2.1.1共价键的类型-σ键和π键 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦共价键的本质、类型及特征，系统阐述σ键和π键的形成、重叠方式与性质差异。通过知识回顾梳理化学键分类，结合判断正误题衔接旧知，构建“定义-分类-特征-应用”的学习支架。 其亮点在于采用表格对比σ键与π键的重叠方式、对称性等，结合乙烷等分子的键类型分析，培养科学思维中的模型建构与证据推理能力。问题讨论环节关联电负性与化学键关系，助力学生深化理解，教师可依托丰富典例提升教学效率。

1.认识共价键的本质，原子间通过原子轨道重叠形成共价键。 2.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征。 3.能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。 【学习目标】 第一节 共价键 2.1.1 共价键的类型---σ键和π键 第二章 分子结构与性质 化学键：相邻原子（粒子间）之间强烈的相互作用 化 学 键 金属键 离子键 [知识回顾] 化学键的存在范围：只存在于相邻的原子或离子之间。分子间不存在化学键。 共价键 按共用电子对数目分 按共用电子对偏移分 ？ 思考：什么叫化学键，什么叫共价键，什么叫离子键？ 判断正误 1. 含有共价键的化合物一定是共价化合物（ ） 2. 分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物（ ） 3. 由共价键形成的分子一定是共价化合物（ ） 4. 只有非金属原子间才能形成共价键（ ） 5.离子键只能存在离子化合物中（ ） 6.离子化合物中不可能含有共价键（ ） 7.所有物质中均含化学键（ ） 8.只有非金属元素形成的物质不可能含有离子键（ ） 一、共价键的形成 按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便 可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。 1.电子配对原理：共价键的饱和性： 未成对电子数 ——决定原子形成分子时相互结合的数量关系 形成的共价键数 ＝ 未成对电子数 H H ①如何用电子云和原子轨道的概念来进一步理解共价键呢? 电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，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。 一、共价键的形成 2.原子轨道重叠理论： H H H H ↑ 1S ↓ 1S 电子云 s-s σ键 p-p π键 一、共价键的形成 2.原子轨道重叠理论： 6 二、共价键 1、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。 2、本质---共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。共价键形成的过程是成键原子相互接近，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）成键粒子：原子。 （2）成键实质：共用电子对（原子轨道重叠）。 （3）形成条件：一般由非金属元素的原子结合。大多数电负性之差小于 1.7的元素原子之间易形成共价键。 σ键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称。 相互靠拢 H2中的共价键称为σ键。H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的。 H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-s σ键。s轨道和p轨道，p轨道和p轨道重叠是否也能形成σ键呢？我们看一看HCl和Cl2中的共价键。 三、σ键 H Cl （一个s轨道与一个p轨道重叠） H－Cl 未成对电子的 原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 s-p σ键 ↑ 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s-p σ键,轴对称. ②氯化氢分子的形成过程 形成的共价单键 三、σ键 Cl Cl Cl Cl ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1S 2S 2P 3S 3P ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1S 2S 2P 3S 3P ③氯气分子的形成过程 （两个p轨道重叠） Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p-p σ键,轴对称。 p-p σ键 原子轨道相互重叠 未成对电子的 原子轨道相互靠拢 形成的共价单键 三、σ键 10 三、σ键 1、σ键的概念：成键时原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。 2、σ键的类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ键、 s-p σ键、p-p σ键、sp-s σ键、sp2-s σ键、sp3-s σ键、 sp3-sp3 σ键、 sp3-sp2 σ键、sp3-sp σ键、sp-sp σ键等。 3、σ键的原子轨道重叠方式：“头碰头” H—H的s-s σ键的形成 H—Cl的s-p σ键的形成 Cl—Cl的p-p σ键的形成 4、σ键的特征 (1)轴对称：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作， 共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。 (2)强度大：σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。 (3)可旋转：以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子 均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。 Cl Cl Cl-Cl p-p σ键 H-Cl s-p σ键 H H H-H s-s σ键 ---p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。 π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。 四、π键 13 O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程 p-pσ键 p-pπ键 两对孤对 电子对电子云 ↑↓ ↑ ↑ 2P4轨道 N2中1个p-p σ键和2个p-p π键的形成过程 N≡N ↑ ↑ ↑ 2P3轨道 z z y y x 四、π键 1、概念：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”方式重叠，这种共价键叫π键，主要类型为p-p π键，其形成过程可以表示如下： 2、π键的重叠方式：“肩并肩” P-Pπ键的形成 ①镜面对称：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。 ②强度小：形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，π键没有σ键牢固。即键能：π键<σ键。 ③不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。 3、p-pπ键的特征 【归纳总结】　 碳碳双键容易断双键中一个键（π键），故易发生加成反应和加聚反应。 五、σ键和π键的比较 共价键类型 σ键 π键 原子轨道 重叠方式 “头碰头”重叠 S-Sσ键、S-Pσ键、P-Pσ键 “肩并肩”重叠 P-Pπ键 对称方式 轴对称 镜面对称 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 σ键强度大,不易断裂 π键强度较小,易断 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律判断 共价单键是σ键;共价双键中一个是σ键,另一个是π键; 共价三键中一个是σ键,另两个是π键 六、判断σ键、π键的一般规律 ①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键； 且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。 ②共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键,另一个是π键； 共价三键中一个是σ键,另两个是π键。 ③存在π键,则一定存在σ键,但若存在σ键,则不一定存在π键。 共价键的类型 按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型: 【总结】 （1）按共用电子对数目 单键：如H-H键 双键：如 C=C 键 三键：如N≡N键、 C=C 键 （2）按共用电子对是否偏移 非极性键：如Cl-Cl键 极性键：如H-Cl键 （3）按原子轨道的重叠方式 σ键 π键 钠、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形成离子键？你能从元素的电负性差别来理解吗？填写下表。 元素 Na Cl H Cl C O 电负性       电负性差值 0.9 3.0 2.1 2.1 3.0 0.9 2.5 3.5 1 补充：元素的电负性差值大于1.7，原子之间易形成______，而元素间电负性差值小于1.7，原子间易形成的_______。 问题与讨论:化学键与电负性的关系 离子键 共价键 判断正误 1. 含有共价键的化合物一定是共价化合物（ ） 2. 分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物（ ） 3. 由共价键形成的分子一定是共价化合物（ ） 4. 只有非金属原子间才能形成共价键（ ） 5.离子键只能存在离子化合物中（ ） 6.离子化合物中不可能含有共价键（ ） 7.所有物质中均含化学键（ ） 8.只有非金属元素形成的物质不可能含有离子键（ ） 观察乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,回答相关问题。 问题思考:(1)乙烯和乙炔分子中的碳原子间,既存在σ键,又存在π键,σ键和π键的成键方式有何不同? 提示:σ键是原子轨道以“头碰头”方式发生重叠成键;π键是p轨道与p轨道以“肩并肩”方式发生重叠成键。 【思考与讨论】 (2)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？ 乙炔分子中由3个σ键 和2个π键组成。 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； (3)从乙烷、乙烯和乙炔分子中存在的σ键和π键来看,σ键和π键的存在条件和数目有何规律? 提示:σ键可以独立存在,π键不能单独存在。所有的单键都是σ键;双键中有一个σ键和一个π键;三键中有一个σ键和两个π键。 (4)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼? 提示:乙烯分子中的碳碳双键和乙炔分子中的碳碳三键中分别含有1个和2个π键,π键原子轨道重叠程度较小,不稳定,容易断裂。而乙烷分子中没有π键,σ键原子轨道重叠程度大,比较稳定,不易断裂。 1、共价化合物(不同原子间以共用电子对(共价键)形成的化合物)中。原子之间通过共价键结合,共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。 2、多原子非金属单质分子中。如O2、F2、H2、C60、单质硫、白磷(P4)等(稀有气体为单原子分子,不存在化学键),双原子(或多原子)分子中一定存在共价键(但红磷等分子结构较复杂,常以元素符号代表其单质)。 3、含根的离子化合物 :如NaOH 、 Na2O2 、 NH4Cl 、NH4NO3等。含有共价键的化合物不一定是共价化合物。 七、共价键存在的范围 (2)共价键的方向性 原子之间形成共价键时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能先沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都具有一定的形状,原子轨道要取得最大重叠决定了共价键必然具有方向性（s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。 (1)共价键的饱和性 按照共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可以与几个自旋相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。形成的共价键数 ＝ 未成对电子数 八、共价键的特征:共价键具有饱和性和方向性。 ——决定原子形成分子时相互结合的数量关系 ——决定分子的空间结构 典例1 共价键具有饱和性和方向性,下列关于共价键这两个特征的叙述中,不正确的是( ) A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 B.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的 C.共价键的饱和性决定了分子内部的原子的数量关系 D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关 D 典例2 所有共价键都有方向性和饱和性吗？ 所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-sσ键就没有方向性。 类型 方向性 s-s σ键 无 s-p σ键 有 p-p σ键 有 典例3. 乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？ 乙烷： 个σ键；乙烯： 个σ键 个π键；乙炔: 个σ键 个π键 7 5 1 3 2 典例4. 下列说法中正确的是( ) A. p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键 B. p轨道之间以“头碰头”重叠可形成π键 C. s和p轨道以“头碰头”重叠可形成σ键 D. 共价键是两个原子轨道以“头碰头”重叠形成的 C 典例5. 在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（ ） A. 氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B. 氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道 C. 氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D. 氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道 C 典例6.原子间形成分子时，决定分子组成的是（ ） A. 共价键的方向性 B. 共价键的饱和性 C. 形成共价键的原子的大小 D. 共价键的稳定性 B 共价键 本质：原子之间通过共用电子对（原子轨道重叠）形成共价键 特征：具有方向性和饱和性 成键方式 σ键 原子轨道头碰头重叠，电子云呈轴对称 特征 π键 原子轨道肩并肩重叠，电子云呈镜面对称 特征 共价三键——1个σ键、2个π键 共价单键——1个σ键 共价双键——1个σ键、1个π键 一般规律 【课堂小结】 $