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共价键
主要知识点:
复习： 离子化合物和共价化合物的区别
比较项目 离子化合物 共价化合物
化学键 离子键或离子键与共价键 共价键
概念 含有离子键的化合物叫离子化合物 以共用电子对形成的化合物叫共价化合物
达到稳定结构的途径 通过电子得失达到稳定结构 通过形成共用电子对达到稳定结构
构成微粒 阴、阳离子 原子
构成元素 活泼金属与活泼非金属 不同种非金属
表示方法 电子式：(以NaCl为例)离子化合物的结构： NaCl的形成过程： 以HCl为例：结构式：H—C1电子式：：HCl的形成过程：
σ键
①H2分子里的“s—s σ键”
氢原子形成氢分子的电子云描述
②HCl分子的s—p σ键的形成
③C1一C1的p—pσ键的形成
未成对电子的电子云互相靠拢 电子云互相重叠 形成共价单键的电子云图像理论分析：1.σ键是两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定；σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。（1）H2分子里的σ键是由两个s电子重叠形成，称为“s—sσ键”；（2）HCl分子里的共价键是由氢原于提供的未成对电子，1s的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠形成的，称为“s—pσ键”；（3）C12分子中的共价键是由两个氯原子各提供1个未成对电子3p的原予轨道重叠形成的，称为“p—pσ键”。
2. π键：p电子和p电子除能形成σ键外，还能形成π键。
C1一C1的p—pπ键的形成
π 键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，成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，互为镜像，不可以围绕成键的两原子核的连线旋转。在分子结构中，共价单键是σ键。而双键中有一个是σ键，另一个是π 键；共价三键是由一个σ键和两个π 键组成的。
对比两个p电子形成的σ键和π键可以发现，σ键是由两个原子的p电子“头碰头”重叠形成的；而π键是由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成的π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：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，这种特征称为镜像对称。π键与σ键不同，σ键的强度较大，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。因而含有π键的化合物与只有σ键的化合物的化学性质不同，如我们熟悉的乙烷和乙烯的性质不同。
σ 键和π 键比较
键型项目 σ 键 π 键[来源
成键方向 沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩”
电子云形状 轴对称 镜像对称
牢固程度 键强度大，不易断裂 x键强度较小，容易断裂
成键判断规律 共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价叁键中一个σ键，另两个为π键
一、共价键
1．共价键的形成及其本质
定义：原子间通过共用电子对形成的化学键
本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。
两个1s1相互靠拢→电子云相互重叠→形成H2分子的共价键H-H。电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象地说，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。
形成条件：
(1) 两原子电负性相同或相近
(2) 一般成键原子有未成对电子
(3) 成键原子的原子轨道在空间上发生重叠
电子配对理论：如果两个原子之间共用两个电子，一般情况下，这两个电子必须配对才能形成化学键。
思考：钠和氯通过得 失电子同样形成电子对，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？你能从电子的电负性的差别来理解吗？讨论后填写下表：
原子 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性之差（绝对值） 2.1 0.9 1.0
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，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
共价键的类型
（1）σ键：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。如H-H键。类型：s—sσ、s—pσ、p—pσ等
HCl和C12中的共价键， HCl分子中的共价键是由氢原子提供的未成对电子ls的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠形成s—pσ键，而C12分子中的共价键是由2个氯原子各提供一个未成对电子3p的原子轨道重叠形成p—pσ键。
形成σ键的原子轨道重叠程序较大，故σ键有较强的稳定性。共价单键为σ键，共价双键和叁键中存在σ键(通常含一个σ键)
（2）π键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。
对比两个p电子形成的σ键和π键可以发现，σ键是由两个原子的p电子“头碰头”重叠形成的；而π键是由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成的π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：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，这种特征称为镜像对称。π键与σ键不同，σ键的强度较大，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。因而含有π键的化合物与只有σ键的化合物的化学性质不同，如我们熟悉的乙烷和乙烯的性质不同。
特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。
3．共价键的特征：
由氢原子和氯原子的电子式可知两个原子都有一个未成对的电子，从分子的形成过程来看，只有未成对的电子才能形成共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子各提供一个未成对电子形成一个共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子形成。而不是3个、4个。这说明在原子间在形成共价键时有一定的特征。
(1)饱和性：在共价键的形成过程中，一个原于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成键后，一般来说就不能再与其他原于的未成对电子配成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原于数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
(2)方向性：形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固，因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。如HX的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
例1：1.关于乙醇分子的说法正确的是 ( )
A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键 D.分子中含有1个π键
解析：乙醇的结构简式为：CH3CH2OH。共有有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H键为极性键，共7个，C—C键为非极性键，由于全为单键，故无π键。 (答案) C
小结： 通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目，判断成键方式时，需掌握规律：共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价叁键中一个σ键，另两个为π键。
巩固练习：
1．下列关于化学键的说法不正确的是（ ）
A．化学键是一种作用力 B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力
C．化学键存在于分子内部 D．化学键存在于分子之间
2．对δ键的认识不正确的是（ ）
A．δ键不属于共价键，是另一种化学键 B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同
C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键
D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同
3．下列物质中，属于共价化合物的是（ ）
A．I2 B．BaCl2 C．H2SO4 D．NaOH
4．下列化合物中，属于离子化合物的是（ ）
A．KNO3 B．BeCl C．KO2 D．H2O2
5．写出下列物质的电子式。
H2 N2 HCl H2O
MgF2 Na2S
二、键参数—键能、键长与键角
在第一章讨论过原子的电离能，我们知道，原子失去电子要吸收能量。反过来，原子吸引电子，要放出能量。因此，原子形成共价键相互结合，放出能量，由此形成了键能的概念。键能是气态基态原子形成l mol化学键释放的最低能量。例如，形成l mol H—H键释放的最低能量为436．0 kJ，形成1 molN三N键释放的最低能量为946 kJ，这些能量就是相应化学键的键能，通常取正值。
1.键能：气态基态原子形成l mol化学键释放的最低能量。通常取正值。键能越大，化学键越稳定。单位kJ/mol，大家要注意的是，应为气态原子，以确保释放能量最低。如：键能大小是：F-H>O-H>N-H。
2.键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，键能越大，共价键越稳定。单位：１pm（１pm＝１０－１２m）键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被打断。结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。
键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键间的夹角称为键角。键角决定了分子的空间构型。例如，三原子分子CO-的结构式为O＝C＝O，它的键角为180°，是一种直线形分子；又如，三原子分子H20的H—O—H键角为105°，是一种角形(V形)分子。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。
分子空间构型 键角 实　 例
正四面体 109°28′ CH4、CCl4、(NH4+)
60° 白磷：P4
平面型 120° 苯、乙烯、SO3、BF3等
三角锥型 107°18′ NH3
折线型 104°30′ H2O
直线型 180° CO2、CS2、CH≡CH
三、等电子原理
等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。
类型 实例 空间构型
二原子10电子的等电子体 N2、CO、NO+、C22-、CN- 直线型
三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、N2O、NCO-、NO2+、N3-、NCS-、BeCl2 直线型
三原子18电子的等电子体 NO2-、O3、SO2 V型
四原子24电子的等电子体 NO3―、CO32-、BO33-、CS33-、BF3、SO3 平面三角形
五原子32电子的等电子体 SiF4、CCl4、BF4-、SO42-、PO43- 四个σ键，正四面体形
七原子48电子的等电子体 SF6、PF6-、SiF62-、AlF63- 六个σ键，正八面体
巩固练习：
１．下列分子中，两核间距最大，键能最小的是（　 ）
　Ａ．Ｈ２　　　Ｂ．Ｂr2　　　Ｃ．Ｃl2　　　Ｄ．I2
２．下列说法中，错误的是（　 ）
　Ａ．键长越长，化学键越牢固
　Ｂ．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
　Ｃ．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定
　Ｄ．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
３．能够用键能解释的是（　　）
　Ａ．氮气的化学性质比氧气稳定
　Ｂ．常温常压下，溴呈液体，碘为固体
　Ｃ．稀有气体一般很难发生化学反应
　Ｄ．硝酸易挥发，硫酸难挥发
４．与ＮＯ３－互为等电子体的是（　　）
　Ａ．ＳＯ３　　Ｂ．ＢＦ３　　Ｃ．ＣＨ４　　Ｄ．ＮＯ２
５．根据等电子原理，下列分子或离子与ＳＯ４２－有相似结构的是（　　）
　Ａ．ＰＣl５　Ｂ．ＣＣl４　Ｃ．ＮＦ３　Ｄ．Ｎ
综合训练：
1.下列有关σ键的说法错误的是
A. 如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s--sσ键
B. s电子与p电子形成s--pσ键
C. p和p不能形成σ键
D. HCl分子里含有一个s--pσ键
2.下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是
A．BF3 B．H2O C．SiCl4 D．PCl5
3.下列分子中，只有σ键而没有π键的是
A.CH4 B.CH3CH3 C.CH2=CH2 D.CH≡CH
4.氮分子中的化学键是
A.3个σ键 B.1个σ键，2个π键
C.3个π键 D.个σ键，1个π键
5.对σ键的认识不正确的是（ ）
A．σ键不属于共价键，是另一种化学键
B．S-Sσ键与S-Pσ键的对称性相同
C．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
6.下列说法中正确的是
A.p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键
B.p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键
C.s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键
D.共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的
7.在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是
A. 氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道
B. 氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C.氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道
D.氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道
8.已知：元素X的电负性数值为2.5，元素Y的电负性数值是3.5，元素Z的电负性数值为1.2，元素W的电负性数值为2.4。你认为上述四种元素中，哪两种最容易形成离子化合物
A．X与Y B．X与W C．Y与Z D．Y与W
9. 下列说法中正确的是
A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固
B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固
C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固
D．同一分子中，σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同
10. 下列共价化合物中，共价键的键能最大的是
A．HCl　　　　　　B．HF　　　　　C．HBr　　　　　　D．HI
11. 下列粒子属于等电子体的是
A．CH4和NH4+ B．NO和O2
C．NH2-和H3O+ D．HCl和H2O
12. 按共价键的共用电子对理论，不可能有H3、H2Cl、和Cl3分子，这表明共价键具有 。
13. （1）原子轨道中相互重叠形成的 和 总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的部分。
（2）σ键强度 π键（填“>”“〈”或“=”）
（3）σ键的特征是：以形成 的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的电子云 。
14.（1） 和 是衡量共价键稳定性的参数。
（2）键长是形成共价键的两个原子之间的 间距。键长越长，键能 （填“大”或“小”），键越 断裂，化学性质越 （填“稳定”或“不稳定”）。
（3）键角是描述 的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。CO2是 形分子，键角 。H2O是 型分子，键角 。
15. 等电子体是指原子数相同， 也相同的微粒。例如： CO和
答案 1．D 2．Ａ　３．Ｃ　４．ＡＣ
１．Ｄ　２．Ａ　３．Ａ　４．Ｂ　５．Ｂ
综合训练：
1.C 2. C 3.AB 4.B 5.A 6.C 7.C 8.C 9.A 10.B 11.AC
12. 饱和性
13. （1）σ键 π键
（2） >
（3） 共价键 图形不变
14. （1） 键能 键长
（2） 核 小 易 不稳定
（3） 分子立体结构 直线 角 105o 。
15. 价电子总数 N2

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