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第2章 微粒间的相互作用于物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键的形成与类型
鲍林著有被誉为“化学圣经”的《化学键的本质》一书
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。
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.了解共价键的主要类型σ键和π键,会判断共价键的极性。能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化。
1.认识共价键的概念内含和本质特征是以原子轨道重叠为基础的。从宏观和微观相结合的视角分析并解决实际问题。（宏观辨识与微观探析）
2.认识共价键的本质和特征时，主要是基于量子化特征认识共价键的本质，建立共价键与分子空间结构的关系。运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。（证据推理与模型认知）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
分子内，相邻的原子之间的强烈相互作用力。
化学键：
离子键 共价键
概念
成键微粒
成键条件
存在
（举例）
分类
阴、阳离子间通过静电
作用所形成的化学键
阴、阳离子
得失电子
离子化合物
如NaCl、铵盐
原子间通过共用电子对所形成的化学键。
原子
电子对共用
非金属单质：H2
共价化合物：HCl
某些离子化合物
极性键和非极性键
【知识回顾】
联想质疑
通过化学必修课程的学习你已经知道，氢气在氧气和氯气中燃烧分别生成水（H2O）和氯化氢（HCl），而且在这两种化合物的分子内部，原子之间通过共用电子形成了共价键。你是否产生过这样的疑问∶氢原子为什么会与氧原子或氯原子结合形成稳定的分子 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，这又是为什么 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
学习探究一 共价键的形成与特征
【合作解疑】
阅读教材共价键的形成及本质部分及图2—1—1，以小组为单位讨论下列问题：
1、共价键的形成过程（氢原子结合成氢分子为例）
2、共价键的本质
3、共价键的形成条件
4、共价键的表示方法（知识回顾）
以氢分子的形成为例研究共价键的形成及共价键的本质
H· + H·
H︰H
H + H = H2
v
r
0
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
能量
核间距
v
r
0
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
能量
核间距
r0
r0
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
能量
核间距
r0
v
r
0
r0
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
能量
核间距
r0
v
r
0
r0
两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近
能量
核间距
v
r
v
r
0
1、共价键的形成
（1）共价键的形成 ：
电子在两原子核之间出现的概率增加，受到两个原子核的吸引，导致体系的能量降低，形成化学键。
（2）共价键的概念：
原子间通过共用电子形成的化学键。
（3）共价键的本质：
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。
（4）共价键的形成条件：
通常，电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键为共价键，成键原子一般具有未成对电子。
（5）表示方法：
① 电子式：在元素符号的周围用小点（或X）来描述分子中原子共享电子以及原子中未成键的价电子的式子。
② 结构式：是表示物质里原子的排列顺序和结合方式的化学式。用“－”、“＝”、“≡”分别表示1、2、3对共用电子。
联想·质疑
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，这又是为什么？
阅读教材了解共价键的特征 。
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个 ，便可和几个 电子配对成键，这就是共价键的饱和性
未成对电子
自旋状态相反的
例如只能有H2、HCl、Cl2等，不可能H3、H2Cl和Cl3等
共价键的 饱和性 决定了共价化合物的 分子组成。
2、共价键的特征
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。
S轨道 无空间取向
P轨道 空间取向
分子的空间结构与共价键的方向性密切相关
(2)方向性
是不是所有的共价键都具有方向性？
问题：
(2)方向性
原子轨道重叠的越多
电子出现的概率越大
共价键越牢固
沿着电子出现概率最大的方向
形成
s
p
方向性
共价键的 方向性 决定了共价化合物的 空间结构。
交流研讨
通过“人工固氮”将空气中的氮气转化为含氮化合物用于生产化肥或其他化工产品是人类突破的重要课题。解决这个课题的难点在于氮分子中的共价三键使构成氮分子的两个氮原子紧紧地结合在一起，由此氮气的性质非常稳定。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。
N
↓↑
↓
↓
↓
2s
2p
肩并肩
头碰头
头碰头
肩并肩
肩并肩
学习探究二 共价键的类型
1.σ键和π键
定义：
常见σ键的类型：
沿键轴(两核的连线)方向:“头碰头”重叠成键;σ键可以沿键轴旋转；σ键较稳定,存在于一切共价键中。只含有σ键的化合物性质是比较稳定的(烷烃)。
原子轨道沿核间连线重叠(即头碰头方式)形成的共价键,叫σ键。
s-s、s-p、p-p
σ键的成键特点：
(1)σ键
① s-s σ键
+
+
H
H
H
H
σ键
电子云
↑
1S
↓
1S
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。
H―H的s-s σ键形成
σ键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称。
相互靠拢
H2中的共价键称为σ键。H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的。
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-s σ键。
s轨道和p轨道，p轨道和p轨道重叠是否也能形成σ键呢？
让我们一起看一看HCl和Cl2中的共价键。
②s-p σ键
X
+
H
Cl
H－Cl
↑
1s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
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。s-p σ键,轴对称.
H―Cl的s-p σ键形成
③p-p σ键
Cl―Cl的p-p σ键形成
+
-
-
+
X
Cl
Cl
Cl
Cl
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
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原子轨道重叠形成的。p-p σ键,轴对称。
形成 由成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成
类型 s-s型
H—H的s-s σ键的形成
s-p型
H—Cl的s-p σ键的形成
p-p型
Cl—Cl的p-p σ键的形成
特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称
（2）π键
定义：
常见π键的类型：
肩并肩；
镜面对称；
π键不如σ键牢固
比较容易断裂；
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
p-p
π键的成键特点：
+
I
+
I
X
Z
Z
P-P π键的形成
形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p-p π键
p-p π键的形成
特征 π键的电子云具有镜面对称性,即每个π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为镜像;π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠部位
原子轨道重叠程度
键的强度
化学活泼性
类型
键的存在
σ键 与π键的比较
沿键轴方向“头碰头”重叠，特征为轴对称
沿键轴方向“肩并肩”重叠，特征为镜面对称
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处为零
大
小
较大、稳定
不活泼
s-s、s-p、p-p
共价单键为σ键，共价双键、叁键中有一个σ键
共价双键、三键分别有一个、
两个π键
p-p
活泼
较小、易断裂
交流研讨
如何判断共价键是 σ键，还是π 键？
一般规律：
共价单键是σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
(1)两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。
(2)两个原子形成共价键时，其原子轨道尽可能达到最大重叠程度，故两个原子形成共价键时先形成σ键，然后才能形成π键。所以两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。
(3)σ键原子轨道重叠程度较大，电子在核间出现的概率较大，强度较大，不容易断裂；π键原子轨道重叠程度较小，电子在核间出现的概率较小，强度较小，容易断裂。总之，σ键一般比π键强度大，表现在化学性质上的不同，通常含π键的物质的化学性质更活泼，如乙烯比乙烷更活泼。
注意
2.极性键和非极性键
(1)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。
特征： 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
非极性键
共用电子对无偏向（电荷分布均匀）
(2)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。
特征：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
(2)极性键
形成条件：非同种元素的原子之间，成键原子电负性不相同
原子的电负性差值越大，形成的共价键极性越强
分类： 强极性键——成键原子电负性差值大，共用电子对偏移程度大
弱极性键——成键原子电负性差值小，共用电子对偏移程度小
极性键
共用电子对有偏向（电荷分布不均匀）
归纳总结
分类标准 类　型
共用电子对数
共用电子对是否偏移
原子轨道重叠方式
共价键的分类
单键、双键、三键
极性键、非极性键
σ键、π键
已知氮分子的共价键是三键， 你能通过画图来描述吗？
N2中p-pσ键和p-pπ键的形成过程
z
z
y
y
x
共价键
特征
分类
形成
方向性、饱和性
定义：原子间通过共用电子形成的化学键
形成条件：电负性相同或差值小的非金属元素原子之间
表示方法：“－”、“＝”、“≡”
单键、双键、三键
极性键、非极性键
σ键 、π键
1.下列元素之间难以形成共价键的是(　　)
A. Na和Cl B. C和H
C. N和N D. S和O
2.下列物质的分子中,没有π键的是(　　)
A. CO2 B. N2
C. CH≡CH D. HClO
A
D
3.下列说法不正确的是(　　)
A.σ键一般比π键原子轨道重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有1个σ键
C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.一个N2分子中有1个σ键,2个π键
C
4.关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是(　　)
A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
B.σ键是“头碰头”式重叠,π键是“肩并肩” 式重叠
C.σ键不能断裂,π键容易断裂
D.氢原子只能形成σ键,氧原子可以形成σ键和π键
C
5.下列说法正确的是(　　)
A.若把H2S写成H3S,则违背了共价键的饱和性
B.H3O+的存在说明共价键不应有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键
A
6.有以下物质:①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2　⑨HCN(H—C≡N)。其中,只含有极性键的是　　　;只含有非极性键的是　　　　　;既有极性键,又有非极性键的是　　　;只有σ键的是　　　 ;既有σ键又有π键的是　　　;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是　　　;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π键的是　　　。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
④⑤⑨
7.(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为　　　。
(2)CS2分子中,共价键的类型有　　　 。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的共价化合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有　　　mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料,题图中1号C与相邻C形成σ键的个数为　　　。
石墨烯结构
3NA
8
σ键和π键
3

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