【高中化学】共价键的类型-σ键和π键 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）

网科学第一节共价键2.1.1

共价键的类型——σ键和π键第二章分子结构与性质化学键：知识回顾化学键的类型：离子键、共价键(极性键和非极性键)、金属键。化学键的存在范围：分子间不存在化学键。离子键共价键金属键构成离子化合物构成共价型分子或原子团构成金属单质和合金组成丰富多彩的物质世界使离子相结合或原子相结合的强烈相互作用通称为化学键。只存在于相邻的原子或离子之间。离子键共价键概念成键微粒成键条件存在（举例）分类类型比较阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键阴、阳离子得失电子离子化合物：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物等如NaCl、铵盐原子间通过共用电子对所形成的化学键。原子电子对共用非金属单质：H2共价化合物：HCl某些离子化合物:Na2O2极性键和非极性键知识回顾包括静电吸引和静电排斥HH：：：：Cl·：：：Cl·+NaNa+：：：：Cl·：：：Cl·+[]-用电子式描述NaCl和HCl的形成过程：离子键共价键共用电子对电负性的差值0非极性键极性键离子键Na和Cl的电负性的差值H和Cl的电负性的差值0.92.1化学键的类型与电负性的差值的关系提示：元素的电负性差值很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成离子键，而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。1.7一、共价键1.共价键的定义原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用，叫共价键。共价键形成的过程是成键原子相互接近，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。

3、成键粒子：原子。2、共价键的本质：共用电子对对两原子的作用力。非极性键极性键A－A

型A－B

型:共用电子对不偏向任何成键原子的共价键。:共用电子对偏向某一成键原子的共价键。一、共价键4、关于共价键的几点注意：①一般由非金属原子之间或非金属与不活泼金属原子之间成键(大多数成键原子之间电负性之差小于1.7)②形成共价键的原子不一定达到饱和状态，如：BF3③所有共价化合物中都只存在共价键。共价化合物：非金属氧化物、非金属氢化物、酸、少数盐、大多数有机物等CO2NO2SO2NH3H2SCH4H2SO4HClCH3COOHAlCl3BeCl2FeCl3C2H5OHCH4

C12H22O11一、共价键4、关于共价键的几点注意：①一般由非金属原子之间或非金属与不活泼金属原子之间成键(大多数成键原子之间电负性之差小于1.7)②形成共价键的原子不一定达到饱和状态，如：BF3③所有共价化合物中都只存在共价键。共价化合物：非金属氧化物、非金属氢化物、酸、少数盐、大多数有机物等④非金属单质中，分子内也都存在共价键。O=OH—HN≡N⑤离子化合物中的原子团内部，一定存在共价键。如：NH4+、OH—、NO3—、O22—二、共价键的类型——σ键和π键1.根据电子云的重叠形式对共价键进行分类σ键π键共价键成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。2.σ键的类型：根据成键时，原子轨道的不同，p-pσ键s-pσ键s-sσ键σ键【思考】H·二、共价键的类型2.σ键的类型：①s-sσ键HH↑1S↑1SHH↑1S↓1S╳H：H·H+2.任意两个氢原子一定能形成H2分子吗？1.两个氢原子为何能成键形成分子？√二、共价键的类型H原子形成H2分子的电子云描述（两个s轨道重叠）——σ键和π键2.σ键的类型：①s-sσ键s-sσ键相互靠拢

原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，可以形象地说，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。s-sσ键“头碰头”的方式重叠成键用橡皮泥制作H-H电子云模型靠拢s-s轨道都是球形，从任何方向发生电子云重叠(成键)时，重叠程度相同，因此s-sσ键无方向性。共价键的深入认识一饱和性

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。现代价键理论的基本要点：1.电子配对原理：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sp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。2.最大重叠原理：“头碰头”两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。注意：重叠也不能无限制的重叠，

因核与核之间、电子与电子之间还存在排斥力。2.最大重叠原理：要使两个原子轨道重叠部分最大，原子轨道必须按一定的方向进行重叠，这就是共价键的方向性。二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：②s-p

σ键（一个s轨道与一个p轨道重叠）HCl分子的形成过程HCl↑1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s3pH－ClClH3pzHCl中的共价键是由H原子提供的未成对电子的1s原子轨道和Cl原子提供的未成对电子的3p原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的。二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：②s-p

σ键（一个s轨道与一个p轨道重叠）HCl分子的形成过程二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：②s-p

σ键（一个s轨道与一个p轨道重叠）HCl分子的形成过程形成H—Cl共价键s-pσ键未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠情景1靠拢“头碰头”的方式重叠成键靠拢重叠成键s-pσ键是有方向性的用橡皮泥制作H-Cl电子云模型情景2原子轨道最大重叠原理√╳二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：③p-p

σ键（两个p轨道重叠）Cl2分子的形成过程↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s3pClClClClClp-pσ键二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：③p-p

σ键（两个p轨道重叠）Cl2分子的形成过程二、共价键的类型——σ键和π键2.σ键的类型：③p-p

σ键（两个p轨道重叠）Cl2分子的形成过程形成Cl—Cl共价键p-pσ键未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠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。靠拢“头碰头”的方式重叠成键用橡皮泥制作Cl-Cl电子云模型共价键的深入认识一H-ClH-HCl-Cl请归纳H-H、H-Cl和Cl-Cl的特点。原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键小结:σ键概念：两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。①特征：电子云的对称方式：轴对称H-ClH-HCl-Clσ键的特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。①特征：电子云的对称方式：轴对称③稳定性：形成σ键的原子轨道重叠程度较大，

故σ键有较强稳定性。②旋转:以形成σ键的两原子核的连线为轴，

任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。④存在：单键均为σ键，双键、三键均有σ键，

任何两个原子形成的共价键且只有一个σ键概念：两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。小结:σ键⑤σ键的分类s-s型s-p型p-p型H—HH—ClCl—Cl小结:σ键1.正误判断(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定()(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的()(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系()(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的()(5)原子轨道在空间都具有方向性()√√√√×2.下列说法正确的是A.Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的B.H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的C.并非所有的共价键都有方向性D.两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小C4.σ键的常见类型有(1)s-s,

(2)s-p,

(3)p-p,

请指出下列分子σ键所属类型:A、HBrB、NH3C、F2D、H2s-ps-pp-ps-s3.下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是A.H2S和Na2O2

B.H2O2和CaF2C.NH3和N2

D.HNO3和NaClCp轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。π键的特征是两个原子轨道以平行或“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。3.π键①概念：二、共价键的类型——σ键和π键未成对电子的原子轨道相互靠拢原子轨道相互重叠形成的π键主要类型为p-pπ键②形成过程可以表示为下图：成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。相互靠拢“肩并肩”p-pπ键的形成用橡皮泥制作π键的电子云模型。“肩并肩”的方式重叠成键靠拢p-pπ键如果将π键沿着键轴旋转，会发生什么情况呢？π键的特征：共价键的深入认识二①电子云为镜面对称：每个π键的电子云由两块组成，互为镜像③π键不能旋转②π键不如σ键牢固,较易断裂形成π键时，原子轨道重叠程度比σ键的小，通常情况下，π键没有σ键牢固。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。N：：：：N：NN···：＋N···：用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。思考↑↑↑↑↓2s2px2py2pzxyzN的2p轨道示意图xyzxyzN2中共价三键的形成过程“头碰头”σ键xyzxyzN2中共价三键的形成过程σ键“头碰头”“肩并肩”π键“肩并肩”π键N≡NzzyyxππσN2中1个p-pσ键和2个p-pπ键的形成过程N≡N↑↑↑2P3轨道“头碰头”“肩并肩”“肩并肩”p-pσ键p-pπ键p-pπ键N≡NN2中共价三键的形成过程O＋用电子式表示O2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。思考↑↓↑↑↑↓2s2px2py2pzO的2p轨道示意图：O：··：O：··：O：··：O：··孤对电子对的电子云xyzO2中形成p-pσ键和p-pπ键p-pσ键p-pπ键两对孤对电子对的电子云↑↓↑↑O:2P4轨道通过N2中氮氮三键、O2中氧氧双键的形成过程，分析如何判断共价键是σ键或是π键？思考小结双键单键三键1个σ键、1个π键σ键1个σ键、2个π键探究

课本P36(1)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？7个σ键5个σ键和1个π键3个σ键和2个π键乙烯分子中σ键和π键的形成过程乙炔分子中σ键和π键的形成过程CH3－CH37个σ键CH2＝CH2CH≡CH有机物中的共价键①C—H是σ键。②C—C是σ键。③C=C一个σ键，一个π键。④C≡C一个σ键，两个π键。乙烯、乙炔分子中C—Cσ键比较稳定不容易断裂，π键比较容易断裂。乙烯乙炔乙烯、乙炔分子的球棍模型(2)从乙烷、乙烯和乙炔分子中存在的σ键和π键来看,σ键和π键的存在条件和数目有何规律?提示:σ键可以独立存在,π键不能单独存在。探究所有的单键都是σ键;双键中有一个σ键和一个π键;三键中有一个σ键和两个π键。（1）NH3（2）C2H4 （3）H2O2

（4）C4H10（5）CnH2n+2（6）CnH2n3个σ键5个σ键和1个π键3个σ键13个σ键3n+1个σ键指出下列共价分子中所含的σ键和π键的数目：3n-1

个σ键和1个π键(单烯烃)或3n个σ键(环烷烃)1.为什么不可能有H3、H2Cl和Cl3？思考原子形成的共价键数＝未成对电子数H↑1s↑↓↑↓↑↑↓3s3pClH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等分子。并不是所有的共价键都有方向性，如s-sσ键就没有方向性。2.所有的共价键都有方向性吗？思考共价键的类型按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:（1）按共用电子对数目单键：如H-H键双键：如C==C键三键：如N≡N键（2）按共用电子对是否偏移非极性键：如Cl-Cl键极性键：如H-Cl键（3）按原子轨道的重叠方式σ键π键【课堂小结】σ键和π键的比较共价键类型σ键π键原子轨道重叠方式原子轨道重叠部位原子轨道重叠程度键的强度

成键规律判断沿键轴方向轴对称，可旋转(“头碰头”)重叠沿键轴方向镜面对称，不旋转(“肩并肩”)重叠两原子核之间,在键轴处键轴上方和下方大小σ键强度大,不易断裂，不活泼π键强度较小,易断裂，活泼共价单键是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,另两个是π键(1)共价化合物。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。(2)多原子非金属单质分子中。如O2、F2、H2、C60、单质硫、白磷(P4)等,共价键存在的范围含有共价键的化合物不一定是共价化合物。(3)含根的离子化合物:如NaOH、Na2O2、NH4Cl、NH4NO3等。电子所在的原子轨道都具有一定的形状,原子轨道要取得最大重叠决定了共价键必然具有方向性（s-s轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。共价键的特征——决定原子形成分子时相互结合的数量关系---决定分子的空间结构——共价键具有饱和性和方向性。(1)共价键的饱和性按照共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可以与几个自旋相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。(2)共价键的方向性所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性一般：共价键数=单电子数

对于原子之间能否形成π键可依据原子的价电子数确定。若达到稳定结构只差一个电子,如H、Cl,则只能形成σ键;若达到稳定结构差两个及两个以上电子；【规律总结】另外需要注意,分子中存在π键,则一定存在σ键,H2O分子中氧原子只形成σ键,而O2分子中既有σ键,又有π键。则既能形成σ键,又能形成π键,但若存在σ键,则不一定存在π键。如O、N等,(1)σ键和π键都只存在于共价分子中(

)(2)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键(

)(3)H原子只能形成π键，N原子可以形成σ键和π键(

)判断正误×√×1.下列说法对σ键和π键的认识不正确的是A.分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键B.s-sσ键、p-pσ键与s-pσ键都是轴对称的C.p-pσ键和p-pπ键的重叠方式是相同的D.含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者C2.丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是A.4个σ键，1个π键

B.11个σ键，3个π键C.4个σ键，3个π键

D.9个σ键，5个π键A3.下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是A.CH4与NH3

B.C2H6与C2H4C.H2与Cl2

D.Cl2与N2A4.具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是A.1s22s22p63s23p4

B.1s22s22p3C.1s22s22p63s1

D.1s22s22p2C四种原子分别是S、N、Na、C5.下列分子既不存在s-pσ键，也不存在p-pπ键的是A.HCl B.HFC.CO2

D.SCl2Ds-pσ键p-pσ键和p-pπ键s-pσ键只存在p-pσ键6.下列物质的化学式和结构式中，从成键情况看不合理的是A.CH3N：

B.CH4S：C.CH2SeO：

D.CH4Si：D根据价键理论，C、Si需要形成四个价键，N、P形成三个价键，O、Se形成两个价键，H、Cl、F、Br形成一个价键7.在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是()A.仅有一个σ键

B.