資源簡介

(共35張PPT)
2.1.1 共價鍵
核心素養目標
1.宏觀辨識與微觀探析：
學生能從宏觀上觀察物質的性質和反應現象，聯系到微觀層面共價鍵的形成與結構。能從原子結構的角度，分析不同原子形成共價鍵的能力和方式，理解共價鍵的特征對分子結構和性質的影響。
2.證據推理與模型認知：
構建共價鍵的 σ 鍵和 π 鍵模型，利用模型解釋分子的穩定性、化學反應活性等問題，如解釋乙烯分子中碳碳雙鍵包含一個 σ 鍵和一個 π 鍵，π 鍵易斷裂使得乙烯比乙烷更活潑，能發生加成反應。能根據給定的信息，判斷物質中存在的共價鍵類型，運用模型預測分子的結構和性質。
3.科學態度與社會責任：
培養學生嚴謹、認真的科學態度，在學習共價鍵知識時，尊重實驗事實和數據，不主觀臆斷。
學習重難點
學習重點
1.理解共價鍵的形成過程，包括原子軌道的重疊方式、共用電子對的形成，能夠用電子式、結構式準確表示共價鍵的形成。
2.掌握共價鍵的飽和性和方向性這兩個特征。理解飽和性由成鍵原子的未成對電子數決定，方向性與原子軌道的伸展方向和最大重疊原理相關。
3. 區分共價鍵的類型，如 σ 鍵和 π 鍵。了解它們的形成方式、特點及在分子中的存在情況，能夠判斷常見分子中 σ 鍵和 π 鍵的個數。
學習難點
1.從原子軌道的角度理解共價鍵的形成和本質，尤其是不同類型原子軌道（如 s 軌道、p 軌道等）的重疊方式和形成的共價鍵特點。
2.理解共價鍵的方向性對分子空間構型的影響，以及如何根據共價鍵的特征判斷分子的空間結構。
3.準確判斷復雜分子中存在的共價鍵類型和個數，以及分析共價鍵與分子性質之間的關系。
新課導入
夏天，人們常給露在外面的皮膚涂抹防曬霜，以防止曬傷。防曬霜之所以能有效地減輕紫外線對人體的傷害，其原因之一是防曬霜的有效成分的分子中有π鍵，π鍵的電子在吸收紫外線后被激發，從而能阻擋部分紫外線。那么，π鍵是怎么樣形成的呢？
共價鍵的形成與特征
PART 01
回顧
離子鍵
化學鍵
共價鍵
只存在于
離子化合物
極性鍵
非極性鍵
共價化合物
存在于
存在于
存在于
存在于
非金屬單質
存在于
通常存在于不同種元素的原子間
通常存在于同種元素的原子間
1.共價鍵的形成
現以氫分子的形成為例研究共價鍵的形成。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。
相互靠攏
當兩個氫原子相距很遠時，他們之間的作用力可以忽略不計，體系能量等于兩個原子的能量之和。
當兩原子逐漸接近時，原子軌道發生重疊，電子在核間區域出現的概率增大，原子核對兩個電子都產生吸引作用，體系能量逐漸下降。
1.共價鍵的形成
氫分子形成過程中體系能量的變化
當氫原子互相接近達到最大限度（0.074nm），軌道重疊達到最大限度，形成穩定氫分子，此時體系中能量最低。
核間距進一步減小時，兩原子間的斥力使體系的能量升高，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。
↑
↓
H

H

形成氫分子的共價鍵(H－H)
共用電子對
兩個氫原子各提供一個電子以自旋狀態不同的方式
1.共價鍵的形成
本質：高概率地出現在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用。
成鍵粒子：電負性相同或差值小的非金屬原子之間或個別金屬原子與非金屬原子之間（AlCl3、FeCl3、BeCl2等）。
表示方法：（H2、HCl、CO2、N2的電子式、結構式如何書寫？）
(1)用一條短線表示一對共用電子所形成的共價鍵，如H—H。
(2)用“ = ”表示原子間共用兩對電子所形成的共價鍵，如C=C。
(3)用“ ≡ ”表示原子間共用三對電子所形成的共價鍵，如C≡C。
2.共價鍵的特征
（1）飽和性
O=O H－O－H O=C=O
每個原子所能提供的未成對電子的數目是一定的，因此在共價鍵的形成過程中，一個原子中的一個未成對電子與另一個原子中的一個未成對電子配對成鍵后，一般來說就不能再與其他原子的未成對電子配對成鍵。所以，這決定了各種原子形成分子時相互結合的數量關系（即決定了分子的組成）。
定義：每個原子所能形成共價鍵的總數或以共價鍵連接的原子數目是一定的，這稱為共價鍵的飽和性。
2.共價鍵的特征
（2）方向性
相互靠攏
原子軌道相互重疊
在形成共價鍵時，原子軌道重疊越多，電子在兩原子核間出現的概率越大，所形成的共價鍵越牢固。因此，一個原子與周圍原子形成的共價鍵就表現出方向性。
定義：共價鍵將盡可能沿著電子出現概率最大的方向形成，這就是共價鍵的方向性。
作用：共價鍵的方向性，決定了分子的空間結構。
1.共價鍵的形成
（2）方向性
ns能級的原子軌道
np能級的原子軌道
并不是所有的共價鍵都具有方向性，如兩個s軌道重疊形成的共價鍵就沒有方向性，因為s軌道為球形，無論從什么方向發生原子軌道重疊，重疊的程度都相同。
共價鍵的類型
PART 02
1.共價鍵的形成
根據原子軌道最大程度重疊原理，成鍵時原子軌道之間可有兩種不同的重疊方式，一種是“頭碰頭”方式——σ鍵，另一種是“肩并肩”方式——π鍵。
（1）N2的形成過程
氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3，有3個未成對電子。當氮原子結合成氮分子時，若兩個氮原子的2px軌道以“頭碰頭”方式相互重疊，則相互平行的2py或2pz軌道只能分別以“肩并肩”的方式重疊，這樣便形成了氮氮三鍵。
因此，氮分子中的氮原子之間以共價三鍵相結合，但共價三鍵的三個共價鍵斌不是完全相同的。
1.共價鍵的形成
2.σ鍵
還是氫分子，氫分子中的共價鍵稱為σ鍵，σ鍵的特征是以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉操作，共價鍵的電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。
相互靠攏
原子軌道相互重疊
形成氫分子的共價鍵(H-H)
“頭碰頭”
1s1
1s1
氫分子中的σ鍵是由兩個s軌道重疊形成的，可稱為s-sσ鍵。
2.σ鍵
2.σ鍵
那么σ鍵還有什么類型？
我們看一看HCl和Cl2中的共價鍵
H
↑
1s1
Cl
3p5
↑↓
↑↓
↓
↑↓
3s2
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原子軌道重疊形成的，而Cl2中的共價鍵是由2個氯原子各提供的1個未成對電子的3p原子軌道重疊形成的。
2.σ鍵
未成對電子的原子軌道相互靠攏
H
Cl
H
Cl
原子軌道相互重疊
HCl
形成的共價單鍵
Cl
Cl
未成對電子的原子軌道相互靠攏
原子軌道相互重疊
形成的共價單鍵
Cl2
2.σ鍵
2.σ鍵
2.σ鍵
根據以上內容，試對σ鍵的類型和特征進行歸納整理。
由s軌道和s軌道相互重疊形成的σ鍵，為s-s σ鍵
根據形成σ鍵的原子軌道的不同，σ鍵有如下類型：
由s軌道和p軌道相互重疊形成的σ鍵，為s-p σ鍵
由p軌道和p軌道相互重疊形成的σ鍵，為p-p σ鍵
σ鍵的特征：
①軸對稱（可以繞兩原子核連線為軸進行旋轉，電子云的圖形不變）
②穩定性較強，因為形成σ鍵的原子軌道的重疊程度較大，故σ鍵具有較大的穩定性。
3.π鍵
p軌道和p軌道除能形成σ鍵外，還能形成π鍵
未成對電子的原子軌道相互靠攏
原子軌道相互重疊
形成的π鍵
兩原子在成鍵時，原子軌道以“肩并肩”的方式重疊形成的共價鍵
3.π鍵
3.π鍵
π鍵的特征
鏡面對稱
強度小
不能旋轉
存在
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
通常情況下，形成π鍵時，原子軌道重疊程度比σ鍵的小，π鍵一般沒有σ鍵牢固
以形成π鍵的兩原子核的連線為軸，任意一個原子不能單獨旋轉，若單獨旋轉則會破壞π鍵。
π鍵不能單獨存在，通常存在于共價雙鍵或共價三鍵中
3.π鍵
4.極性鍵和非極性鍵
定義：構成分子的兩個原子是不同元素的原子時，由于兩個原子吸引電子的能力不同，共用的電子必然偏向吸引電子能力大的原子一方，這個原子因附近電子出現的概率較大而帶部分負電荷，而另一原子則帶部分正電荷，這種共價鍵叫作極性共價鍵，簡稱極性鍵。
成鍵條件：成鍵原子通常為不同元素的原子。
存在范圍：存在于共價化合物和部分離子化合物中。
4.極性鍵和非極性鍵
定義：構成分子的是同種元素的兩個原子，它們吸引電子的能力相同，所以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，這種共價鍵叫作非極性共價鍵，簡稱非極性鍵。
成鍵條件：成鍵原子通常為同種元素的原子。
存在范圍：不僅存在于單質分子中，還存在于部分共價化合物和部分離子化合物中。
4.極性鍵和非極性鍵
（1）對極性鍵來說，由于共用電子偏移程度不同，分為強極性鍵（共用電子偏離程度大，如H—F鍵）和弱極性鍵（共用電子偏離程度小，如H—I鍵。）
（2）一般而言，在雙原子分子中，可用成鍵原子所屬元素電負性的差值大小判斷形成的共價鍵是否有極性及極性的強弱。原子的電負性差值越大，形成的共價鍵的極性就越強。
（3）分子中共價鍵的極性強弱會影響物質的性質，即鍵的極性是解釋和預測物質性質、判斷反應活性部位和反應產物的常用工具，如乙醇和乙酸的酯化反應中，斷鍵和成鍵發生在極性強的部位。
歸納總結
形成：原子間通過共用電子對所形成的相互作用
特征
σ鍵
π鍵
飽和性
方向性
原子軌道的重疊方式：“頭碰頭”
電子云的對稱方式：軸對稱
種類：s-s σ鍵，s-p σ鍵，p-p σ鍵
原子軌道的重疊方式：“肩并肩”
電子云的對稱方式：鏡面對稱
種類：p-p π鍵
共價鍵
共價鍵的形成與特征
共價鍵類型
隨堂訓練
(1)乙烷中有___個σ鍵，乙烯、乙炔中σ鍵與π鍵的個數之比分別為_____、_____。
(2)乙烯和乙炔的化學性質為什么比乙烷活潑？
乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含1個和2個π鍵，π鍵原子軌道重疊程度小，不穩定，容易斷裂。而乙烷中沒有π鍵，σ鍵穩定，不易斷裂。
7
3∶2
5∶1
乙烷
乙烯
乙炔
1.觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結構，并回答下列問題。
隨堂訓練
2.下列說法正確的是(　　)。
A、π鍵是由兩個p軌道“頭碰頭”重疊形成的
B、σ鍵的電子云圖形是鏡面對稱的，而π鍵的電子云圖形是軸對稱的
C、所有的 鍵的強度都比 鍵的大
D、共價化合物中，一定有 鍵，可能有 鍵
D
隨堂訓練
3.丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)分子結構中含有σ鍵、π鍵的個數分別是( )
A.4個σ鍵，1個π鍵 B.11個σ鍵，3個π鍵
C.4個σ鍵，3個π鍵 D.9個σ鍵，5個π鍵
B
4.已知反應N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若該反應中有4molN—H斷裂，則形成的π鍵的數目為______。
3NA
隨堂訓練
5.下圖表示氫原子的電子云重疊示意圖。以下各種說法錯誤的是(　　)
A.圖中電子云重疊表示電子在核間出現的概率大
B.是兩個氫原子核外的1s原子軌道發生重疊形成共價鍵
C.氫原子的核外電子呈云霧狀,在兩核間分布得密一些,將兩核吸引
D.氫原子之間形成σ鍵,s-sσ鍵沒有方向性
C
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