内容正文:
共价键
必修定义:原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用,叫共价键。
选必描述:两个原子元素的电负性差值小于1.7时,一般形成共价键。
如何基于微观视角(原子轨道)进一步理解共价键的形成?
海特勒和伦敦
鲍林
现代价键理论
(valence bond theory,VBT)
任务 1
了解氢分子的形成过程
核间电子云稀疏
核间电子云密集
成键过程中两个单电子以自旋方向相反的方式配对,体系能量最低
VBT要点1:电子配对原理
H
↑
1s1
H
↓
1s1
H
↑
1s1
H
↓
1s1
H
↓
1s1
能否形成H3分子?
共价键是电子对的共用,对于每个参与成键的原子来说,其未成对的单电子是一定的,所以共用电子对的数目也是一定的。
一般而言,N、O、F能形成几个共价单键?
N:1S22S22P3
O:1S22S22P4
F:1S22S22P5
3个
2个
1个
共价键有饱和性,每个原子的成键总数或单键相连的原子数是一定的
VBT要点2:饱和性
σ 键特征:以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。
s轨道“头碰头”重叠
s轨道和s轨道在任何方向上均能达到最大重叠吗?
任务2
类比推理HCl、Cl2分子的形成过程
H
↑
1s1
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
x
1s
3p
s轨道与p轨道与“头碰头”重叠
共价键有方向性,原子轨道一定在对称性一致的情况下发生重叠,且重叠程度越大,核间电子的概率密度最大,共价键越稳定。
VBT要点3:方向性——最大重叠原理
后2种重叠方式对称性不一致
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
Cl
↑↓
↑↓
↑
↑↓
3s2
3p5
x
3p
3p
p轨道与p轨道与“头碰头”重叠
原子轨道只能按照“头碰头”的方式重叠吗?
任务3
基于价键理论,认识π键的形成过程
π键特征:原子轨道按“肩并肩”方式重叠(高中阶段一般指p电子云与p电子云),电子云呈现镜面对称。
节面
x
z
z
键特征:
②重叠程度: 键 > 键
①镜像对称
④键的稳定性: 键 > 键
键的活泼性: 键 < 键
③键的强度: 键 > 键
任务4
演绎推理N2分子中π键的形成过程
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
p-p σ键
p-p π键
px-px σ键
pz-pz π键
py-py π键
任务5
分析并解释有机物分子中的成键情况
1.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个 σ键和几个π键组成?
乙烷 乙烯 乙炔
σ键数目 7 5 3
π键数目 0 1 2
2.解释乙烯分子中π键的形成过程
3.绘制乙炔分子中π键
任务6
归纳共价键的分类
单键:σ键
双键:1个σ键、1个π键
三键:1个σ键、2个π键
共价键
按照电子云重叠方式
σ键
π键
按照共价键的极性
极性 共价键
非极性 共价键
按照共用电子对数目
单键
双键
三键
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