【化學(xué)】共價(jià)鍵教學(xué)課件 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

共

價(jià)

鍵第1課時(shí)

共價(jià)鍵

【教學(xué)目標(biāo)】1.理解σ鍵和π鍵的特征和性質(zhì)2.認(rèn)識σ鍵和π鍵的形成過程3.學(xué)會區(qū)分σ鍵和π鍵2

諾貝爾物理學(xué)獎得主理查德?費(fèi)曼曾說過：假如發(fā)生了大災(zāi)難，人類全部的科學(xué)知識只能概括為一句話傳諸后世，那么這句話應(yīng)該是“萬物皆由原子構(gòu)成”。理查德?費(fèi)曼原子是如何構(gòu)成物質(zhì)的呢？物質(zhì)原子分子離子共價(jià)鍵離子鍵分子間作用力【知識回顧】用電子式表示NaCl、HCl和H2的形成過程。Na+ClNaClHClH+Cl離子鍵共價(jià)鍵陰、陽離子間通過靜電作用所形成的化學(xué)鍵定義：原子間通過共用電子對所形成的化學(xué)鍵。分極性共價(jià)鍵（極性鍵）和非極性共價(jià)鍵（非極性鍵）。H··H＋H:H表示方法(1)用電子式表示：用小黑點(diǎn)(或×)表示原子最外層電子。如:(2)用結(jié)構(gòu)式表示：用一條短線表示一對共用電子(見下表)?；瘜W(xué)式結(jié)構(gòu)式化學(xué)式結(jié)構(gòu)式N2N≡NCH4NH3CO2O=C=OHClH-ClHClOH-O-Cl(1)共價(jià)化合物，如：SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。(2)多原子非金屬單質(zhì)分子，如：O2、F2、H2、C60、單質(zhì)硫、白磷(P4)等。(3)含根的離子化合物，如：NaOH、Na2O2、NH4Cl、NH4NO3等。注意：含有共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物，只含共價(jià)鍵的化合物才是共價(jià)化合物。存在的范圍一、共價(jià)鍵學(xué)與問為什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？按照共價(jià)鍵的共用電子對理論，一個(gè)原子有幾個(gè)未成對電子，便可和幾個(gè)自旋相反的電子配對成鍵，這就共價(jià)鍵的“飽和性”。H原子、Cl原子都只有一個(gè)未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子。共價(jià)鍵2H2HeO2NeH:HOON2NN↑1s↓↑↓↑2s2p

↓↑2s2p

↑

↑

↑

↑

↑↑↓1s↓↑↓↑2s2p↓↑↓↑1.飽和性

按照共用電子對理論，一個(gè)原子有幾個(gè)未成對電子，可和幾個(gè)自旋相反的電子配對成鍵，這就是共價(jià)鍵的“飽和性”;如果原子沒有未成對電子，則不能形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的特征CH4

NH3

H2OCO2

正四面體形三角錐形V形直線形

電子所在的原子軌道都具有一定的形狀，成鍵原子的電子云盡可能達(dá)到最大重疊必須沿一定方向成鍵，所以共價(jià)鍵有方向性。它決定了分子的空間構(gòu)型。2.方向性類型：HHHH↑1S↓1S

原子軌道在兩個(gè)原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，因此可以說，核間電子好比在核間架起一座帶負(fù)電的橋梁，把帶正電的兩個(gè)原子核“黏結(jié)”在一起了。①氫原子形成氫分子的過程氫原子形成氫分子的電子云描述（兩個(gè)s軌道重疊）電子云s-sσ鍵一、共價(jià)鍵σ鍵特征：以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸旋轉(zhuǎn)，共價(jià)鍵電子云的圖形不變，這種特征為軸對稱。相互靠攏H2中的共價(jià)鍵稱為σ鍵。H2中的σ鍵是由兩個(gè)s軌道重疊形成的。H2中的σ鍵是由兩個(gè)s軌道重疊形成的，可稱為s-sσ鍵。s軌道和p軌道，p軌道和p軌道重疊是否也能形成σ鍵呢？我們看一看HCl和Cl2中的共價(jià)鍵。一、共價(jià)鍵氫原子形成氫分子的過程二、共價(jià)鍵的類型

HCl（一個(gè)s軌道與一個(gè)p軌道重疊）H－Cl未成對電子的電子云相互靠攏電子云相互重疊s-pσ鍵↑1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s3pHCl中的共價(jià)鍵是由氫原子提供的未成對電子的1s原子軌道和氯原子提供的未成對電子的3p原子軌道重疊形成的。s-pσ鍵，軸對稱。②氯化氫分子的形成過程6.類型：一、共價(jià)鍵H-Cl的s-pσ鍵形成6.類型：ClClClCl↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3P↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3P③氯氣分子的形成過程（兩個(gè)p軌道重疊）Cl2中的共價(jià)鍵是由2個(gè)氯原子各提供1個(gè)未成對電子的3p原子軌道重疊形成的。p-pσ鍵，軸對稱。p-pσ鍵電子云相互重疊未成對電子的電子云相互靠攏一、共價(jià)鍵Cl-Cl的p-pσ鍵形成①成鍵方式：沿軸方向“頭碰頭”；②特征：軸對稱；形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。類型方向性s-sσ鍵無s-pσ鍵有p-pσ鍵有(1)σ鍵：p軌道與p軌道除了能形成σ鍵外，還能形成π鍵。π鍵的特征是兩個(gè)原子軌道以平行或“肩”方式重疊；原子重疊的部分分別位于兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè)。每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對稱。2.

π鍵

二、共價(jià)鍵的類型

P-P

π鍵的形成過程主要為p-pπ鍵。其形成過程如下圖：(1)概念:2.

π鍵

二、共價(jià)鍵的類型

(2)類型：未成對電子的原子軌道以“肩并肩”方式重疊形成共價(jià)鍵叫π鍵。p-p

π鍵的形成2.

π鍵

二、共價(jià)鍵的類型

結(jié)論:三鍵中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵↑↑↑2P3軌道①p-pπ鍵(下面以N2

的形成過程為例：)2.

π鍵

二、共價(jià)鍵的類型

N2中共價(jià)三鍵的形成過程①p-pπ鍵二、共價(jià)鍵的類型

O2中p-pσ鍵和p-pπ鍵的形成過程p-pσ鍵p-pπ鍵兩對孤對電子對電子云↑↓↑↑2P4軌道一、共價(jià)鍵①鏡面對稱：②強(qiáng)度小：③不能旋轉(zhuǎn)：（3）π鍵的特征：每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像。形成π鍵時(shí)電子云重疊程度比σ鍵小，π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。比如：乙烯易發(fā)生加成反應(yīng)。特例：N2分子中的π鍵比σ鍵穩(wěn)定。以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子并不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，若單獨(dú)旋轉(zhuǎn)則會破壞π鍵。單鍵雙鍵三鍵σ鍵1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵①s-s電子、s-p電子只形成σ鍵；p-p電子既形成σ鍵，又形成π鍵；且p-p電子先形成σ鍵，后形成π鍵。②共價(jià)單鍵是σ鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵,另一個(gè)是π鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵構(gòu)成。(4)判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律2.

π鍵

二、共價(jià)鍵的類型

共價(jià)鍵的類型σ鍵π鍵原子軌道重疊方式原子軌道重疊程度對稱類型鍵的強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)情況成鍵情況“頭碰頭”“肩并肩”大小軸對稱鏡面對稱鍵的強(qiáng)度大，鍵牢固鍵的強(qiáng)度小，易斷裂單鍵可以繞鍵軸任意旋轉(zhuǎn)，不破壞σ鍵不能旋轉(zhuǎn)，否則破壞π鍵單鍵都是σ鍵，雙鍵含一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，三鍵含一個(gè)σ鍵和二個(gè)π鍵4）σ鍵和

π鍵的比較

共價(jià)鍵[問題與預(yù)測](1)觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，它們的分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵構(gòu)成？探究C2H6C2H4C2H2σ鍵π鍵705132二、共價(jià)鍵的類型

共價(jià)鍵(2)解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的，預(yù)測乙炔分子中π鍵是如何形成的。乙烯分子中π鍵由一個(gè)2p軌道重疊形成的↑↑↑↓2s2pCxyzxyz肩并肩x探究二、共價(jià)鍵的類型

共價(jià)鍵(2)解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的，預(yù)測乙炔分子中π鍵是如何形成的。探究解析：乙烯分子的碳原子采取sp2軌道雜化，2個(gè)碳原子各以2個(gè)sp2雜化軌道與氫原子形成2個(gè)碳?xì)洇益I，而2個(gè)碳原子之間又各以1個(gè)sp2雜化軌道形成1個(gè)碳碳σ鍵，除此之外，2個(gè)碳原子中未參加雜化的p軌道形成了1個(gè)π鍵，因此，乙烯的雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。乙炔分子的碳原子采取sp軌道雜化，2個(gè)碳原子各以1個(gè)sp雜化軌道與氫原子形成1個(gè)碳?xì)洇益I，同時(shí)又各以其另一個(gè)sp雜化軌道形成1個(gè)碳碳σ鍵，除此之外，每個(gè)碳原子通過2個(gè)未參加雜化的p軌道形成了2個(gè)π鍵（暫不作要求)二、共價(jià)鍵的類型

共價(jià)鍵[繪制圖示]模仿圖2-3，繪制乙炔分子中的π鍵。乙炔分子中2個(gè)π鍵由兩個(gè)2p軌道重疊形成的↑↑↑↓2s2pCxyzxyzx探究二、共價(jià)鍵的類型

共價(jià)鍵探究解析：稀有氣體的單質(zhì)分子中不含化學(xué)鍵；多原子分子中一定含有σ鍵，可能含有π鍵(3)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑？(4)在氣體單質(zhì)分子中，一定含有σ鍵，可能含有π鍵嗎？解析：乙烯分子中的碳碳雙鍵和乙炔分子中的碳碳三鍵中分別含有1個(gè)和2個(gè)π鍵,π鍵原子軌道重疊程度較小,不穩(wěn)定,容易斷裂。而乙烷分子中沒有π鍵,σ鍵原子軌道重疊程度大,比較穩(wěn)定,不易斷裂。二、共價(jià)鍵的類型

[問題與討論]

鈉和氯通過得失電子同樣也是形成電子對，為什么這對電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價(jià)鍵而形成離子鍵呢？你能從元素的電負(fù)性差別來理解嗎？討論后請?zhí)顚懴卤恚涸覰aClHClCO電負(fù)性電負(fù)性之差（絕對值）結(jié)論：當(dāng)元素的電負(fù)性相差很大，化學(xué)反應(yīng)形成的電子對不會被共用，形成的將是_____鍵；而_____鍵是電負(fù)性相差不大的原子之間形成的化學(xué)鍵。0.93.02.13.02.53.52.10.91.0離子共價(jià)1.7二、共價(jià)鍵的類型

一、化學(xué)鍵本質(zhì)：原子之間通過共用電子對（或原子軌道重疊）形成共價(jià)鍵特征：具有方向性和飽和性成鍵方式σ鍵原子軌道“頭碰頭”重疊，電子云呈軸對稱特征π鍵原子軌道“肩并肩”重疊，電子云呈鏡面對稱特征共價(jià)三鍵——1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵共價(jià)單鍵——1個(gè)σ鍵共價(jià)雙鍵——1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵一般規(guī)律課堂小結(jié)二、共價(jià)鍵的類型

課堂練習(xí)√1.下列不屬于共價(jià)鍵成鍵因素的是A.共用電子對在兩原子核之間高概率出現(xiàn)B.共用的電子必須配對C.成鍵后體系能量降低，趨于穩(wěn)定D.兩原子體積大小要適中課堂練習(xí)√2.下列說法正確的是A.Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價(jià)鍵的方向性決定的B.H2O與H2S的空間結(jié)構(gòu)一樣是由共價(jià)鍵的飽和性決定的C.并非所有的共價(jià)鍵都有方向性D.兩原子軌道發(fā)生重疊后，電子在兩核間出現(xiàn)的概率減小課堂練習(xí)√3.下列說法對σ鍵和π鍵的認(rèn)識不正確的是A.分子中只要含有共價(jià)鍵，則至少含有一個(gè)σ鍵B.s-sσ鍵、p-pσ鍵與s-pσ鍵都是軸對稱的C.p-pσ鍵和p-pπ鍵的重疊方式是相同的D.含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí)，π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者課堂練習(xí)√4.丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)分子結(jié)構(gòu)中含有σ鍵、π鍵的個(gè)數(shù)分別是A.4個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵 B.