子各提供一个电子以自旋状态不同的方式
1.共价键的形成
本质：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。
成键粒子：电负性相同或差值小的非金属原子之间或个别金属原子与非金属原子之间（AlCl3、FeCl3、BeCl2等）。
表示方法：（H2、HCl、CO2、N2的电子式、结构式如何书写？）
(1)用一条短线表示一对共用电子所形成的共价键，如H—H。
(2)用“ = ”表示原子间共用两对电子所形成的共价键，如C=C。
(3)用“ ≡ ”表示原子间共用三对电子所形成的共价键，如C≡C。
2.共价键的特征
（1）饱和性
O=O H－O－H O=C=O
每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键。所以，这决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系（即决定了分子的组成）。
定义：每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。
2.共价键的特征
（2）方向性
相互靠拢
原子轨道相互重叠
在形成共价键时，原子轨道重叠越多，电子在两原子核间出现的概率越大，所形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性。
定义：共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。
作用：共价键的方向性，决定了分子的空间结构。
1.共价键的形成
（2）方向性
ns能级的原子轨道
np能级的原子轨道
并不是所有的共价键都具有方向性，如两个s轨道重叠形成的共价键就没有方向性，因为s轨道为球形，无论从什么方向发生原子轨道重叠，重叠的程度都相同。
共价键的类型
PART 02
1.共价键的形成
根据原子轨道最大程度重叠原理，成键时原子轨道之间可有两种不同的重叠方式，一种是“头碰头”方式——σ键，另一种是“肩并肩”方式——π键。
（1）N2的形成过程
氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。当氮原子结合成氮分子时，若两个氮原子的2px轨道以“头碰头”方式相互重叠，则相互平行的2py或2pz轨道只能分别以“肩并肩”的方式重叠，这样便形成了氮氮三键。
因此，氮分子中的氮原子之间以共价三键相结合，但共价三键的三个共价键斌不是完全相同的。
1.共价键的形成
2.σ键
还是氢分子，氢分子中的共价键称为σ键，σ键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成氢分子的共价键(H-H)
“头碰头”
1s1
1s1
氢分子中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-sσ键。
2.σ键
2.σ键
那么σ键还有什么类型？
我们看一看HCl和Cl2中的共价键
H
↑
1s1
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↓
↑↓
3s2
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原子轨道重叠形成的，而Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供的1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。
2.σ键
未成对电子的原子轨道相互靠拢
H
Cl
H
Cl
原子轨道相互重叠
HCl
形成的共价单键
Cl
Cl
未成对电子的原子轨道相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成的共价单键
Cl2
2.σ键
2.σ键
2.σ键
根据以上内容，试对σ键的类型和特征进行归纳整理。
由s轨道和s轨道相互重叠形成的σ键，为s-s σ键
根据形成σ键的原子轨道的不同，σ键有如下类型：
由s轨道和p轨道相互重叠形成的σ键，为s-p σ键
由p轨道和p轨道相互重叠形成的σ键，为p-p σ键
σ键的特征：
①轴对称（可以绕两原子核连线为轴进行旋转，电子云的图形不变）
②稳定性较强，因为形成σ键的原子轨道的重叠程度较大，故σ键具有较大的稳定性。
3.π键
p轨道和p轨道除能形成σ键外，还能形成π键
未成对电子的原子轨道相互靠拢
原子轨道相互重叠
形成的π键
两原子在成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键
3.π键
3.π键
π键的特征
镜面对称
强度小
不能旋转
存在
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
通常情况下，形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，π键一般没有σ键牢固
以形成π键的两原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
π键不能单独存在，通常存在于共价双键或共价三键中
3.π键
4.极性键和非极性键
定义：构成分子的两个原子是不同元素的原子时，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用的电子必然偏向吸引电子能力大的原子一方，这个原子因附近电子出现的概率较大而带部分负电荷，而另一原子则带部分正电荷，这种共价键叫作极性共价键，简称极性键。
成键条件：成键原子通常为不同元素的原子。
存在范围：存在于共价化合物和部分离子化合物中。
4.极性键和非极性键
定义：构成分子的是同种元素的两个原子，它们吸引电子的能力相同，所以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，这种共价键叫作非极性共价键，简称非极性键。
成键条件：成键原子通常为同种元素的原子。
存在范围：不仅存在于单质分子中，还存在于部分共价化合物和部分离子化合物中。
4.极性键和非极性键
（1）对极性键来说，由于共用电子偏移程度不同，分为强极性键（共用电子偏离程度大，如H—F键）和弱极性键（共用电子偏离程度小，如H—I键。）
（2）一般而言，在双原子分子中，可用成键原子所属元素电负性的差值大小判断形成的共价键是否有极性及极性的强弱。原子的电负性差值越大，形成的共价键的极性就越强。
（3）分子中共价键的极性强弱会影响物质的性质，即键的极性是解释和预测物质性质、判断反应活性部位和反应产物的常用工具，如乙醇和乙酸的酯化反应中，断键和成键发生在极性强的部位。
归纳总结
形成：原子间通过共用电子对所形成的相互作用
特征
σ键
π键
饱和性
方向性
原子轨道的重叠方式：“头碰头”
电子云的对称方式：轴对称
种类：s-s σ键，s-p σ键，p-p σ键
原子轨道的重叠方式：“肩并肩”
电子云的对称方式：镜面对称
种类：p-p π键
共价键
共价键的形成与特征
共价键类型
随堂训练
(1)乙烷中有___个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为_____、_____。
(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？
乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。
7
3∶2
5∶1
乙烷
乙烯
乙炔
1.观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。
随堂训练
2.下列说法正确的是(　　)。
A、π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的
B、σ键的电子云图形是镜面对称的，而π键的电子云图形是轴对称的
C、所有的 键的强度都比 键的大
D、共价化合物中，一定有 键，可能有 键
D
随堂训练
3.丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是( )
A.4个σ键，1个π键 B.11个σ键，3个π键
C.4个σ键，3个π键 D.9个σ键，5个π键
B
4.已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4molN—H断裂，则形成的π键的数目为______。
3NA
随堂训练
5.下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法错误的是(　　)
A.图中电子云重叠表示电子在核间出现的概率大
B.是两个氢原子核外的1s原子轨道发生重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得密一些,将两核吸引
D.氢原子之间形成σ键,s-sσ键没有方向性
C
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