資源簡介

(共36張PPT)
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 共價鍵
2.1.1 共價鍵
衡陽市八中高二化學備課組 單慧芳
教材文本閱讀問題提綱P34-36：
1.共價鍵形成本質(zhì)？
2.共價鍵特點
3.共價鍵類型？
4.σ 鍵如何形成？σ 鍵有什么特征？
5.π鍵如何形成？π 鍵有什么特征？
學習
目標
第1課時
共價鍵的類型-σ鍵和π鍵
PART
01
PART
02
PART
03
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。
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。
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)。
H2 HCl Cl2
溫故知新:
你能用電子式表示下列物質(zhì)的形成過程嗎？
(1)
(2)
H Cl
H
+
Cl
H·
·H
＋
H:H
Cl
＋
Cl
Cl
Cl
(3)
溫故知新:
共價鍵
1.概念：原子間通過共用電子對所形成的化學鍵。
2.成鍵粒子：通常是電負性相同或差值小的非金屬原子或金屬原子與非金屬原子
討論：如何從電子云和原子軌道的角度進一步理解共價鍵的形成的本質(zhì)？
兩個H原子電子自旋方向相反，當它們相互靠近到一定距離，兩個1s原子軌道發(fā)生重疊，核間形成一個電子密度較大的區(qū)域。電子帶負電，因而形象的說，核間電子好比在核間架起一座帶負電荷的橋梁，把帶正電的兩個原子核“黏結(jié)”在一起。
3.共價鍵的本質(zhì)：原子間通過原子軌道重疊，高概率的出現(xiàn)在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用
以氫原子形成H2為例，結(jié)合下面的兩個圖像思考
1.在共價鍵的形成中原子軌道能否無限重疊？
2.形成共價鍵的電子一定需要自旋方向相反嗎？
思考：根據(jù)共價鍵的定義，只能有H2、HCl、Cl2等，
不可能有H3 、H2Cl和Cl3等，這是為什么呢？
一、共價鍵的特征
1、飽和性：
H·
·H
＋
H:H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s
3p
H Cl
H
+
Cl
所以只能有H2、HCl、Cl2、等而不可能有H3、H2Cl、Cl3等
1s
↑
共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成。
【思考】NH3分子中N原子為什么是1個，而H原子為3個？
每種元素原子能提供的成鍵軌道數(shù)和未成對電子數(shù)是一定的。元素原子可能形成的共價鍵數(shù)與原子的價軌道數(shù)和價電子數(shù)有關(guān)。
【例1】NH3分子中N原子為什么是1個，而H原子為3個？
N和H原子的電子式分別為 和H·，N原子最外層有3個未成對電子，H原子有1個未成對電子，形成共價鍵時每個N原子只需與3個H原子分別形成3對共用電子對即可達到穩(wěn)定狀態(tài)，共價鍵達到飽和，從而決定了分子中H原子個數(shù)。
2、方向性：
共價鍵的方向性決定了共價化合物的立體構(gòu)型。
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面體形
三角錐形
V形
直線形
除S軌道外，原子軌道在空間有一定的取向。形成共價鍵時，各原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊成鍵，以盡量降低體系能量。
一、共價鍵的特征
課堂練習：正誤判斷
(1)形成共價鍵后體系的能量降低，趨于穩(wěn)定( )
(2)共價鍵的飽和性是與成鍵原子的未成對電子數(shù)有關(guān)( )
(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( )
(5)原子軌道在空間都具有方向性( )
(6)價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關(guān)( )
√
√
√
√
×
×
共價鍵的實質(zhì)：
小結(jié)：
原子間形成共用電子對
成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊（電子云重疊），自旋相反的未成對電子形成共用電子對。
從電子云
角度理解
【思考】原子軌道以哪些方式重疊才能形成穩(wěn)定的共價鍵呢？
H
H
H
H
↑
1S
↓
1S
二、共價鍵的類型
氫原子形成氫分子的電子云描述
1、 σ 鍵：
（按照原子軌道重疊方式分類）
兩個原子軌道沿著鍵軸方向（兩核間聯(lián)線）以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵。
氫原子形成氫分子的電子云描述
H
H
H
H
↑
1S
↓
1S
（1） s-s σ 鍵
H2中的共價鍵稱為σ鍵。H2中的σ鍵是由兩個s軌道以“頭碰頭”的方式相互重疊形成的。
特征：已形成化學鍵的兩個原子核的連線為軸做旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵的電子云圖形不變——軸對稱
H
Cl
H－Cl
↑
1s1
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↓
1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
HCl的形成的電子云描述：
（2）s-p σ 鍵
HCl中的共價鍵是由H提供的未成對電子的1s原子軌道和Cl提供的未成對電子的3p原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的。
特征：軸對稱
試一試：用原子軌道描述2個氯原子形成Cl2分子的過程。
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
Cl
Cl
Cl
Cl
（3） p-p σ 鍵
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”方式重疊形成的。
特征：軸對稱
H-Cl
H-H
Cl-Cl
請歸納H-H、H-Cl和Cl-Cl的特點。
σ鍵
s- s σ鍵，如：H-H
s- p σ鍵，如：H-Cl
p- p σ鍵，如：Cl-Cl
“頭碰頭”
原子軌道的重疊方式：
種類
軸對稱
電子云的對稱方式：
（1）形成σ鍵的原子軌道重疊程度大，σ鍵強度大，不易斷裂，較穩(wěn)定；
（2）共價單鍵都是σ鍵。
可旋轉(zhuǎn)
課堂練習：σ鍵的常見類型有(1)s-s, (2)s-p, (3)p-p, 請指出下列分子σ鍵所屬類型：
A、HBr
B、NH3
C、F2
D、H2
s-p
s-p
p-p
s-s
氮原子形成 N2 的過程：
問題：原子軌道除了以“頭碰頭”的方式重疊以外，還有沒有可能以其他的方式重疊成鍵？
z
z
y
y
x
p軌道與p軌道除了能形成σ鍵外，還能形成π鍵。
原子軌道，采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價鍵叫π鍵
p-p π鍵的形成過程
二、共價鍵的類型
（按照原子軌道重疊方式分類）
2、π 鍵：
形成的π 鍵
原子軌道相互重疊
未成對電子的原子軌道互相靠攏
①鏡面對稱：
π鍵的特征：
每個π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像。
形成π鍵時電子云重疊程度比σ鍵小，一般π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。比如：乙烯易發(fā)生加成反應(yīng)。
特例：N2分子中的π鍵比σ鍵穩(wěn)定。
以形成π鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子并不能單獨旋轉(zhuǎn)，若單獨旋轉(zhuǎn)則會破壞π鍵。
π鍵通常存在于雙鍵、三鍵中
②強度小：
③不能旋轉(zhuǎn)：
【思考交流】通過N2中氮氮三鍵、O2中氧氧雙鍵形成過程的分析，
如何判斷共價鍵的類別和個數(shù)？？
↑ ↑ ↑
2p3軌道
分析氮分子的形成過程
↓ ↓ ↓
2p3軌道
z
z
y
y
x
N2中 p-p σ鍵和 p-p π鍵的形成過程：
p-p π 鍵
p-p σ 鍵
p-p π 鍵
分析O2 中 p-p σ 鍵和 p-p π 鍵的形成過程
p-p σ鍵
p-p π鍵
兩對孤電子對電子云
↑↓ ↑ ↑
2P4軌道
↑↓ ↓ ↓
2P4軌道
【思考交流】通過N2中氮氮三鍵、O2中氧氧雙鍵形成過程的分析，
如何判斷共價鍵的類別和個數(shù)？？
單鍵 雙鍵 三鍵
σ鍵
1個σ鍵，1個π鍵
1個σ鍵、2個π鍵
（1）觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，
分析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；
探究共價鍵的類別和個數(shù)
（2）解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的？預(yù)測乙炔分子中π鍵是如何形成的？
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）觀察下列物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，
分析該分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構(gòu)成？
探究共價鍵的類別和個數(shù)
Cl-C-Cl
O
∣
∣
3個σ鍵，1個π鍵
7個σ鍵，3個π鍵
共價鍵的類型 σ鍵 π鍵
原子軌道重疊方式
原子軌道重疊程度
對稱類型
旋轉(zhuǎn)情況
鍵的強度
成鍵情況 “頭碰頭”
“肩并肩”
大
小
軸對稱
鏡面對稱
鍵的強度大，鍵牢固
鍵的強度小，易斷裂
單鍵可以繞鍵軸任意旋轉(zhuǎn)，不破壞σ鍵
不能旋轉(zhuǎn)，否則破壞π鍵
單鍵都是σ鍵，雙鍵含一個σ鍵和一個π鍵，三鍵含一個σ鍵和二個π鍵；σ鍵能單獨存在，π鍵不能單獨存在
小結(jié)：σ鍵和 π鍵的比較
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。
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
特征
π鍵
原子軌道“肩并肩”重疊，電子云呈鏡面對稱
特征
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
課堂小結(jié)
課堂練習：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.一般 鍵比 鍵重疊程度大，形成的共價鍵強
D.氣體單質(zhì)中，一定有 鍵，可能有 鍵
C
提示：　稀有氣體的單質(zhì)分子中不含化學鍵；
多原子分子中一定含有σ鍵，可能含有π鍵。
課堂練習：在下列分子中①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2 ⑥H2 ⑦H2O2 ⑧HCN
（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
(H—C≡N)
課堂練習：
分析下列化學式中畫有橫線的元素，選出符合要求的物質(zhì)，填空。
A.NH3　B.H2O　C.HCl　 D.CH4　E.C2H6　F.N2
(1)所有的價電子都參與形成共價鍵的是_______。
(2)只有一個價電子參與形成共價鍵的是___。
(3)最外層有未參與成鍵的電子對的是_____________。
(4)既有σ鍵又有π鍵的是___。
D、E
C
A、B、C、F
F
課堂練習：二氯化二硫 是廣泛用于橡膠工業(yè)的硫化劑，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。常溫下 是種橙黃色的液體，遇水易水解，并產(chǎn)生能使品紅褪色的氣體。下列說法錯誤的是( @63@ )。
A.電負性：
B. 為含有極性鍵和非極性鍵的分子
C. 與 結(jié)構(gòu)相似，都含有 鍵和 鍵
D. 與 反應(yīng)的化學方程式可能為

C

展開更多......

收起↑