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第1課時(shí) 共價(jià)鍵
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 共價(jià)鍵
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主理查德 費(fèi)曼曾說(shuō)過(guò)，假如發(fā)生了大災(zāi)難，人類(lèi)全部的科學(xué)知識(shí)只能概括為一句話(huà)傳諸后世，那么這句話(huà)應(yīng)該是“萬(wàn)物皆由原子構(gòu)成”。
理查德 費(fèi)曼
問(wèn)題：原子是如何構(gòu)成物質(zhì)的呢？
物質(zhì)
原子
分子
離子
化學(xué)鍵
相鄰原子之間強(qiáng)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(lèi)
離子鍵
共價(jià)鍵
金屬鍵
原子間通過(guò)所形成的相互作用
分類(lèi)
下一章講
H H
··
Cl
··
··
H
··
··
電
子
配
對(duì)
視
角
任務(wù)一 電子配對(duì)視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的飽和性
問(wèn)題：用電子式表示H2、HCl的形成過(guò)程。為什么只能有H2、HCl，而不可能有H3、H2Cl？
H·
·H
＋
H:H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s2
3p5
H Cl
H
+
Cl
1s1
↑
共價(jià)鍵的具有飽和性，共價(jià)鍵的飽和性決定了共價(jià)化合物的分子組成。
1. 飽和性：一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，便可和幾個(gè)自旋相反的電子配對(duì)成鍵。
原子所能形成的共價(jià)鍵(共用電子對(duì))數(shù)目=原子中的未成對(duì)電子數(shù)
練習(xí)：從N2、O2、F2的電子式分析共價(jià)鍵的飽和性？
+
N
N
N
N
+
O
O
O
O
+
F
F
F
F
任務(wù)一 電子配對(duì)視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的飽和性
極性鍵
非極性鍵
是否偏移
單鍵
雙鍵
數(shù)目
三鍵
共價(jià)鍵
按共用電子對(duì)
2. 分類(lèi)
問(wèn)題：共價(jià)鍵電子配對(duì)理論能解釋原子如何形成分子以及共價(jià)鍵的飽和性，那么，如何從原子軌道的視角進(jìn)一步理解共價(jià)鍵的形成？
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
兩個(gè)原子軌道重疊越大，兩核間電子的概率密度越大，形成的共價(jià)鍵越牢固，分子越穩(wěn)定（最大重疊原理）。兩原子在形成共價(jià)鍵時(shí)將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，原子軌道發(fā)生重疊，兩核間的電子概率密度增大，體系能量降低。
1. 方向性
np能級(jí)的原子軌道
ns能級(jí)的原子軌道
s能級(jí)有一個(gè)球形的原子軌道。
p能級(jí)有三個(gè)能量相同、伸展方向不同的、啞鈴形的原子軌道。
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
原子軌道視角描述氫氣分子形成的過(guò)程
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(jià)鍵
（H-H）
s
s
未
成
對(duì)
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
無(wú)方向性
共價(jià)鍵的本質(zhì)：由于原子軌道重疊，原子核間電子概率密度增大，吸引原子核而成鍵。原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價(jià)鍵叫σ鍵，特征是：可以繞著兩原子核的連線為軸旋轉(zhuǎn)，電子云的圖形不變，這種特征稱(chēng)為軸對(duì)稱(chēng)。
s-s
σ 鍵
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
1s1
3p5
H
Cl
原子軌道相互重疊
形成氯化氫分子中的共價(jià)鍵
（Cl-H）
s
p
未
成
對(duì)
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
有方向性
原子軌道視角描述氯化氫分子形成的過(guò)程
s-p
σ 鍵
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
3p5
3p5
Cl
Cl
原子軌道相互重疊
形成氯分子中的共價(jià)鍵
（Cl-Cl）
p
p
未
成
對(duì)
電
子
的
原
子
軌
道
相
互
靠
攏
頭碰頭
有方向性
原子軌道視角描述氯氣分子形成的過(guò)程
p-p
σ 鍵
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
σ鍵定義
成鍵原子軌道沿鍵軸方向以“頭碰頭”的方式發(fā)生軌道的重疊。
σ鍵類(lèi)型
σ鍵的特征
軸對(duì)稱(chēng)；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。
s-s σ 鍵
s-p σ 鍵
p-p σ 鍵
H-Cl
H-H
Cl-Cl
2. σ鍵
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
p軌道與p軌道除了能形成σ鍵外，還能形成π鍵。
相互靠攏

p軌道

p軌道
原子軌道相互重疊




形成π鍵
兩個(gè)相互平行的p軌道“肩并肩”重疊形成π鍵。
π鍵電子云由兩塊組成，他們互為鏡像，這種特征稱(chēng)為鏡面對(duì)稱(chēng)。
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
原子軌道視角描述氮?dú)夥肿有纬傻倪^(guò)程
p-p σ鍵
p-p π鍵
p-p π鍵
↑ ↑ ↑
2p軌道
↓ ↓ ↓
2p軌道
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
3. π鍵
π鍵定義
π鍵類(lèi)型
π鍵的特征
原子軌道，采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價(jià)鍵叫π鍵。
主要是p-p π鍵


①鏡面對(duì)稱(chēng)：每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱(chēng)為鏡面對(duì)稱(chēng)。
②強(qiáng)度小：形成π鍵時(shí)電子云重疊程度比σ鍵小，π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。
③不能旋轉(zhuǎn)：以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子并不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，若單獨(dú)旋轉(zhuǎn)則會(huì)破壞π鍵。
④存在：π鍵不能單獨(dú)存在，通常存在于共價(jià)雙鍵或共價(jià)三鍵中
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
單鍵 雙鍵 三鍵
σ鍵
1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵
1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵
判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律：
注意：σ鍵可以單獨(dú)存在；π鍵不能單獨(dú)存在
任務(wù)二 原子軌道視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵
問(wèn)題：根據(jù)乙烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)式，分析其中所含的共價(jià)鍵類(lèi)型和數(shù)目。
乙烷
乙烯
乙炔
7個(gè)σ鍵
5個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵
3個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵
知識(shí)總結(jié)
共價(jià)鍵
本質(zhì)：原子之間通過(guò)共用電子對(duì)（或原子軌道重疊）形成的相互作用
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(duì)稱(chēng)
特征
π鍵
原子軌道“肩并肩”重疊，電子云呈鏡面對(duì)稱(chēng)
特征
成鍵方式
共價(jià)單鍵—σ鍵
共價(jià)雙鍵—1個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵
共價(jià)三鍵—1個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵
課堂練習(xí)
下列說(shuō)法正確的是
A.π鍵是由兩個(gè)p軌道“頭碰頭”重疊形成的
B.σ鍵的電子云圖形是鏡面對(duì)稱(chēng)的，而π鍵的電子云圖形是軸對(duì)稱(chēng)的
C.所有的 鍵的強(qiáng)度都比 鍵的大
D.共價(jià)化合物中，一定有 鍵，可能有 鍵
D
丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)分子結(jié)構(gòu)中含有σ鍵、π鍵的個(gè)數(shù)分別是
A.4個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵 B.11個(gè)σ鍵，3個(gè)π鍵
C.4個(gè)σ鍵，3個(gè)π鍵 D.9個(gè)σ鍵，5個(gè)π鍵
B

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