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(共38张PPT)
第一课时 共价键
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
学习目标
1. 从原子轨道重叠的视角认识共价键本质，知道共价键具有饱和性和方向性，能用模型、图像、符号等正确表征H2、Cl2、HCl等简单分子中原子轨道的重叠方式。
2. 知道σ键和π键的区别和特征，能说明C2H6、C2H4、C2H2等分子的成键类型。
新课导入
现代化学键理论的建立
早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。
1916年，路易斯提出共价键的电子理论，认为2个(或多个)原子可以相互“共用”一对或多对电子，以便达成惰性气体原子的电子层结构，而形成共价键
共价键是现代化学键理论的核心。
分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。
任务一 复习回顾化学键
Q1.原子如何构成多种多样的物质？
物质
原子
分子
离子
Q2.为什么原子能够构成多种多样的物质？
化学键
任务一 复习回顾化学键
化学键：
使离子相结合或原子相结合的强烈的作用力通称为化学键。
化学键的类型：
共价键（配位键）、离子键、金属键、
化学键的存在范围：
只存在于相邻的原子或离子之间。
分子间不存在化学键。
NaCl
HCl
任务二 从共用电子对的视角分析共价键
相邻原子之间通过共用电子对形成强烈的相互作用力。
原子
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
成键原子具有自旋状态相反的未成对电子
电负性相同或差值小（一般小于1.7）的非金属元素原子之间（某些金属原子与非金属原子之间
1.定义
2.成键微粒
3.成键本质
4.成键条件
任务二 从共用电子对的视角分析共价键
1、书写H2、Cl2、HCl形成的电子式，解释形成共价键的本质？
共用电子对
H
+
Cl
H
Cl
H
H
+
H
H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s2
3p5
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。
特征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。
5、共价键的特征
电子配对原理
任务二 从共用电子对的视角分析共价键
2、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
↑↓
↑
↑
↑
2s
2p
↑↓
↑↓
↑
↑
2s
2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑
2s
2p
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
任务二 从共用电子对的视角分析共价键
3、从CH4、NH3 、H2O、HF的电子式分析共价键的饱和性？
4H
+
C
H
C
H
H
H
3H
+
N
H
N
H
H
↑↓
↑
↑
2s
2p
↑
1s
↑↓
↑
↑
↑
2s
2p
↑
1s
+
O
2H
O
H
H
↑↓
↑↓
↑
↑
2s
2p
↑
1s
H
+
F
H
F
↑↓
↑↓
↑↓
↑
2s
2p
↑
1s
对点训练
例1.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是(　　)
A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl
C
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
为什么这些分子会有不同的空间结构？
C60
石墨
H2O
CH4
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
为什么这些分子会有不同的空间结构？
S轨道 无空间取向
P轨道 有空间取向
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
最大重叠原理：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。
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
特征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等原子轨道的形状是不一样的，它们如何才能发生有效的重叠？
共价键的 方向性 决定了共价化合物的 立体构型。
5、共价键的特征
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
问题1：如何通过原子轨道知识进一步理解H2中共价键的形成？
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
氢分子形成共价键示意图
未成对电子的原子轨道相互靠拢
头碰头
无方向性
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
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
头碰头
有方向性
问题2：如何通过原子轨道知识进一步理解HCl中共价键的形成？
未成对电子的原子轨道相互靠拢
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
问题3：如何通过原子轨道知识进一步理解Cl2中共价键的形成？
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
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
s-s σ键
s-p σ键
p-p σ键
6、共价键的类型
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
(1) σ键
定义
重叠轨道
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
稳定性：一般情况下，形成σ键的原子轨道重叠程度较大，不易断裂，故σ键有较强稳定性
原子轨道重叠方式：头碰头
共价键电子云形状：轴对称
方向性：要使两个原子轨道重叠部分最大，原子轨道必须按一定的方向进行重叠。(s-s σ键无方向性)
旋转：以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构
6、共价键的类型
(1) σ键
特征
对点训练
例2、σ键的常见类型有s-s, s-p, p-p，请指出下列分子σ键所属类型：
A、HBr
B、NH3
C、F2
D、H2
s-p
s-p
p-p
s-s
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
问题4：原子轨道除了以“头碰头”的方式重叠以外，还有没有可能以其他的方式重叠成键？
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
问题5：已知氮分子的共价键是三键， 能否用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程？
：
：
：
：
N
：
N
＋
N
·
·
·
：
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
N
·
·
·
：
x
y
z
x
y
z
“头碰头”
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
问题5：已知氮分子的共价键是三键， 能否用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程？
：
：
：
：
N
：
N
＋
N
·
·
·
：
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
N
·
·
·
：
y
z
x
y
z
“肩并肩”
“肩并肩”
y
z
x
y
z
p-p σ键
p-p π键
p-p π键
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
6、共价键的类型
(2) 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
定义
重叠轨道
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
稳定性：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
原子轨道重叠方式：肩并肩
共价键电子云形状：镜面对称
方向性：要使两个原子轨道重叠部分最大，原子轨道必须按一定的方向进行重叠。
旋转：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
6、共价键的类型
(2) π键
特征
双键和三键中π键容易断裂，是化学反应的积极参与者
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
【注意】σ键可以单独存在；π键不能单独存在！
① 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。
② 两原子成共价键时，先形成σ键，然后才能形成π键。
共价单键是σ键；
共价双键中一个是σ键，另一个是π键；
共价三键中一个是σ键，另两个是π键。
7、共价键的规律
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠程度
对称类型
旋转情况
键的强度
活泼性
判断方法 “头碰头”
“肩并肩”
大
小
轴对称
镜面对称
键的强度大，键牢固
键的强度小，易断裂
单键可以绕键轴任意旋转，不破坏σ键
不能旋转，否则破坏π键
单键都是σ键，双键含一个σ键和一个π键，三键含一个σ键和二个π键
不活泼
活泼
σ键与π键的比较
典例精讲
例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
任务三 从原子轨道重叠的视角理解共价键
乙烷
乙烯
乙炔
例6：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？
3个σ键和2个π键
7个σ键
5个σ键和1个π键
问题7：解释乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？
乙烯的碳碳双键含1个π键，乙炔的碳碳三键中含2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂，而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。
典例精讲
例1、下列说法正确吗？
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。（ ）
典例精讲
例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
课堂小结
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
特征
特征
学习评价
1、下列不属于共价键成键因素的是( @45)。
A、共用电子对在两原子核之间高概率出现
B、共用的电子必须配对
C、成键后体系能量降低，趋于稳定
D、两原子体积大小要适中
D
2、下列说法正确的是(　　)
A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性
B.s轨道和p轨道重叠可以形成π键
C.共价键都具有方向性
D.两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D
学习评价
3.下列有关σ键和π键的说法中，错误的是(　　)
A.H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键
B.在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键
C.σ键的电子云图形是轴对称的，π键的电子云图形是镜面对称的
D.丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3个π键
B
5、在下列分子中①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2 ⑥H2 ⑦H2O2 ⑧HCN
（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
学习评价
下 课
Thanks!
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