内容正文:
第二章
第1节 共价键
第1课时 共价键
1
目录CONTENTS
共价键
σ键和π键
02
01
2
学习目标
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,认识共价键的本质。从微观结构认识分子的产生原因,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型,并结合原子轨道的伸展方向,进一步了解共价键具有饱和性和方向性。
3.能用模型、图像和符号等正确表征H2、Cl2、HCl等简单分子中原子轨道的重叠方式,培养证据推理和模型认知的核心素养。
3
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Part 1
第一部分
向阳而生,径自绽放
Living toward the sun and blossoming
温故知新
4
前置任务
5、共价键的分类?
温故知新
非极性键和极性共价键
1、化学键的定义?
2、化学键的分类?
3、化学反应的本质?
4、共价键的定义?
指相邻的原子之间强烈的相互作用
共价键、离子键、金属键
旧化学键的断裂和新化学键形成的过程
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
6、S原子轨道、P原子轨道的形状?
球形、哑铃形
LOGO
5
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Part 2
第二部分
向阳而生,径自绽放
Living toward the sun and blossoming
σ键和π键
6
你知道吗
分子由原子构成。在常温常压下,只有极少数物质的分子是由单个原子构成的,如稀有气体和汞蒸气等,属于单原子分子。绝大多数物质的分子是由多个原子间通过共用电子对相互结合构成的,如氧气、水、氨、甲烷等。 在这些分子内,原子间如何结合成分子呢?
情境导入
我们又知道电子是在原子轨道上运动的,那么共用电子对的形成是否与原子轨道有密切关系呢?这节课我们将从原子轨道重叠的角度进一步认识共价键。
01
7
σ键的形成及特征
任务一:探究σ键的相关知识
【学生活动】阅读教材P34、P35和P36自然段及图片,回答以下问题:
1、σ键的成键类型?
2、σ键原子轨道重叠方式?
3、σ键的对称类型?
4、σ键的重叠程度大小?
5、σ键的强度大小如何?
6、σ键的活泼性如何?
01
σ键的形成及特征
1、σ键的成键类型?
2、σ键原子轨道重叠方式?
3、σ键的对称类型?
4、σ键的重叠程度大小?
σ键:s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键
σ键:“头碰头”重叠
σ键:轴对称
σ键:重叠程度大
归
纳
总
结
01
6、σ键的活泼性?
不活泼
5、σ键的强度?
轨道重叠程度大,键的强度较大,键越牢固
σ键的形成及特征
01
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。
特征:轴对称
01
σ键的形成及特征
↑
1s1
↑↓
↑↓
↑↓
↑
3s2
3p5
s-p σ键
特征:轴对称
s轨道呈球形对称,p轨道呈哑铃形,
只有当沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠,
才能实现原子轨道最大重叠。
H-Cl的s-p σ键形成
01
σ键的形成及特征
↑↓
↑↓
↑↓
↑
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
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。
Cl-Cl的p-p σ键形成
01
σ键的形成及特征
类型 方向性
s-s σ键 无
s-p σ键 有
p-p σ键 有
①成键方式
H2
HCl
Cl2
②特征
①轴对称 ②可旋转
01
σ键的形成及特征
思考:HBr Br2 H2O 各分子中σ键类型?
“头碰头”的方式重叠
任务二:探究π键的相关知识
【学生活动】阅读教材P34、P35和P36自然段及图片,回答以下问题:
1、π键的成键类型?
2、π键的原子轨道重叠方式?
3、π键的对称类型?
4、π键的重叠程度大小?
5、π键的强度大小?
6、π键的活泼性如何?
π键的形成及特征
02
01
1、π键的成键类型?
2、π键的原子轨道重叠方式?
3、π键的对称类型?
4、π键的重叠程度大小?
π键:p-p π键
π键:“肩并肩”重叠
π键:镜面对称。以形成π键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子并不能单独旋转,若单独旋转则会破坏π键的结构。
π键:重叠程度一般较小
归
纳
总
结
π键的形成及特征
02
01
6、π键的活泼性?
π键:相对较活泼
5、π键的强度?
π键:轨道一般重叠程度较小,键比较容易断裂,不如σ键牢固
π键的形成及特征
02
归
纳
总
结
01
σ键和π键
π键的形成及特征
02
π键的特征是两个原子轨道以“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。
p轨道与p轨道除了能形成σ键外,还能形成π键。
01
σ键和π键
π键形成小结
02
P-P π键的形成过程
①镜面对称 ② 不可旋转
以“肩并肩”方式重叠
①成键方式
②特征
01
σ键和π键的深入理解
03
任务三:深入探究σ键和π键的相关知识
1、根据前面的知识及N原子价电子轨道排布图,你能绘出N2的原子轨道重叠过程吗?
结论: 三键中有1个σ键和2个π键
↑ ↑ ↑
2P3轨道
01
3、在多原子分子中π键可以单独存在吗?
不能,必须与σ键共存,可存在于共价双键和共价三键中
一般情况下,σ键比π键牢固,但并不是所有分子中的σ键都比π键牢固(例如:N2)
否,如稀有气体分子
σ键和π键的深入理解
03
任务三:深入探究σ键和π键的相关知识
4、σ键一定比π键牢固吗?
2、所有分子中都有σ键吗?
01
σ键和π键的深入理解
03
任务三:深入探究σ键和π键的相关知识
N2中共价三键的形成过程
01
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Part 3
第三部分
向阳而生,径自绽放
Living toward the sun and blossoming
问题和讨论
23
问题和讨论
04
任务四:有机物分子中σ键和π键数目判断
观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构,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
乙烯
乙炔
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键,所以乙烷中含有7个σ键;
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键,即含有5个σ键和1个π键;
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键,即含有3个σ键和2个π键;
01
问题和讨论
04
任务五:电负性与化学键形成的关系
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形成离子键呢?你能从元素的电负性差别来理解吗?讨论后请填写下表:
元素 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差
(绝对值 )
结论:当元素的电负性相差很大,化学反应形成的电子对不会被共用,形成的将是____________键;而____________键是元素电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
01
战
总结
02
对比归纳
σ键 π键
成键方向
电子云特征
稳定性
成键规律
头碰头
镜面对称,不可旋转
轴对称,可旋转
肩并肩
强度大,不易断裂
强度小,易断裂
单键都是σ键;双键中有1个σ键和1个π键;
三键中有1个σ键和2个π键。
(先形成σ键,后形成π键)
LOGO
26
当堂训练
【练习1】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2s轨道
C
01
当堂训练
【练习2】下列说法中不正确的是( )
A. σ键强度不一定比π键强
B. 两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C. 气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D. N2分子中有一个σ键,两个π键
C
【练习3】下列物质的分子中既有σ键又有π键的是 ( )
A. HBr B. Cl2 C. N2 D. H2O
C
01
当堂训练
【练习4】下列说法不正确的是( )
A.在1个CH2=CHC≡N中含有6个σ键,3个π键
B.两个原子形成的多个共价键中π键可以是一个或多个
C.s能级的电子与s能级的电子间形成的键一定是σ键,p能
级的电子与p能级的电子间形成的键一定是π键
D.共价键一定有原子轨道的重叠
C
01
当堂训练
【练习5】某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5℃,其结构简式如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该分子中含有极性共价键
B.该分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式分为2种
C
01
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Part 4
第四部分
向阳而生,径自绽放
Living toward the sun and blossoming
共价键的方向性和饱和性
31
05
共价键的方向性和饱和性
饱和性
按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个 ,便可和几个 电子配对成键,这就是共价键的饱和性
未成对电子
自旋状态相反的
例如只能有H2、HCl、Cl2等,不可能H3、H2Cl和Cl3等
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
a.电子配对原理:
数目:共价键数=达到稳定结构所需的电子数=未成对电子数
01
05
共价键的方向性和饱和性
原子轨道重叠的越多
电子出现的概率越大
共价键越牢固
沿着电子出现概率最大的方向
形成
s
p
方向性
方向性
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
b.最大重叠原理:
键参数
(下节学习)
105℃
01
对应训练
【练习6】下列说法中不正确的是( )
A. 共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
B. 成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C. 因每个原子未成对电子数是一定的,故配对原子个数也一定
D. 所有原子轨道在空间都有自己的方向性
当堂训练
D
02
对应训练
【练习7】下列说法正确的是( )
A.所有共价键都有方向性
B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性
C.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性
D.两个原子轨道发生重叠后,两核间的电子仅存在于两核之间
C
02
知识
总结
σ键和π键的对称类型、键的强度及活泼性
σ键和π键的类型、重叠方式、重叠程度
共价键的饱和性和方向性
共价键的形成条件和原因
σ键和π键的成键规律、特征、存在情况及联系
课堂总结
36
物质的结构
和性质
37
$