鲁科版高中化学共价键模型教案选修

目标与素养：１．了解共价键的形成、本质、特征和分类。（微观探析）２．了解σ键和π键的区别，会判断共价键的极性。（模型认知）３．认识键能、键长、键角等键参数的概念，并能应用其说明简单分子的某些性质。（宏观辨识与微观探析）

一、共价键

１．共价键的形成及本质

（１）原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。

（２）共价键的形成和本质

如：当两个氢原子（核外电子的自旋方向相反）相互接近到一定距离时，两个１s轨道发生重叠，电子云在两原子核之间出现的概率增加，每个氢原子的原子核都会同时对自身和对方的１s轨道上的电子产生吸引作用，体系的能量达到最低状态。

当成键原子相互接近时，由于电子在两个原子核之间出现的概率增加，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成化学键。即：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用是共价键的本质。

微点拨：共价键的本质是电性作用，但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的，它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。

（３）共价键的形成条件

１形成共价键的条件：电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键。

２形成共价键的微粒：共价键成键的粒子是原子。既可以是相同元素的原子，也可以是不同元素的原子。

（４）共价键的表示方法

人们常常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。例如，氢分子和氯化氢分子可分别表示为H—H和H—Cl，水分子可表示为H—O—H。依此类推，===表示原子间共用两对电子所形成的共价键

（共价双键），≡表示原子间共用三对电子所形成的共价键（共价叁键）。

２．共价键的分类

（１）分类错误!

（２）极性键和非极性键：按两原子核间的共用电子对是否偏移可将共价键分为极性键和非极性键形成元素电子对偏移原子电性

非极性键同种元素因两原子电负性相同，共用电子对不

偏移

两原子均不显电性

极性键不同元素电子对偏向电负性大的原子电负性较大的原子显负电性

（１）饱和性：一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。原子能够形成共价键的数目是确定的，即共价键的饱和性。

例如，氯原子中只有一个未成对电子，所以两个氯原子之间可以形成一个共价键，结合成氯分子，表示为Cl—Cl；氮原子中有三个未成对单电子，两个氮原子之间能够以共价叁键结合成氮分子，表示为N≡N，一个氮原子也可与三个氢原子以三个共价键结合成氨分子，表示为。

显然，共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。

（２）方向性：共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。除s轨道是球形对称外，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，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固。共价键的方向性决定着分子的空间构型。

二、键参数

１．键能

把在１0１．３_kPa、２98_K条件下，断开１_mol_AB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态A 原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能，常用E A—B表示。

键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈少，这个化学键就愈不牢固。

２．键长

两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。键长是影响分子空间构型的因素之一。键长的数值可以通过实验测定，也可以通过理论计算求得。

３．键角

在多原子分子中，两个化学键的夹角叫做键角。键角也常用于描述多原子分子的空间构型。例如：二氧化碳分子中两个碳氧键（C===O）的夹角为１80°，所以CO２分子呈直线形；水分子中两个氢氧键（H—O）的夹角为１0４．５°，所以H２O分子不呈直线形而呈V形。氨分子中每两个氮氢键（N—H）的夹角均为１07．３°，所以NH３分子是三角锥形。

１．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（１）共价键只存在于共价化合物中。（×）

（２）金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键。（×）

（３）非极性键只存在于单质分子中。（×）

（４）离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键。（√）

２．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（）

A．键角是描述分子空间构型的重要参数

B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关

C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定

D．键角的大小与键长、键能的大小无关

C [键长越长，共价化合物越不稳定。]

３．用“—”表示物质分子中的共价键：

Cl２：__________、CH４：__________、O２：__________、H２O２：__________、C２H２：__________。

[答案] Cl—Cl O===O H—O—O—H H—C≡C—H

σ键与π键

１．σ键

（１）σ键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫σ键。（２）σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s­s σ键、s­p σ键、p­p σ键。

１s­s σ键：两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键，如H２分子中σ键的形成过程：

２s­p σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键，如HCl分子中σ键的形成过程：

３p­p σ键：两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键，如Cl２分子中σ键的形成过程：

（３）σ键的特征

１以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云图形不变，这种特征称为轴对称。２形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。

（４）σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价叁键中存在σ键（通常含一个σ键）。２．π键

（１）π键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。（２）如下图p­p π键的形成

（３）π键的特征

１每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核