第二章第一节 共价键

z y
z y
π
z
x
N π
y
σ
N
N2中p-pσ键和p-pπ键的形成过程
乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图
乙炔分子中轨道重叠方式示意图
有机物中的共价键 1、C – H 是σ键。 2、C—C 是σ键。 3、C=C 一个σ键，一个π键。
4、 C ≡Ｃ一个σ键，两个π键。 练习：请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的 反应方程式。 思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中， 乙烯、乙炔分子断裂什么类型的共价键？ 乙烯、乙炔分子中C-C σ键比较稳定不容 易断裂，π键比较容易断裂。
px—px (σ键)
②π键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠 形成。 特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易 断裂。
py—py (π键)
pZ—pZ (π键)
5、 价键轨道
由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键 。
6、判断共价键类型规律 ①共价单键是σ键； ②共价双键中有一个是σ键，另一个是π键； ③共价三键中有一个是σ键，另两个是π键。
一、共价键的形成
用电子云来描述共价键的形成过程
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.
1、б键的形成 (a)s-s σ键的形成
形成氢气分子的电子云描述
H
H
H
H
1S
互相靠拢
1S
电子云重叠
H—H共价键
(b) s-p σ键的形成 形成氯化氢分子的电子云描述
H
H－Cl
Cl
1S 互相靠拢
自然界中美丽的雪花
水 分 子 氢氧原子间通过 模 氢氧原子间通过 什么作用结合？ 型 共价键结合
雪花的外部结构
分子之间通过分子 分子之间通过什么 间作用力结合 作用结合？
水 分 子 间 的 整 齐 排 列
知识回顾
1、化学键
相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键。 2、化学键的种类 离子键： 使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。
2. π键的形成
P来自百度文库
P
互相靠拢
电子云重叠
π键的电子云
π键的种类：根据形成 π键的轨道不同可分为 P—P π键、P—d π键、 d—dπ 键等。
形成π键的电子称为π 电子。 π 键的特征： (1) “肩并肩” ，电子云为镜像对称，即每个 π 键的电子云由两块组成，分别位于由两个原 子核构成的平面的两侧。 (2) 不稳定,容易断裂。由于π键重叠程度要比 σ键小,所以σ键的强度要比π键大。
3、共价键的特征 ①饱和性；②方向性。
4、共价键的类型 ①σ键：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。如H-H键。 特点：头碰头、电子云为轴对称，键强度大， 不易断裂。 类型：s—sσ键 、s—pσ键、p—pσ键等。
s—s(σ键)
s—p (σ键)
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分子。
（2）具有方向性 最大重叠原理
形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是 尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键， 而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的 机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的 共价键越牢固。因此，一个原子与周围的原子 形成的共价键就表现出方向性（ s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。
科学探究 3 、乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪
些类型的共价键，分别有几个σ键，几个π键？
乙烷：
个σ键 7 个σ键；乙烯： 5 乙炔： 个σ键 3 2个π键
个π键； 1
7
3
小结：共价键按电子云重叠方式分为：
σ键 — 头碰头 π键 — 肩并肩
σ键比π键重叠程度更大 共价单键都是σ键 以上原子轨道相互重 叠形成的σ键和π键 ， 总称价键轨道
共价键： 原子之间通过共用电子对所形成的相互 作用。 活泼的金属元素和活泼非金属元素，或者带正、 负电荷的原子团之间形成离子键；非金属元素 之间形成共价键。 两种成键元素间的电负性差值>1.7, 通常形成 离子键;反之,形成共价键。
科学探究 2.钠和氯通过得失电子同样也是形
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?你能从原子的 电负性差别来理解吗?讨论后请填写表2-2： Na Cl H Cl C O 原子 3.5 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 电负性 电负性之 2.1 0.9 1.0 差(绝对值) 结论:原子的电负性相差很大，化学反应形成的 离子 电子对不会被共用，形成的将是____键;而____ 共价 键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
2、键长 形成共价键的两个原子之间的核间距。
共价半径：相同原子的共价键键长的一半。
表2-2 某些共价键键能(kJ/mol)键长/pm (1pm=10-12m)
键 H-H F-F Cl-Cl Br-Br I-I
键能 436 157 242.7 193.7 152.7
3P
电子云重叠
H—Cl共价键
(c) p-p σ键的形成 形成氯气分子的电子云描述
Cl Cl Cl Cl
3P 互相靠拢
3P 电子云重叠 Cl—Cl共价键
б键的种类：根据形成 б键的轨道不同可分为 S—Sб键、S—Pб键、 P—Pб键等。 形成σ键的电子称为σ电 子。
б键的特征： “头碰头”, 电子云为轴对称， 即是以形成化学键的两个原子核的连线为轴作 旋转操作,б键电子云的图形不变。 练习： σ键的常见类型有(1)s-s, (2)s-px, (3)px-px，请指出下列分子σ键所属类型: s-px A. HF B. NH3 s-px C. F2 px-px D. H2 s-s
本质: 共用电子对 极性键： 类型: 共价键 共用电子对偏移的共价键 非极性键： 共用电子对不偏移的共价键
存在： 不仅存在于非金属单质和共价化合 物中，也存在于有些离子化合物中
表示方法
结构式
电子式 用“•”或者“X”来表示原 子或分子最外层电子的方 法。 练习： 写出以下物质的电子式。 HClO ··· · ·· Cl · H· · · O · · · · NaOH · + · Na [· · O· ··H] · H 2O 2 ··· · ··O· H· · · O H ·· ·· H + ·· ] [· · ]· ··H · · [ H· · N Cl· · · · · H NH4Cl
某些共价键键能/kJ· -1 mol 表2-1
键 键能 键 键能
F-F
Cl-Cl Br-Br I-I C-C C=C C≡C
157
242.7 193.7 152.7 347.7 615 812
N－O
N＝O O－O O＝O C－H O－H N－H
176
607 142 497.3 413.4 462.8 390.8
二、键参数—键能、键长和键角
1、键能：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。 破坏1mol化学键形成气态基态原子所吸收的最 低能量。 键能通常取正值 单位：kJ/mol 如：形成l mol H—H键释放的最低能量为 436．0 kJ，则 H—H键能为436．0 kJ/mol 形成1 molN三N键释放的最低能量为946 kJ， 则 N三N键能为946 kJ/mol
ΔH=436.0kJ·mol-1 + 242.7kJ· -1 -2×431.8kJ· -1 mol mol
= —184.9kJ· -1 mol H2 + Br2 = 2HBr ΔH=436.0kJ·mol-1 + 193.7kJ· -1 -2×366kJ· -1 mol mol = —102.7kJ· -1 mol
H H .. O. H . H .. N H H H C H C .. O. H . .. .O . . .N . N.
课堂小结
1、共价键的形成条件： (1) 两原子电负性相同或相近 (2) 一般成键原子有未成对电子 (3) 成键原子的原子轨道在空间上发生重叠 2、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，两 原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。
判断：
• 全部由非金属元素组成的化合物一定是 共价化合物。 错，如 NH4Cl 等铵盐是离子化合物 • 在气态单质分子里一定有共价键。 错，He、Ne等稀有气体无共价键 3、化合物的分类 离子化合物： 含有离子键的化合物。 共价化合物： 所含的化学键全部是共价键的化 合物。
4、共价键
成键元素: 一般是非金属与非金属
小 结
成键方 向 电子云 形状 牢固程 度 成键判 断规律
σ键与π键的区别：
σ键 π键
沿轴方向“头碰头”平行方向“肩并 肩” 轴对称 镜像对称 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 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，另两个为π键。
1. 根据H2分子的形成过程，讨论F2分子和HF 分子是怎么形成的？为什么没有H3分子？
练习: 由下表的数据判断,下列分子的稳定性： A. Cl2 Br2 I2 B. NH3 H2O 键 Cl-Cl Br-Br I-I O－H 键能 242.7 193.7 152.7 462.8 键 N＝O O－O O＝O N－H 键能 607 142 497.3 390.8
△H为负值说明该反应为放热反应。即负值越 [练习] 大，放出能量越多。通过刚才计算，可知，生 根据表2-1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、 成2molHCl比生成2molHBr放出能量多。相反， 1molBr2（蒸气）反应，分别生成2molHCl和 H—Br的键能比H—Cl的键能小，所以HBr分子 2molHBr分子，哪个反应放出的能量多？ 比HCl更容易发生热分解生成相应的单质。说 H2 + Cl2 = 2HCl 明稳定性比HCl差。
归纳
1、共价键的形成条件： (1) 两原子电负性相同或相近 (2) 一般成键原子有未成对电子 (3) 成键原子的原子轨道在空间上发生重叠 2、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，两 原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。
科学探究 氮分子中原子轨道重叠方式如何？
学与问 你能用电子式表示下列物质的形成过程吗？ H2 HCl Cl2 NaBr
H· + · H
·· · Cl H ·+ · · · · · + ·· · · · · · · Cl Cl · · · · · · · + · · Na · Br· · ·
H· H ·
·· · Cl H· · ·· · · · · ··· · Cl Cl · ··· · · · · + · Na [· · Br ] ··· ·
2.为什么N、O、F与H形成简单的化合物(NH3、 H2O、HF)中H原子数不等？
归纳
3、共价键的特征
（1）具有饱和性 电子配对原理 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，自旋方向相反的未成对电子配对形成 共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电 子配对．所以每个原子所能形成共价键的数目 取决于该原子中的未成对电子的数目．这就是 共价键的“饱和性”。 形成的共价键数=未成对电子数
共价键理论的发展
路易斯价键理论
现代价键理论（VB法）
分子轨道理论（MO法）
路易斯结构式：
美国化学家路易斯认为，稀有气体最外层电子构型 (8e-)是一种稳定构型。其他原子倾向于共用电子而使 它们的最外层转化为稀有气体的8电子稳定结构(八隅 律)。他把用“共用电子对”维系的化学作用力称为 “共价键”。后人就把这种观念称为路易斯共价键理 论。 分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和未 用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”， 在结构式中用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、 乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：
C－O
C＝O N－N N＝N N≡N
351
745 193 418 946
H-F
H-Cl H-Br H-I H-H
568
431.8 366 298.7 436
[思考] (1)键能是共价键强度的一种标度，键能的 大小与键的强度有什么关系? 规律：键能越大,化学键越牢固,由该键形成 的分子越稳定。 (2)键能与化学反应的能量变化有什么联系? 怎样利用键能的数据计算反应的热效应? 化学反应的反应热: ∆H=反应物键能总和-生成物键能总和