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第1课时 共价键
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
诺贝尔物理学奖得主理查德 费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
理查德 费曼
问题：原子是如何构成物质的呢？
物质
原子
分子
离子
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
下一章讲
H H
··
Cl
··
··
H
··
··
电
子
配
对
视
角
任务一 电子配对视角认识共价键的饱和性
问题：用电子式表示H2、HCl的形成过程。为什么只能有H2、HCl，而不可能有H3、H2Cl？
H·
·H
＋
H:H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s2
3p5
H Cl
H
+
Cl
1s1
↑
共价键的具有饱和性，共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
1. 饱和性：一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键。
原子所能形成的共价键(共用电子对)数目=原子中的未成对电子数
练习：从N2、O2、F2的电子式分析共价键的饱和性？
+
N
N
N
N
+
O
O
O
O
+
F
F
F
F
任务一 电子配对视角认识共价键的饱和性
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
2. 分类
问题：共价键电子配对理论能解释原子如何形成分子以及共价键的饱和性，那么，如何从原子轨道的视角进一步理解共价键的形成？
任务二 原子轨道视角认识共价键
两个原子轨道重叠越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定（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，原子轨道发生重叠，两核间的电子概率密度增大，体系能量降低。
1. 方向性
np能级的原子轨道
ns能级的原子轨道
s能级有一个球形的原子轨道。
p能级有三个能量相同、伸展方向不同的、哑铃形的原子轨道。
任务二 原子轨道视角认识共价键
原子轨道视角描述氢气分子形成的过程
H
H
1s1
1s1
H
H
H
H
原子轨道相互重叠
形成氢分子中的共价键
（H-H）
s
s
未
成
对
电
子
的
原
子
轨
道
相
互
靠
拢
头碰头
无方向性
共价键的本质：由于原子轨道重叠，原子核间电子概率密度增大，吸引原子核而成键。原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫σ键，特征是：可以绕着两原子核的连线为轴旋转，电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
s-s
σ 键
任务二 原子轨道视角认识共价键
1s1
3p5
H
Cl
原子轨道相互重叠
形成氯化氢分子中的共价键
（Cl-H）
s
p
未
成
对
电
子
的
原
子
轨
道
相
互
靠
拢
头碰头
有方向性
原子轨道视角描述氯化氢分子形成的过程
s-p
σ 键
任务二 原子轨道视角认识共价键
3p5
3p5
Cl
Cl
原子轨道相互重叠
形成氯分子中的共价键
（Cl-Cl）
p
p
未
成
对
电
子
的
原
子
轨
道
相
互
靠
拢
头碰头
有方向性
原子轨道视角描述氯气分子形成的过程
p-p
σ 键
任务二 原子轨道视角认识共价键
σ键定义
成键原子轨道沿键轴方向以“头碰头”的方式发生轨道的重叠。
σ键类型
σ键的特征
轴对称；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。
s-s σ 键
s-p σ 键
p-p σ 键
H-Cl
H-H
Cl-Cl
2. σ键
任务二 原子轨道视角认识共价键
p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。
相互靠拢

p轨道

p轨道
原子轨道相互重叠




形成π键
两个相互平行的p轨道“肩并肩”重叠形成π键。
π键电子云由两块组成，他们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
任务二 原子轨道视角认识共价键
原子轨道视角描述氮气分子形成的过程
p-p σ键
p-p π键
p-p π键
↑ ↑ ↑
2p轨道
↓ ↓ ↓
2p轨道
任务二 原子轨道视角认识共价键
3. π键
π键定义
π键类型
π键的特征
原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。
主要是p-p π键


①镜面对称：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。
②强度小：形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。
③不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
④存在：π键不能单独存在，通常存在于共价双键或共价三键中
任务二 原子轨道视角认识共价键
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
任务二 原子轨道视角认识共价键
问题：根据乙烷、乙烯、乙炔的结构式，分析其中所含的共价键类型和数目。
乙烷
乙烯
乙炔
7个σ键
5个σ键，1个π键
3个σ键，2个π键
知识总结
共价键
本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成的相互作用
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
特征
π键
原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称
特征
成键方式
共价单键—σ键
共价双键—1个σ键，1个π键
共价三键—1个σ键，2个π键
课堂练习
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
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

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