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共價鍵
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1、認識原子間通過原子軌道的重疊形成共價鍵，了解共價鍵具有飽和性、方向性。
2、知道根據(jù)原子軌道的重疊方式,共價鍵可分為σ鍵和π鍵等類型。
3、理解共價鍵中σ鍵和π鍵的區(qū)別，建立判斷σ鍵和π鍵的思維模型，熟練判斷分子中σ鍵和π鍵的存在及個數(shù)
化學鍵
相鄰原子之間強烈的相互作用
帶相反電荷離子之間的相互作用
極性鍵
非極性鍵
不同種原子間
同種原子間
定義
分類
離子鍵
共價鍵
金屬鍵
原子間通過所形成的相互作用
分類
一、共價鍵
1.概念：原子間通過共用電子對所形成的相互作用。
2.成鍵元素：一般由電負性數(shù)值相差不大（小于1.7）的原子之間成鍵。
3.成鍵微粒：一般是非金屬原子之間，或金屬與非金屬原子之間（如AlCl3）
原子間通過共用電子對形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使體系能量降低。
4. 成鍵本質(zhì)：
原子軌道重疊
從電子云角度理解
從微觀和符號的視角分析問題
1、書寫H2、Cl2、HCl形成的電子式，解釋形成共價鍵的本質(zhì)？
2、為什么難形成H3、Cl3、H2Cl等分子？
共用電子對
H
+
Cl
H
Cl
Cl
+
Cl
Cl
Cl
H
H
+
H
H
共價鍵具有飽和性
特征
（1）飽和性——電子配對原理
按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。（即差幾個電子穩(wěn)定，即可形成幾對共用電子對。）
H
↑
1s1
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
H
↓
1s1
H2
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↓
↑↓
3s2
Cl2
共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成
5.共價鍵的特征
5.共價鍵的特征
（2）方向性
除s軌道是球形對稱外，其他原子軌道在空間都有一定的分布特點，按照現(xiàn)代價鍵理論中的最大重疊原理，兩原子在形成共價鍵時將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，所以共價鍵有方向性。（注意：s-s軌道重疊無方向性）
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面體形
三角錐形
V形
直線形
共價鍵的方向性決定了共價化合物的立體構(gòu)型。
6.共價鍵的分類
極性鍵
非極性鍵
是否偏移
單鍵
雙鍵
數(shù)目
三鍵
共價鍵
按共用電子對
按原子軌道的重疊方式
？
共價鍵的類型：σ鍵和π鍵
用原子軌道描述氫原子形成氫分子的過程
H
H
H
H
相互靠攏
原子軌道相互重疊
σ鍵的重疊方式 “頭碰頭”
1s1
↓
1s1
↓
原子軌道在兩個原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，因此可以說，核間電子好比在核間架起一座帶負電的橋梁，把帶正電的兩個原子核“黏結(jié)”在一起了。
形成氫分子的共價鍵（H-H）
(1)σ鍵
特征
以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵的電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。
s-s σ 鍵
共價鍵的類型：σ鍵和π鍵
HCl的形成的電子云描述
HCl中的共價鍵是由氫原子提供的未成對電子的1s原子軌道和氯原子提供的未成對電子的3p原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊形成的。
H
Cl
↑
1s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
H－Cl
Cl
H
3pz
s-p σ 鍵（以HCl的形成為例）
共價鍵的類型：σ鍵和π鍵
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
Cl
Cl
Cl
Cl
p-p σ 鍵(下面以Cl2的形成為例：)
Cl2中的共價鍵是由2個氯原子各提供1個未成對電子的3p原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊形成的。
Cl2的形成的電子云描述
σ鍵
(1)概念:
(2)類型：
未成對電子的原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵叫σ 鍵。
s-s σ 鍵
s-p σ 鍵
p-p σ 鍵
(3)特征：
a. 沿鍵軸（兩核的連線）方向 “頭碰頭”重疊成鍵
b. σ鍵為軸對稱，可以沿鍵軸旋轉(zhuǎn)
c. 形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強的穩(wěn)定性。
d. 存在于一切共價鍵中
p軌道與p軌道除了能形成σ鍵外，還能形成π鍵。
π鍵的特征是兩個原子軌道以平行或“肩并肩”方式重疊；
原子重疊的部分分別位于兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè)。
每個π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對稱。
π鍵
主要為p-p π鍵。
(1)概念:
(2)類型：
未成對電子的原子軌道以“肩并肩”方式重疊形成共價鍵叫π鍵。
①電子云為鏡面對稱：
每個π鍵的電子云由兩塊組成，互為鏡像
③π鍵不能旋轉(zhuǎn)
②π鍵不如σ鍵牢固,較易斷裂
形成π鍵時，原子軌道重疊程度比σ鍵的小，通常情況下，π鍵沒有σ鍵牢固。
以形成π鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子不能單獨旋轉(zhuǎn)，若單獨旋轉(zhuǎn)則會破壞π鍵。
(3)特征：
注意：s-s電子、s-p電子只形成σ鍵；p-p電子既形成σ鍵，又形成π鍵；且 p-p電子先形成σ鍵，后形成π鍵。即π鍵不能單獨存在！
p-p π鍵的形成
O2 的形成過程
p-p σ鍵
p-p π鍵
兩對孤對
電子對電子云
↑↓ ↑ ↑
2p軌道
p-p σ鍵
p-p π鍵
p-p π鍵
↑ ↑ ↑
2p軌道
N2 的形成過程
↓ ↓ ↓
2p軌道
x
y
z
x
y
z
N2中共價三鍵的形成過程
σ鍵
“頭碰頭”
“肩并肩”
π鍵
“肩并肩”
π鍵
N≡N
z
z
y
y
x
π
π
σ
單鍵 雙鍵 三鍵
σ鍵
1個σ鍵、1個π鍵
1個σ鍵、2個π鍵
判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律：
【注意】σ鍵可以單獨存在；π鍵不能單獨存在
【探究活動】
1、觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構(gòu)成？
①乙烷中含有1個C-C鍵和6個C-H鍵，所以乙烷中含有7個σ鍵；
②乙烯中含有1個C=C鍵和4個C-H鍵，即含有5個σ鍵和1個π鍵；
③乙炔中含有1個三鍵和2個C-H鍵，即含有3個σ鍵和2個π鍵；
【探究活動】
乙烯分子：每個碳原子s軌道、2個p軌道（sp2雜化軌道）分別與2個氫原子、另一個碳原子形成3個σ鍵，共5個σ鍵；每個碳原子p軌道均有一個未成對電子，兩個p軌道以“肩并肩"相互重疊，形成π鍵。
乙炔分子：每個碳原子s軌道、1個p軌道分別（sp雜化軌道）與1個氫原子、另一個碳原子形成2個σ鍵，共3個σ鍵；碳原子中另外兩個p軌道與碳原子中的兩個p軌道以“肩并肩”相互重疊，形成兩個π鍵。
2、解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的，預測乙炔分子中π鍵是如何形成的？
乙烯分子中σ鍵和π鍵的形成過程
乙炔分子中σ鍵和π鍵的形成過程
鈉和氯通過得失電子同樣是形成電子對，為什么這對電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價鍵而形成離子鍵呢？你能從原子的電負性差別來理解嗎？
原子 Na Cl H Cl C O
電負性
電負性之差（絕對值）
結(jié)論：當原子的電負性相差很大，化學反應形成的電子對不會被共用，形成的將是_____鍵；而_____鍵是電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。 0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
離子
共價
σ鍵 π鍵
重疊方式
成鍵類型
對稱類型
能否旋轉(zhuǎn)
存在情況
鍵的強度 “頭碰頭”
“肩并肩”
s-s σ鍵
s-p σ鍵
p-p σ鍵
p-p π鍵
軸對稱
鏡面對稱
能繞軸旋轉(zhuǎn)
不能繞軸旋轉(zhuǎn)
能單獨存在
不能單獨存在，與σ鍵共存
σ鍵和π鍵的強度不同。
在烯烴、炔烴分子中的π鍵不如σ鍵強，容易斷裂。
σ鍵和π鍵的比較
本質(zhì)：原子之間通過共用電子對（或原子軌道重疊）形成共價鍵
特征：具有方向性和飽和性
成鍵方式
σ鍵
原子軌道“頭碰頭”重疊，電子云呈軸對稱
π鍵
原子軌道“肩并肩”重疊，電子云呈鏡面對稱
共價三鍵——1個σ鍵、2個π鍵
共價單鍵——1個σ鍵
共價雙鍵——1個σ鍵、1個π鍵
一般規(guī)律
本質(zhì)和特征
1.判斷正誤
（1）形成共價鍵后體系的能量降低，趨于穩(wěn)定。（ ）
（2）共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成鍵電子數(shù)決定的。（ ）
（3）共價鍵的飽和性決定了分子內(nèi)部原子的數(shù)量關系。（ ）
（4）共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的。（ ）
（5）原子軌道在空間都具有方向性。（ ）
2.下列關于σ鍵和π鍵的說法錯誤的是（ ）
A、含有π鍵的分子在反應時，π鍵是化學反應的積極參與者
B、當原子形成分子時，首先形成σ鍵，可能形成π鍵
C、有些原子在與其它原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵
D、在分子中，化學鍵可能只有π鍵而沒有σ鍵
D
3.在下列分子中①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2 ⑥H2 ⑦H2O2
⑧HCN(H—C≡N)
（1）分子中只有σ 鍵的是：
（2）分子中含有π鍵的是：
（3）分子中所有原子均滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是：
（4）分子中含有s-s σ鍵的是：
（5）分子中含有s-p σ 鍵的是：
（6）分子中含有p-p σ鍵的是：
② ④ ⑤ ⑦ ⑧
① ② ③ ⑥ ⑦
④ ⑤ ⑧
② ④ ⑤
⑥
① ③ ⑦ ⑧
(1) 分子中σ鍵和π鍵的比例為______。
9∶1
(2)已知反應N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若該反應中有4 mol N—H斷裂，則形成的π鍵的數(shù)目為______。
3NA

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