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(共29張PPT)
專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)
共價鍵的形成與類型
1．從微觀角度認(rèn)識共價鍵的形成過程，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角判斷共價分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目，能結(jié)合實例描述共價鍵的成鍵特征及其本質(zhì)。
2．能分析不同類型的共價鍵對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響。
3．建立軌道模型，從軌道重疊和共用電子對偏移角度建立共價鍵的分類方法體系， 能舉例說明共價鍵的極性及其應(yīng)用。
你知道下列問題的答案嗎？
1. 通常哪些元素的原子之間能形成共價鍵？
2. 如何用電子式表示共價分子的形成過程？
3. 含有共價鍵的物質(zhì)是否一定是共價分子？
一、共價鍵的形成
當(dāng)兩個氫原子相互接近時，若兩個氫原子核外電子的自旋方向相反，它們接近到一定距離時，兩個1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機(jī)會較大。
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(fù)電的橋梁，把帶正電的兩個原子核“黏結(jié)”在一起了。
隨著核間距的減小，核間電子出現(xiàn)的機(jī)會增大，體系的能量逐漸下降，達(dá)到能量最低狀態(tài)。
氫分子的形成過程中能量（主要指勢能）隨核間距的變化如圖曲線a所示。
核間距進(jìn)一步減小時，兩原子間的斥力使體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。
氫分子的能量與核間距的關(guān)系
氫分子的能量與核間距的關(guān)系
若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，當(dāng)它們相互接近時，原子間總是排斥作用占主導(dǎo)地位（如圖曲線b所示）。
所以兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。
當(dāng)成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低。
共價鍵形成的本質(zhì)：
思考：根據(jù)表3-3所示N、O、F原子的軌道表示式，結(jié)合你對共價鍵的理解，
說明為什么它們與氫原子形成的簡單化合物分別為NH3、H2O和HF。
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1s
H
思考：離子鍵不具有飽和性和方向性，共價鍵是否也沒有飽和性和方向性？
形成共價鍵時，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對電子才能形成共用電子對。成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成共價鍵。
在共價分子中，每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定的，故共價鍵具有飽和性。
→共價鍵的飽和性決定了分子的組成。
思考：離子鍵不具有飽和性和方向性，共價鍵是否也沒有飽和性和方向性？
兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，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(xiàn)出方向性（s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵無方向性）。
s軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價鍵的幾種重疊方式
→決定分子的空間結(jié)構(gòu)
二、共價鍵的類型
1.σ鍵與π鍵(按原子軌道重疊方式分類)
(1)σ鍵
s－s σ鍵
成鍵時，原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵。
H2
視頻：H-Cl的s－p σ鍵
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H
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Cl
視頻：Cl-Cl的p－p σ鍵
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二、共價鍵的類型
1.σ鍵與π鍵(按原子軌道重疊方式分類)
(1)σ鍵
σ鍵
s－s σ鍵
s－p σ鍵
p－p σ鍵
成鍵時，原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵。
軸對稱
HCl
H2
Cl2
形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。
(2)π鍵
鏡面對稱
π 鍵( p - p π 鍵 )
成鍵時，原子軌道以“肩并肩”方式重疊形成的共價鍵
原子軌道重疊程度比σ鍵小，π鍵穩(wěn)定性較弱。
共價鍵 σ鍵 π鍵
軌道重疊類型
軌道重疊方式
對稱類型
鍵的強(qiáng)度
s-s、s-p、px-px
py-py
頭碰頭
肩并肩
軸對稱
鏡面對稱
強(qiáng)
弱
pz-pz
氮分子中
σ鍵和π鍵
形成示意圖
請書寫氮分子的鍵線式及價電子排布式，請問氮分子的共價鍵中含有哪些類型？
N≡N
①s-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。
②共價單鍵是σ鍵；共價雙鍵中一個σ鍵,另一個π鍵；共價三鍵中一個σ鍵,另兩個π鍵。σ鍵可以獨立存在,π鍵不能單獨存在。
判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律
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
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；
拓展視野：苯分子中的共價鍵
苯分子中的6個碳原子都以σ鍵與氫原子結(jié)合，每個碳原子以兩個σ鍵與其他碳原子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同時，每個碳原子各有一個垂直于分子平面的p軌道，形成了一個以6個碳原子為中心的π鍵。苯的這種結(jié)構(gòu)，使任意兩個相鄰碳原子間形成的共價鍵的鍵能和核間距離完全相同。
苯分子中的π鍵示意圖
共價鍵
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
特征
特征
5、原子軌道在空間都具有方向性。（ ）
一、下列說法正確嗎？
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(guān)系。（ ）
4、共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的。（ ）
2.極性鍵與非極性鍵
由同種原子形成的共價鍵
電子對發(fā)生偏移，F(xiàn)原子一端相對地顯負(fù)電性，H原子一端相對地顯正電性
電子對不發(fā)生偏移
H—H
H—F
由不同種原子形成的共價鍵
兩個成鍵原子吸引電子的能力相同
非極性共價鍵，簡稱非極性鍵
兩個成鍵原子吸引電子的能力不同
極性共價鍵，簡稱極性鍵
通常可以根據(jù)元素的電負(fù)性差值來判斷鍵的極性。
一般情況下，兩種成鍵元素間的電負(fù)性差值越大，它們形成的共價鍵的極性就越強(qiáng)。
在極性共價鍵中，成鍵原子吸引電子能力的差別越大，共用電子對的偏移程度越大，共價鍵的極性越強(qiáng)。
根據(jù)元素電負(fù)性差值大小，下列鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序排列為：
F—H ＞ O—H ＞ N—H ＞C—H
判斷以下鍵的極性強(qiáng)弱C—H、N—H、O—H、F—H？
思考
3.配位鍵
在水溶液中，NH3能與H+結(jié)合生成NH4+，請用電子式表示 N和H形成NH3的過程，討論NH3與H+ 是如何形成NH4+的？
N
··
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+3
·H
N
··
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·
·
H
H
H
·
·
·
NH3中N原子提供孤電子對與氫離子形成共價鍵。
3.配位鍵
由一個原子提供孤電子對與另一個有空軌道可接受電子的原子形成的共價鍵。
在NH4+中，4個N—H鍵是完全相同的。
在表示分子或離子的結(jié)構(gòu)式時，常用“→ ”表示配位鍵，其箭頭指向接受孤電子對的原子。
配位鍵可以是鍵也可以是π鍵，看具體位置而定
NH4+的結(jié)構(gòu)式
D
1. 下列分子中，含有σ鍵而不含有π鍵的是（ ）
A. CH3CH3 B. N2 C. C2H2 D. Cl2
2. 下列說法不正確的是（ ）
A. 雙鍵、三鍵都含有π鍵
B. 成鍵原子間原子軌道重疊得越多，共價鍵越牢固
C. 因每個原子未成對電子數(shù)是一定的，故與之成鍵的原子個數(shù)也一定
D. 所有原子軌道在空間都有自己的方向性
D
3.下列說法不正確的是(　　)
A.σ鍵一般比π鍵原子軌道重疊程度大,形成的共價鍵強(qiáng)
B.兩個原子之間形成共價鍵時,最多有1個σ鍵
C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵
D.一個N2分子中有1個σ鍵,2個π鍵
C
4.有以下物質(zhì):①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2　⑨HCN(H—C≡N)。其中,只含有極性鍵的是　　　;只含有非極性鍵的是　　　　　;既有極性鍵,又有非極性鍵的是　　　;只有σ鍵的是　　　 ;既有σ鍵又有π鍵的是　　　;含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是　　　;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π鍵的是　　　。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
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