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共價鍵模型
第2章 微粒間相互作用與物質性質
1.以氫分子形成為例，從電子運動狀態、體系能量、電子運動規律構建共價鍵模型
2.以氮分子中共價鍵形成過程為例，依據軌道重疊的方式引出共價鍵的類型，構建σ鍵、π鍵模型
3.從原子軌道在空間取向以及兩個原子之間原子軌道重疊程度最大化視角認識共價鍵的方向性;從原子的未成對電子數是一定的認識共價鍵的飽和性。
為什么氫原子與氯原子結合成氯化氫分子時原子個數比為1：1，而氫原子與氧原子結合成水分子時原子個數比卻為2∶1？為什么原子之間可以通過共用電子形成穩定的分子 共價鍵究竟是怎樣形成的，其特征又是怎樣的呢
一、共價鍵的形成與特征
以氫分子的形成為例
+
+
1s
1s
根據原子結構的量子力學理論，基態氫原子核外的一個電子處于 1s 軌道上。當兩個氫原子相距很遠時，它們之間的相互作用可以忽略不計
一、共價鍵的形成與特征
以氫分子的形成為例
能
量
0
核間距
1s
1s
能量降低
當兩個氫原子的核間距為 0.074 nm 時體系能量最低，兩個氫原子各提供一個電子以自旋狀態不同的方式相互配對形成氫分子。
0.074nm
如果兩個氫原子進一步接近，原子核以及電子之間的排斥作用又將導致體系的能量上升
根據對氫分子形成過程的分析可以得知，正是由于電子在兩個原子核之間出現的概率增大，使得它們同時受到兩個原子核的吸引，從而導致體系能量降低，形成共價鍵。
1. 共價鍵的形成
定義：原子間通過共用電子形成的化學鍵
本質：電子在兩個原子核之間出現的概率增大，使它們同時受到兩個原子核的吸引，從而導致體系能量降低，形成共價鍵。
通常電負性相同或差值小的非金屬元素原子之間形成的化學鍵為共價鍵。
1. 共價鍵的形成
表示方法：用一條短線表示由一對共用電子所形成的共價鍵。
H2
HCl
H2O
H—H
H—Cl
H—O—H
CO2
N2
N≡N
O=C=O
單鍵
共價雙鍵
共價三鍵
為什么只能有H2、HCl、Cl2，不可能有H3、H2Cl和Cl3 ？
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
例如，氯原子中只有一個未占滿的軌道，其中有一個未成對電子
所以兩個氯原子之間可形成一個共價鍵結合為氯分子，表示為 Cl—Cl
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
2. 共價鍵的特征
（1）共價鍵的飽和性
按照價鍵理論，未成對的電子通過相互配對形成共價鍵，因為每個原子最外層軌道的數目是一定的，所以每個原子所能形成共價鍵的總數或以單鍵連接的原子數目是一定的，這稱為共價鍵的飽和性。
↓↑
↓↑
↓↑
↓
Cl
3s
3p
N
↓↑
↓
↓
↓
2s
2p
未成對電子數：1
未成對電子數：3
Cl—Cl
N ≡ N
H
↑
1s
未成對電子數：1
H—N—H
|
H
共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結合的數量關系
（2）共價鍵的方向性
除 s 軌道是球形對稱外，其他原子軌道都具有一定的空間取向
s 軌道 無空間取向
p 軌道 空間取向
在形成共價鍵時，原子軌道重疊得多，電子在核間出現的概率大，所形成的共價鍵就牢固。
（2）共價鍵的方向性
共價鍵將盡可能沿著電子出現概率最大的方向形成，即共價鍵具有方向性。
分子的空間結構與共價鍵的方向性密切相關
σ鍵：原子軌道以"頭碰頭"方式相互重疊導致電子在核間出現的概率增大而形成的共價鍵
s-s σ鍵
p-p σ鍵
s-p σ鍵
請從軌道重疊的角度解釋氮分子中的共價三鍵是如何形成的。
氮氣分子中p軌道的成鍵情況
3p
N2中共價三鍵的形成過程
π鍵：原子軌道以"肩并肩"方式相互重疊導致電子在核間出現的概率增大而形成的共價鍵
電子云由兩塊組成，互為鏡像
二、共價鍵的類型
1. σ鍵與π鍵(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)
σ鍵：原子軌道以"頭碰頭"方式相互重疊導致電子在核間出現的概率增大而形成的共價鍵
π鍵：原子軌道以"肩并肩"方式相互重疊導致電子在核間出現的概率增大而形成的共價鍵
σ鍵、π鍵判斷思路：
原子之間形成單鍵→只有σ鍵。
原子之間形成雙鍵→共價鍵為1個σ鍵，1個π鍵
原子之間形成三鍵→共價鍵為1個σ鍵，2個π鍵。
氮分子的N≡N中有
一個σ鍵、兩個π鍵
有以下物質：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ鍵的是_____________(填序號，下同)；既有σ鍵又有π鍵的是_______。
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
(2)含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是______。
⑦
(3)含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是______________。
①③⑤⑥⑧⑨
(4)含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是_____________。
②④⑤⑥⑧⑨
Cl2和HCl都是原子通過共用電子對形成的，為什么HCl中H顯+1價、Cl顯-1價，而Cl2中的原子卻不顯電性？
共用電子對不偏移
共用電子對偏移
(偏向Cl而偏離H)
二、共價鍵的類型
2.極性鍵和非極性鍵
非極性鍵： 同種元素的兩個原子吸引電子的能力相同，共用的電子不偏向其中任何一個原子，參與成鍵的原子都不顯電性
形成條件： 同種元素的原子之間，成鍵原子電負性相同
共用電子對不偏移
二、共價鍵的類型
2.極性鍵和非極性鍵
共用電子對偏移
(偏向Cl而偏離H)
極性鍵： 構成分子的兩個原子是不同元素的原子時，共用的電子偏向吸引電子能力大的原子一方，成鍵原子顯電性，這種共價鍵叫作極性共價鍵，簡稱極性鍵。
形成條件： 非同種元素的原子間，成鍵原子電負性不同
指出下列物質中的共價鍵類型
O2
CH4
CO2
H2O2
Na2O2
NaOH
非極性鍵
極性鍵
極性鍵
(H-O-O-H)
極性鍵
非極性鍵
非極性鍵
極性鍵

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