專題3微粒間作用力與物質性質第三單元

共價鍵

共價晶體第1課時

共價鍵的形成及其類型

核心素養(yǎng)目標宏觀辨識與微觀探析：引導學生從微觀原子結構層面深入理解共價鍵形成過程，明晰原子軌道重疊、電子自旋方向及電子對共用等微觀作用機制，能精準剖析常見分子中共價鍵形成細節(jié)，清晰闡述共價鍵形成條件及本質。證據(jù)推理與模型認知：借由分析多種分子（乙烷、乙烯、乙炔、氮氣等）結構數(shù)據(jù)及化學反應實例，引導學生歸納σ鍵和π鍵、極性鍵和非極性鍵等共價鍵類型特點及判斷規(guī)律，如從鍵能、鍵長、化學活性等方面對比σ鍵與π鍵，促使學生構建系統(tǒng)的共價鍵分類判斷思維模型。教學重難點重點深度闡釋共價鍵形成過程，運用動畫、模型等直觀手段展示原子軌道重疊變化及電子云分布演化，結合實例詳細講解系統(tǒng)講解共價鍵分類依據(jù)與特點，通過對比表格、實例分析等方式，明晰σ鍵和π鍵、極性鍵和非極性鍵、配位鍵在成鍵方式、電子對偏移、鍵能強度等方面特性，使學生能精準判別各類共價鍵，形成清晰知識框架。難點借助量子力學初步概念與形象化類比，巧妙化解原子軌道重疊抽象性難題，如以水波疊加比喻原子軌道重疊，輔助學生理解不同類型原子軌道“頭碰頭”“肩并肩”重疊方式及形成共價鍵差異，引導學生突破σ鍵和π鍵判斷及大π鍵理解困境。在人類所利用的物質中，無論是自然界存在的，還是化學家合成的，大多數(shù)是含有共價鍵的物質。生命活動不可缺少的物質（如氧氣、水、糖類、蛋白質、維生素等），各種性能優(yōu)異的有機高分子材料以及治療疾病的藥物中，一般都含有共價鍵。共價鍵是一種重要的化學鍵，對研究物質的性質及其反應意義重大。課前導入化學鍵的形成共價鍵的形成共價鍵（1）概念：通常情況下，吸引電子能力相近的原子之間通過共用電子對形成的相互作用（2）成鍵粒子：原子（3）形成條件：通常，電負性相同或者差值小（一般小于1.7）的非金屬元素原子之間或某些金屬元素原子與非金屬元素原子之間形成共價鍵【如AlCl3、BeCl2、FeCl3等含有共價鍵】共價鍵的形成（以氫分子的形成為例）①相距很遠時HH相互接近此時此刻，兩個氫原子之間的相互作用可以忽略不計，體系的能量等于兩個氫原子的能量之和1s11s1共價鍵的形成（以氫分子的形成為例）②原子軌道重疊若兩個氫原子核外電子的自旋方向相反，他們接近到一定距離時，兩個1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機會較大。HH原子軌道發(fā)生重疊共價鍵的形成（以氫分子的形成為例）③形成共價鍵隨著核間間距的減小，核間電子出現(xiàn)的機會逐漸增大，體系的能量逐漸下降，達到能量最低狀態(tài)，形成穩(wěn)定的氫原子HH形成H2分子的共價鍵H-H共價鍵的形成（以氫分子的形成為例）④核間距進一步減小時，兩原子間的斥力使體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。氫分子的形成過程中能量（主要指勢能）隨核間距的變化如圖中曲線a所示。若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，當它們相互接近時，原子間總是排斥作用占主導地位（如圖中曲線b所示）。所以兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。共價鍵的形成的本質核間距→大能量因此，當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間電子云密度增加，體系能量降低。共價鍵的飽和性

（1）定義：共價分子中，每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定的，這就是共價鍵的飽和性。

（2）原因：形成共價鍵時，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對電子才能形成共用電子對。成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成共價鍵。

（3）舉例：氯原子中有一個未成對電子，兩個氯原子之間可形成一個共價鍵結合為氯分子，表示為Cl—Cl共價鍵的方向性

（1）原因：形成共價鍵時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機會最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機會越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價鍵越牢固。因此，一個原子與周圍原子形成的共價鍵就表現(xiàn)出方向性

（2）作用：分子的空間結構與共價鍵的方向性密切相關。

（3）注意事項：并不是所有的共價鍵都具有方向性，兩個s軌道重疊形成的共價鍵沒有方向性。易錯辨析（1）共價鍵不僅存在于共價化合物中，也可以存在于離子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共價鍵，還可以存在于非金屬單質中，如H2、O3等。（2）非金屬元素之間并不是只形成共價鍵，也可以形成離子鍵，如銨鹽NH4NO3只由非金屬元素組成，但是含有離子鍵。（3）活潑的金屬元素和非金屬元素之間也可以形成共價鍵，如AlCl3中只有共價鍵。（4）所有共價鍵都有飽和性，但并不是所有的共價鍵都有方向性，如s-sσ鍵就沒有方向性。典例解析下列說法正確的是(

)A．Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的方向性決定的B．H2O與H2S的空間結構一樣是由共價鍵的飽和性決定的C．并非所有的共價鍵都有方向性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C【解析】Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的飽和性決定的，A不正確；氫氣中的共價鍵沒有方向性，C正確；兩原子軌道發(fā)生重疊后，電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大，D不正確。共價鍵的類型σ鍵和π鍵按照原子軌道的重疊方式，共價鍵可以分為σ鍵和π鍵氮氣分子中原子軌道的重疊方式

σ鍵

定義：原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊導致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價鍵稱為σ鍵。類型：s—sσ鍵兩個成鍵原子均提供s軌道形成共價鍵HHH—HH—H鍵的形成σ鍵類型：s-pσ鍵兩個成鍵原子分別提供s原子軌道和p原子軌道形成共價鍵ClHH－ClH—Cl鍵的形成σ鍵類型：p-pσ鍵兩個成鍵原子分別提供p原子軌道形成共價鍵ClClCl-ClCl—Cl鍵的形成①軸對稱：以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉操作，共價鍵的電子云的圖形不變。②能旋轉：以形成σ鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子可以繞軸旋轉，并不會破壞σ鍵。③穩(wěn)定性強：形成σ鍵的原子軌道的重疊程度較大，故σ鍵具有較強的穩(wěn)定性。④存在形式：共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵和共價三鍵中通常含有一個σ鍵σ鍵的特征和存在π鍵

定義：原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊導致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價鍵稱為π鍵。類型：p—pπ鍵①鏡面對稱：每個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強度?。盒纬搔墟I時，原子軌道重疊程度比σ鍵的小，通常情況下，π鍵沒有σ鍵牢固。③不能旋轉：以形成π鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子不能單獨旋轉，若單獨旋轉則會破壞π鍵，如以py－pyπ鍵為例，若旋轉其中一個成鍵原子，則兩個原子的py軌道不再平行，也就破壞了形成的π鍵。④存在形式：不能單獨存在，通常存在于共價雙鍵或者三鍵中π鍵的特征和存在極性鍵和非極性鍵類型形成元素共用電子對偏移原子電性非極性鍵同種元素兩原子電負性相同，共用電子對不偏移兩原子都不顯電性極性鍵不同種元素共用電子對偏向電負性較大的原子電負性較大的原子顯負電性，電負性較小的原子顯正電性銨根離子的形成氮原子和氫原子形成氨分子時，氮原子提供3個未成對電子與3個氫原子形成3對共用電子對，還有1對電子未與其他原子共用，這對電子稱為孤電子對。當氨分子遇到氫離子時，氨分子中的氮原子提供孤電子對與氫離子形成共價鍵，即氨分子中氮原子上的孤電子對所占據(jù)的軌道與氫離子的1s空軌道發(fā)生重疊形成共價鍵，從而形成銨根離子。課堂小結共價鍵的特征：有方向性和飽和性共價鍵形成的本質21共價鍵σ鍵和π鍵極性鍵和非極性鍵配位鍵共價鍵的類型3課堂練習1．下列元素的原子間易形成共價鍵的是(

)A．Na和Cl

B．K和FC．H和Cl

D．Ca和O2．已知X、Y、Z、W四種元素原子的電負性數(shù)值如下所示：你認為上述四種元素中，最容易形成共價鍵的是(

)A．X與Y

B．X與WC．Y與Z

D．Y與W元素XYZW電負性2.53.51.22.4CB3．下列說法正確的是(

)A．所有的原子軌道都具有一定的伸展方向，因此所有的共價鍵都具有方向性B．某原子跟其他原子形成共價鍵時，其共價鍵數(shù)一定等于該元素原子的價電子數(shù)C．基態(tài)C原子有兩個未成對電子，所以最多只能形成2個共價鍵D．1個N原子最多只能與3個H原子結合形成NH3分子，是由共價鍵的飽和性決定的D4．下列說法正確的是(

)A．若把H2S寫成H3S，違背了共價鍵的飽和性B．H3O＋的存在說明共價鍵不具有飽和性C．所有共價鍵都有方向性D．兩個原子軌