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(共28張PPT)
第一節 共價鍵
第二章 分子結構與性質
第一課時
共價鍵
學習目標
1.從原子軌道重疊的視角認識共價鍵的本質，知道共價鍵具有飽和性和方向性，
2.能用模型、圖像和符號等正確表征H2、Cl2、HCl等簡單分子中原子軌道的重疊方式。
3.知道σ鍵和π鍵的區別和特征，能說明C2H6、C2H4和 C2H2等分子的成鍵類型。
知識回顧——化學鍵
1.什么是化學鍵？
化學鍵：相鄰原子之間強烈的相互作用
2.化學鍵的類型有哪些？
①離子鍵：陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵
②共價鍵：原子間通過共用電子對形成的化學鍵
3.以NaCl和HCl為例，用電子式表示形成過程
由離子鍵構成的化合物叫離子化合物
只含共價鍵的化合物叫共價化合物
離子鍵
共價鍵
知識回顧——化學鍵
4.結合電負性的應用及P36問題與討論，思考如何判斷化學鍵類型？
元素 Na Cl H Cl C O 電負性
電負性之差 結論：當元素的電負性相差很大，化學反應形成的電子對不會被共用，形成的將是 鍵；而 鍵是元素的電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。
離子
共價
0.9
3.0
3.5
2.5
3.0
2.1
2.1
0.9
1
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：電負性數值相差不大（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）
4.分類：根據共用電子對是否偏移分為極性共價鍵和非極性共價鍵。
一、 共價鍵
原子間通過共用電子對形成穩定結構，使體系能量降低。
5. 成鍵本質：
原子軌道重疊
從電子云角度理解
①寫出H2、Cl2、HCl的電子式，通過電子式分析為何它們是穩定的物質？
H達到2電子，Cl達到8電子穩定結構
②你認為是否存在H3、H2Cl、Cl3這樣的物質？說出你判斷的理由。
不存在，因為H和Cl都只差1個電子達到穩定結構，只需共用一次電子。
H
↑
1s1
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
H 原子、Cl原子都只有一個未成對電子
共價鍵具有飽和性
從微觀和符號的視角分析問題
【思考與討論】
（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
6.共價鍵的特征
（2）方向性
共價鍵的方向性決定了共價化合物的立體構型。
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面體形
三角錐形
V形
直線形
兩個原子軌道重疊部分越大，兩核間電子的概率密度越大，形成的共價鍵越牢固，分子越穩定。兩原子在形成共價鍵時將盡可能沿著電子出現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）
——最大重疊原理
模型建構
兩原子
靠 近
原子軌道重疊
核間電子出現機會增大
體系能量降低
未成對電子數目
共價鍵的飽和性
自旋方向相反的未成對電子配對
共價鍵的方向性
重疊方式、軌道伸展方向
能量最低時
形成穩定的共價鍵
共價鍵的特征
H2中s-s軌道重疊形成的共價鍵無方向性
課堂練習1：下列說法正確的是（ ）
A.Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的方向性決定的
B.H2O與H2S的空間結構一樣是由共價鍵的飽和性決定的
C.并非所有的共價鍵都有方向性
D.兩原子軌道發生重疊后，電子在兩核間出現的概率減小
C
兩個原子共用電子，意味著兩個原子的距離足夠近使其原子軌道在核間出現了重疊，電子在重疊區域出現的概率增大。由于s、p等原子軌道的形狀是不一樣的，它們如何才能發生有效的重疊呢？
H
H
1s1
1s1
H
H
H
H
原子軌道相互重疊
形成氫分子中的共價鍵
（H-H）
【思考與討論】
s
s
s-s σ鍵
氫分子形成共價鍵示意圖
未
成
對
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
無方向性
H2分子中共價鍵的形成
1s1
3p5
H
Cl
原子軌道相互重疊
形成氯化氫分子中的共價鍵
（Cl-H）
s
p
HCl分子中共價鍵的形成
s-p σ鍵
氯化氫分子形成共價鍵示意圖
未
成
對
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
有方向性
3p5
3p5
Cl
Cl
原子軌道相互重疊
形成氯分子中的共價鍵
（Cl-Cl）
p
p
Cl2分子中共價鍵的形成
p-p σ鍵
氯氣分子形成共價鍵示意圖
未
成
對
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
有方向性
6. 類型（從原子軌道重疊角度）：
（1）σ鍵：
由成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成。
①概念：
②類型：
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
③特征：
s-s σ鍵
s-p σ鍵
p-p σ鍵
H-H：兩個s軌道重疊形成
H-Cl：H的s軌道和Cl的p軌道重疊形成
Cl-Cl：兩個p軌道重疊形成
c. 形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強的穩定性。
d.存在于一切共價鍵中
p
p
原子軌道相互重疊
p
p
未
成
對
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
p-p π鍵的形成
p-p π鍵
肩并肩
有方向性
p軌道和p軌道除了能像Cl2中那樣重疊外，還有別的重疊方式嗎？
【思考】
（2）π 鍵 p-p π 鍵
① 概念：由成鍵原子的p軌道“肩并肩”重疊形成。
②特征：
a. “肩并肩”重疊成鍵；呈鏡像對稱。
b. 電子云重疊程度不及σ鍵大，π鍵不如σ鍵穩定，比較容易斷裂；
特例：N2分子中的π鍵比σ鍵穩定。
c. π鍵必須與σ鍵共存；
d. π鍵不能自由旋轉。
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！
單鍵 雙鍵 三鍵
σ鍵
1個σ鍵、1個π鍵
1個σ鍵、2個π鍵
（3）判斷σ鍵、π鍵的一般規律：
【注意】σ鍵可以單獨存在；π鍵不能單獨存在
N
用電子式表示N2的形成過程，畫出氮原子的軌道表示式,
并用原子軌道重疊來解釋其共價鍵的形成過程。
↑
↑
↑
↑↓
2s
2px
2py
2pz
x
y
z
N的2p軌道示意圖
【思考】
x
y
z
x
y
z
N2中共價三鍵的形成過程
“頭碰頭”
σ鍵
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
探究活動
1、觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結構，它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構成？
乙烷
乙烯
乙炔
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；
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。
探究活動
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？
探究活動
3、模仿圖2-3所示，繪制乙炔分子中的π鍵。（提示：兩個碳原子各自用2個p軌道形成2個π鍵。）
共價鍵
本質：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
一般規律
特征
特征
課堂小結
課堂練習2：共價鍵具有飽和性和方向性,下列關于共價鍵這兩個特征的敘述中,不正確的是( )
A.共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數決定的
B.共價鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的
C.共價鍵的飽和性決定了分子內部的原子的數量關系
D.共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關
D
課堂練習3：下列分子中存在的共價鍵類型完全相同(從σ鍵、π鍵的形成方式角度分析)的是( )
A.CH4與NH3 B.C2H6與C2H4
C.H2與Cl2 D.Cl2與N2
課堂練習4：下列說法不正確的是（ ）
A.σ鍵是軸對稱的，π鍵是鏡像對稱的
B.在氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵
C.兩個原子間形成共價鍵時，最多有一個σ鍵
D.BF3分子中原子的最外層電子數不全是8
A
B
自我檢測
課堂練習5：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
課堂練習6：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電子結構的是：
（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)

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