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第2章 微粒間的相互作用于物質(zhì)性質(zhì)
第1節(jié) 共價(jià)鍵模型
第1課時(shí) 共價(jià)鍵的形成與類型
鮑林著有被譽(yù)為“化學(xué)圣經(jīng)”的《化學(xué)鍵的本質(zhì)》一書
1.認(rèn)識(shí)原子間通過原子軌道重疊形成共價(jià)鍵，了解共價(jià)鍵具有飽和性和方向性。
2.知道根據(jù)原子軌道的重疊方式，共價(jià)鍵可分為σ鍵和π鍵等類型。
3.了解共價(jià)鍵的主要類型σ鍵和π鍵,會(huì)判斷共價(jià)鍵的極性。能從內(nèi)因和外因、量變與質(zhì)變等方面較全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化。
1.認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的概念內(nèi)含和本質(zhì)特征是以原子軌道重疊為基礎(chǔ)的。從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析并解決實(shí)際問題。（宏觀辨識(shí)與微觀探析）
2.認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征時(shí)，主要是基于量子化特征認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì)，建立共價(jià)鍵與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系。運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。（證據(jù)推理與模型認(rèn)知）
體會(huì)課堂探究的樂趣，
汲取新知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，
讓我們一起 吧！
進(jìn)
走
課
堂
分子內(nèi)，相鄰的原子之間的強(qiáng)烈相互作用力。
化學(xué)鍵：
離子鍵 共價(jià)鍵
概念
成鍵微粒
成鍵條件
存在
（舉例）
分類
陰、陽離子間通過靜電
作用所形成的化學(xué)鍵
陰、陽離子
得失電子
離子化合物
如NaCl、銨鹽
原子間通過共用電子對(duì)所形成的化學(xué)鍵。
原子
電子對(duì)共用
非金屬單質(zhì)：H2
共價(jià)化合物：HCl
某些離子化合物
極性鍵和非極性鍵
【知識(shí)回顧】
聯(lián)想質(zhì)疑
通過化學(xué)必修課程的學(xué)習(xí)你已經(jīng)知道，氫氣在氧氣和氯氣中燃燒分別生成水（H2O）和氯化氫（HCl），而且在這兩種化合物的分子內(nèi)部，原子之間通過共用電子形成了共價(jià)鍵。你是否產(chǎn)生過這樣的疑問∶氫原子為什么會(huì)與氧原子或氯原子結(jié)合形成穩(wěn)定的分子 氫原子與氯原子結(jié)合成氯化氫分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比為1：1，而氫原子與氧原子結(jié)合成水分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比卻為2∶1，這又是為什么 為什么原子之間可以通過共用電子形成穩(wěn)定的分子 共價(jià)鍵究竟是怎樣形成的，其特征又是怎樣的呢
學(xué)習(xí)探究一 共價(jià)鍵的形成與特征
【合作解疑】
閱讀教材共價(jià)鍵的形成及本質(zhì)部分及圖2—1—1，以小組為單位討論下列問題：
1、共價(jià)鍵的形成過程（氫原子結(jié)合成氫分子為例）
2、共價(jià)鍵的本質(zhì)
3、共價(jià)鍵的形成條件
4、共價(jià)鍵的表示方法（知識(shí)回顧）
以氫分子的形成為例研究共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的本質(zhì)
H· + H·
H︰H
H + H = H2
v
r
0
兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近
能量
核間距
v
r
0
兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近
能量
核間距
r0
r0
兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近
能量
核間距
r0
v
r
0
r0
兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近
能量
核間距
r0
v
r
0
r0
兩個(gè)核外電子自旋方向相同的氫原子靠近
能量
核間距
v
r
v
r
0
1、共價(jià)鍵的形成
（1）共價(jià)鍵的形成 ：
電子在兩原子核之間出現(xiàn)的概率增加，受到兩個(gè)原子核的吸引，導(dǎo)致體系的能量降低，形成化學(xué)鍵。
（2）共價(jià)鍵的概念：
原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵。
（3）共價(jià)鍵的本質(zhì)：
高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核之間的電性作用。
（4）共價(jià)鍵的形成條件：
通常，電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，成鍵原子一般具有未成對(duì)電子。
（5）表示方法：
① 電子式：在元素符號(hào)的周圍用小點(diǎn)（或X）來描述分子中原子共享電子以及原子中未成鍵的價(jià)電子的式子。
② 結(jié)構(gòu)式：是表示物質(zhì)里原子的排列順序和結(jié)合方式的化學(xué)式。用“－”、“＝”、“≡”分別表示1、2、3對(duì)共用電子。
聯(lián)想·質(zhì)疑
氫原子與氯原子結(jié)合成氯化氫分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比為1:1，而氫原子與氧原子結(jié)合成水分子時(shí)原子個(gè)數(shù)比卻為2:1，這又是為什么？
閱讀教材了解共價(jià)鍵的特征 。
(1)飽和性
按照共價(jià)鍵的共用電子對(duì)理論，一個(gè)原子有幾個(gè) ，便可和幾個(gè) 電子配對(duì)成鍵，這就是共價(jià)鍵的飽和性
未成對(duì)電子
自旋狀態(tài)相反的
例如只能有H2、HCl、Cl2等，不可能H3、H2Cl和Cl3等
共價(jià)鍵的 飽和性 決定了共價(jià)化合物的 分子組成。
2、共價(jià)鍵的特征
共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，這就是共價(jià)鍵的方向性。
S軌道 無空間取向
P軌道 空間取向
分子的空間結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵的方向性密切相關(guān)
(2)方向性
是不是所有的共價(jià)鍵都具有方向性？
問題：
(2)方向性
原子軌道重疊的越多
電子出現(xiàn)的概率越大
共價(jià)鍵越牢固
沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向
形成
s
p
方向性
共價(jià)鍵的 方向性 決定了共價(jià)化合物的 空間結(jié)構(gòu)。
交流研討
通過“人工固氮”將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物用于生產(chǎn)化肥或其他化工產(chǎn)品是人類突破的重要課題。解決這個(gè)課題的難點(diǎn)在于氮分子中的共價(jià)三鍵使構(gòu)成氮分子的兩個(gè)氮原子緊緊地結(jié)合在一起，由此氮?dú)獾男再|(zhì)非常穩(wěn)定。請(qǐng)從軌道重疊的角度解釋氮分子中的共價(jià)三鍵是如何形成的。
N
↓↑
↓
↓
↓
2s
2p
肩并肩
頭碰頭
頭碰頭
肩并肩
肩并肩
學(xué)習(xí)探究二 共價(jià)鍵的類型
1.σ鍵和π鍵
定義：
常見σ鍵的類型：
沿鍵軸(兩核的連線)方向:“頭碰頭”重疊成鍵;σ鍵可以沿鍵軸旋轉(zhuǎn)；σ鍵較穩(wěn)定,存在于一切共價(jià)鍵中。只含有σ鍵的化合物性質(zhì)是比較穩(wěn)定的(烷烴)。
原子軌道沿核間連線重疊(即頭碰頭方式)形成的共價(jià)鍵,叫σ鍵。
s-s、s-p、p-p
σ鍵的成鍵特點(diǎn)：
(1)σ鍵
① s-s σ鍵
+
+
H
H
H
H
σ鍵
電子云
↑
1S
↓
1S
原子軌道在兩個(gè)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(gè)原子核“黏結(jié)”在一起了。
H―H的s-s σ鍵形成
σ鍵的特征是以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸旋轉(zhuǎn)，共價(jià)鍵電子云的圖形不變，這種特征為軸對(duì)稱。
相互靠攏
H2中的共價(jià)鍵稱為σ鍵。H2中的σ鍵是由兩個(gè)s軌道重疊形成的。
H2中的σ鍵是由兩個(gè)s軌道重疊形成的，可稱為s-s σ鍵。
s軌道和p軌道，p軌道和p軌道重疊是否也能形成σ鍵呢？
讓我們一起看一看HCl和Cl2中的共價(jià)鍵。
②s-p σ鍵
X
+
H
Cl
H－Cl
↑
1s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
HCl中的共價(jià)鍵是由氫原子提供的未成對(duì)電子的1s原子軌道和氯原子提供的未成對(duì)電子的3p原子軌道重疊形成的。s-p σ鍵,軸對(duì)稱.
H―Cl的s-p σ鍵形成
③p-p σ鍵
Cl―Cl的p-p σ鍵形成
+
-
-
+
X
Cl
Cl
Cl
Cl
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1s
2s
2p
3s
3p
Cl2中的共價(jià)鍵是由2個(gè)氯原子各提供1個(gè)未成對(duì)電子的3p原子軌道重疊形成的。p-p σ鍵,軸對(duì)稱。
形成 由成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成
類型 s-s型
H—H的s-s σ鍵的形成
s-p型
H—Cl的s-p σ鍵的形成
p-p型
Cl—Cl的p-p σ鍵的形成
特征 以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作,共價(jià)鍵電子云的圖形不變,這種特征稱為軸對(duì)稱
（2）π鍵
定義：
常見π鍵的類型：
肩并肩；
鏡面對(duì)稱；
π鍵不如σ鍵牢固
比較容易斷裂；
原子軌道以"肩并肩"方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵
p-p
π鍵的成鍵特點(diǎn)：
+
I
+
I
X
Z
Z
P-P π鍵的形成
形成 由兩個(gè)原子的p軌道“肩并肩”重疊形成
p-p π鍵
p-p π鍵的形成
特征 π鍵的電子云具有鏡面對(duì)稱性,即每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成,分別位于由兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè),如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面,它們互為鏡像;π鍵不能旋轉(zhuǎn);不如σ鍵牢固,較易斷裂
鍵的類型 σ鍵 π鍵
原子軌道重疊方式
原子軌道重疊部位
原子軌道重疊程度
鍵的強(qiáng)度
化學(xué)活潑性
類型
鍵的存在
σ鍵 與π鍵的比較
沿鍵軸方向“頭碰頭”重疊，特征為軸對(duì)稱
沿鍵軸方向“肩并肩”重疊，特征為鏡面對(duì)稱
兩原子核之間，在鍵軸處
鍵軸上方和下方，鍵軸處為零
大
小
較大、穩(wěn)定
不活潑
s-s、s-p、p-p
共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵、叁鍵中有一個(gè)σ鍵
共價(jià)雙鍵、三鍵分別有一個(gè)、
兩個(gè)π鍵
p-p
活潑
較小、易斷裂
交流研討
如何判斷共價(jià)鍵是 σ鍵，還是π 鍵？
一般規(guī)律：
共價(jià)單鍵是σ鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵，另一個(gè)是π鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵組成。
(1)兩個(gè)s軌道只能形成σ鍵，不能形成π鍵。
(2)兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)，其原子軌道盡可能達(dá)到最大重疊程度，故兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)先形成σ鍵，然后才能形成π鍵。所以兩個(gè)原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵，即多原子分子中一定有σ鍵，可能有π鍵。
(3)σ鍵原子軌道重疊程度較大，電子在核間出現(xiàn)的概率較大，強(qiáng)度較大，不容易斷裂；π鍵原子軌道重疊程度較小，電子在核間出現(xiàn)的概率較小，強(qiáng)度較小，容易斷裂。總之，σ鍵一般比π鍵強(qiáng)度大，表現(xiàn)在化學(xué)性質(zhì)上的不同，通常含π鍵的物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)更活潑，如乙烯比乙烷更活潑。
注意
2.極性鍵和非極性鍵
(1)非極性鍵
定義：構(gòu)成分子的是同種元素的兩個(gè)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(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性，這種共價(jià)鍵叫作非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱非極性鍵。
特征： 共用的電子不偏向其中任何一個(gè)原子，參與成鍵的原子都不顯電性
形成條件： 同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性相同
非極性鍵
共用電子對(duì)無偏向（電荷分布均勻）
(2)極性鍵
定義：構(gòu)成分子的兩個(gè)原子是不同元素的原子時(shí)，由于兩個(gè)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(gè)原子因附近電子出現(xiàn)的概率較大而帶部分負(fù)電荷，而另一原子則帶部分正電荷，這種共價(jià)鍵叫作極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱極性鍵。
特征：共用的電子偏向吸引電子能力大的原子一方，成鍵原子顯電性
(2)極性鍵
形成條件：非同種元素的原子之間，成鍵原子電負(fù)性不相同
原子的電負(fù)性差值越大，形成的共價(jià)鍵極性越強(qiáng)
分類： 強(qiáng)極性鍵——成鍵原子電負(fù)性差值大，共用電子對(duì)偏移程度大
弱極性鍵——成鍵原子電負(fù)性差值小，共用電子對(duì)偏移程度小
極性鍵
共用電子對(duì)有偏向（電荷分布不均勻）
歸納總結(jié)
分類標(biāo)準(zhǔn) 類　型
共用電子對(duì)數(shù)
共用電子對(duì)是否偏移
原子軌道重疊方式
共價(jià)鍵的分類
單鍵、雙鍵、三鍵
極性鍵、非極性鍵
σ鍵、π鍵
已知氮分子的共價(jià)鍵是三鍵， 你能通過畫圖來描述嗎？
N2中p-pσ鍵和p-pπ鍵的形成過程
z
z
y
y
x
共價(jià)鍵
特征
分類
形成
方向性、飽和性
定義：原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵
形成條件：電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子之間
表示方法：“－”、“＝”、“≡”
單鍵、雙鍵、三鍵
極性鍵、非極性鍵
σ鍵 、π鍵
1.下列元素之間難以形成共價(jià)鍵的是(　　)
A. Na和Cl B. C和H
C. N和N D. S和O
2.下列物質(zhì)的分子中,沒有π鍵的是(　　)
A. CO2 B. N2
C. CH≡CH D. HClO
A
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(jià)鍵強(qiáng)
B.兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí),最多有1個(gè)σ鍵
C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵
D.一個(gè)N2分子中有1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵
C
4.關(guān)于σ鍵和π鍵的比較,下列說法不正確的是(　　)
A.σ鍵是軸對(duì)稱的,π鍵是鏡面對(duì)稱的
B.σ鍵是“頭碰頭”式重疊,π鍵是“肩并肩” 式重疊
C.σ鍵不能斷裂,π鍵容易斷裂
D.氫原子只能形成σ鍵,氧原子可以形成σ鍵和π鍵
C
5.下列說法正確的是(　　)
A.若把H2S寫成H3S,則違背了共價(jià)鍵的飽和性
B.H3O+的存在說明共價(jià)鍵不應(yīng)有飽和性
C.所有共價(jià)鍵都有方向性
D.金屬元素與非金屬元素的原子間只形成離子鍵
A
6.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(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是　　　;含有由一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道重疊形成π鍵的是　　　。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
④⑤⑨
7.(1)1 mol HCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為　　　。
(2)CS2分子中,共價(jià)鍵的類型有　　　 。
(3)Ni能與CO形成正四面體形的共價(jià)化合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有　　　mol σ鍵。
(4)石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型材料,題圖中1號(hào)C與相鄰C形成σ鍵的個(gè)數(shù)為　　　。
石墨烯結(jié)構(gòu)
3NA
8
σ鍵和π鍵
3

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