第二章 第一节 共价键-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2学习手册（人教版）

第二章　 分子结构与性质 第一节　 共价键 1. 能从原子轨道重叠的视角认识共价键的 本质, 知道共价键具有饱和性和方向性。 2. 能从原子轨道重叠方式的不同理解 σ 键 和 π 键的区别和特征。 3. 理解键能、 键长和键角等键参数的含义, 能利用键参数解释物质的某些性质。 　 知识点 1　 共价键 共价键是原子间通过共用电子对所形成 的相互作用。 1. 共价键的本质 成键原子相互接近时, 原子轨道发生重 叠, 自旋方向相反的未成对电子形成共用电 子对。 1. 共价键一般在电负性相同或相 差不大的元素原子间形成。 2. 自旋方向相同的未成对电子不 能配对成键。 2. 共价键的两种基本类型———σ 键和 π 键 按成键原子轨道的重叠方式, 共价键分 为 σ 键和 π 键。 σ 键: 成键原子轨道沿键轴 (成键原子 核间连线) 方向, 以 “头碰头” 方式重叠 所形成的共价键叫做 σ 键。 形成 σ 键时, 成键电子云沿键轴对称分 布, 成键原子沿键轴方向自由旋转不改变电 子云密度分布, 即电子云的形状不变, 这种 特征称为轴对称。 由于 σ 键是成键原子轨道沿键轴方向重 叠, 重叠程度大, 所以 σ 键的稳定性高。 π 键: 成键原子轨道垂直于键轴 (成键 原子核间连线) 方向, 以 “肩并肩” 方式 重叠所形成的共价键叫做 π 键。 形成 π 键时, 原子轨道的重叠部分对等 地分布在包括键轴在内的平面上、 下两侧互 为镜像, 这种特征称为镜面对称。 由于 π 键是成键原子轨道以平行方式, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 22 第二章　分子结构与性质　 通过侧面重叠形成, 电子云不集中在成键的 两个原子之间, 重叠程度比 σ 键小, 所以 π 键不如 σ 键稳定。 当形成 π 键的两个原子 以核间连线为轴做相对旋转时, 会减少轨道 的重叠程度, 最后导致 π 键断裂。 π 键可由 p 轨道参与形成, 也可由 d 轨 道参与形成。 1. 由于 σ 键是沿轨道对称轴方向 形成的, 轨道间重叠程度大, 所以 σ 键 属于定域键, 通常比较稳定, 不易断 裂; π 键有两中心、 两电子的定域 π 键, 也有多中心、 多电子的离域 π 键 (也称共轭 π 键或大 π 键)。 　 苯分子中 的 σ 键 　 　 苯分子中碳原子的 2p 轨道 　 　 　 苯分子中 的大 π 键 苯分子中的化学键 2. 成键原子轨道除了按 “ 头 碰 头” 形成 σ 键、 “肩并肩” 形成 π 键 外, 两个 d 轨道还可以按 “面对面” 形 成 δ 键。 此外, f 和 g 轨道还可能形成 φ 键和 γ 键。 高中阶段不涉及 δ 键、 φ 键和 γ 键等。 3. 共价键的特征 (1) 饱和性 形成共价键时, 元素原子中的一个未成 对电子与其他原子中的一个自旋方向相反的 未成对电子配对成键后, 就不能再与其他自 旋方向相反的未成对电子配对成键, 即每种 元素的原子所能形成的共价键总数或以单键 连接的原子数目是一定的, 这就是共价键的 饱和性。 一般情况下, 元素的原子有几个未成对 电子, 就只能形成几个共价键。 (2) 方向性 形成共价键时, 参与成键的原子轨道总 是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠 成键, 原子轨道重叠越多, 电子在核间出现 的概率越大, 形成的共价键越牢固, 这就是 共价键的方向性。 除 s 轨道因呈球形对称, s 轨道与 s 轨 道重叠形成的共价键无方向性外, s 轨道与 其他原子轨道以及其他原子轨道之间形成的 共价键均有方向性。 共价键的饱和性决定着分子组成, 如不可能有 H3O 分子; 共价键的方向 性决定着分子的空间结构。 　 知识点2　 键参数———键能、 键长与键角 1. 键能 在标准状况下, 气态分子中 1 mol 化学 键解离成气态原子所吸收的能量叫做键能。 共价键的强弱可用键能来衡量。 键能越 大, 共价键越稳定。 键能可通过实验测定, 但多为推算 结果, 且多为平均值。 2. 键长 构成化学键的两个原子的核间距叫做 键长。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋