内容正文:
第一节 共价键
2.1.1 共价键
第二章 分子结构与性质
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1
学习目标
1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型,能辨识物质中含有的共价键。
2.理解共价键中σ键和π键的区别,建立σ键和π键的思维模型,熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。
【重点】从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质
【难点】从原子轨道重叠方式的不同理解σ键和π键的区别与特征
1、什么是化学键?如何分类?
2、共价键的特征?
3、为什么只能有H2、HCl、Cl2,不可能有H3、H2Cl和Cl3 ?
4、σ键和π键的特征分别是什么?
议
⒈共价键定义:
原子间通过共用电子对所形成的化学键。
【回顾化学键】
分子或晶体中相邻原子之间强烈的相互作用。
(这里的原子是指广义原子,包括原子和离子)
(以共价键形成的分子为共价分子)
化学键
共价键
离子键
极性共价键
非极性共价键
按照共用电子对是否偏移
评
共价键的概念
概念:共价键是原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用。
成键的粒子:一般为 原子 (相同或不相同)之间或少部分金属原子与非金属原子之间(如AlCl3、BeCl2等化合物)
非金属
本质:原子之间通过共用电子对(即原子轨道的重叠)产生的强烈作用,且自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对。
评
共价键的特征
饱和性:一个原子有几个 ,便可和几个 电子配对成键。如只能有H2、HCl、Cl2等,不可能有H3、H2Cl、Cl3等。
未成对电子
自旋状态相反的
方向性:除s轨道球对称外,其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时,原子轨道重叠的越多,电子出现在核间的概率越大,共价键就越牢固。因此共价键将尽可能
沿着电子出现概率最大的方向形成,即共价键
具有方向性。
我们学过原子轨道,如何通过原子轨道的概念进一步理解共价键的形成?
评
σ键的形成
氢原子形成氢分子的过程
s-s σ键
两个s轨道重叠
电子出现在核间的概率增大
核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁,把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
σ键的特征是轴对称,即以两核连线为轴旋转,电子云的图形不变。
共价键的类型
s、p轨道,p、p轨道重叠是否也能形成σ键呢?
评
σ键的形成
H-Cl的s-p σ键形成
↑
1s1
↑↓
↑↓
↑↓
↑
3s2
3p5
s-p轨道以 “头碰头”
的方式重叠
s-p σ键
特征:轴对称
共价键的类型
评
σ键的形成
Cl-Cl的p-p σ键形成
↑↓
↑↓
↑↓
↑
3s2
3p5
↑↓
↑↓
↑↓
↑
3s2
3p5
p-p σ键
特征:轴对称
p-p 轨道以 “头碰头”
的方式重叠
共价键的类型
评
π键的形成
p轨道与p轨道除了能形成σ键外,还能形成π键。
p-p π键
电子云由两块组成,互为镜像
特征:镜面对称
p-p 轨道以 “肩并肩”
的方式重叠
共价键的类型
评
【思考】
1、所有的共价键都有方向性吗?
不是,如s-s σ键就没有方向性。
3、通过氮气中氮氮三键形成过程的分析,如何判断共价键是σ键或是π键?
2、σ键和π键,哪个更牢固?
σ键更牢固,π键较易断裂。
σ键和π键强度不同。
评
p-p σ键
p-p π键
p-p π键
N2 的形成
N2共价三键:
1个 σ键,2个π键
共价键的类型
π键的形成
评
π键的形成
O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程
p-p σ键
p-p π键
两对孤对电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2P4轨道
O2 的形成
共价键的类型
评
探究共价键——问题和预测
1、观察乙烷、乙烯和乙炔的分子的结构,它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成?
乙烷分子中由7个σ键组成;乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成;乙炔分子中由3个σ键和2个π键组成。
乙烷
乙烯
乙炔
评
2、乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼?
乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键,π键原子轨道重叠程度小,不稳定,容易断裂。而乙烷中没有π键,σ键稳定,不易断裂。
判断σ键、π键的一般规律
数目角度:
共价单键为 键;
共价双键中有一个 键、一个 键;
共价三键由一个 键和两个 键构成。
σ
σ
π
σ
π
原子轨道角度:
s-s电子、s-p电子只形成σ键;
p-p电子可形成σ键,也可形成π键,且先形成σ键, 后形成π键。
评
钠和氯通过得失电子同样是形成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而是离子键呢?你能从元素的电负性差别来理解吗?
原子 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性之差
(绝对值) 2.1 0.9 1.0
当成键原子的电负性相差很大时,形成的电子对不会被共用,形成的将是离子键;而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
评
【归纳总结】
σ键与π键的比较
键类型 σ键 π键
常见类型
原子轨道重叠方式
键的特征
原子轨道重叠程度
成键规律判断
s-s 、s-p、p-p
p-p
“头碰头”重叠
“肩并肩”重叠
轴对称,可旋转
镜面对称,不可旋转
大
小
单键:σ键;
双键:1个σ键、1个π键;
三键:1个σ键、2个π键
结
测
(1)形成共价键后体系的能量降低,趋于稳定( )(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的( )(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系( )(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的( )(5)原子轨道在空间都具有方向性( )
√
√
√
√
×
测
(1)σ键和π键都只存在于共价分子中( )(2)两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键( )(3)H原子只能形成π键,N原子可以形成σ键和π键( )
×
√
×
测
2、有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ键的是________________(填序号,下同);既有σ键又有π键的是__________。(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________。(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________。
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
①③⑤⑥⑧⑨
②④⑤⑥⑧⑨
测
3、下列分子中含π键的是( )
A.CH4 B.C2H4
C.C2H5Cl D.CH3CH2OH
B
4、下列说法不正确的是( )
A.σ键是轴对称的,π键是镜像对称的
B.在气体单质中,一定有σ键,可能有π键
C.两个原子间形成共价键时,最多有一个σ键
D.BF3分子中原子的最外层电子数不全是8
B
5、(1) 分子中σ键和π键的比例为________。
9∶1
(2)已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 mol N—H断裂,则形成的π键的数目为_____。
3NA
测
D
6.下列不属于共价键成键因素的是
A.共用电子对在两原子核之间高概率出现
B.共用的电子必须配对
C.成键后体系能量降低,趋于稳定
D.两原子体积大小要适中
测
谢谢
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