【知識(shí)解析】共價(jià)鍵

共價(jià)鍵溫故1．化學(xué)鍵是指相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用。2．化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程。斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量，形成化學(xué)鍵需要放出能量，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化（吸熱或放熱）。化學(xué)鍵共價(jià)鍵極性鍵非極性鍵離子鍵金屬鍵共價(jià)鍵溫故3．由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物，離子化合物中一定含有離子鍵，可能含有共價(jià)鍵。以共用電子對(duì)形成分子的化合物叫做共價(jià)化合物。共價(jià)化合物中只含有共價(jià)鍵，但只含共價(jià)鍵的物質(zhì)不一定是共價(jià)化合物，如O2、N2等單質(zhì)中只含有共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的定義及本質(zhì)（1）定義原子間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用叫做共價(jià)鍵。（2）本質(zhì)共價(jià)鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對(duì)。共價(jià)鍵形成的原因是成鍵原子相互接近，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)。共價(jià)鍵的特征（1）飽和性按照共價(jià)鍵的共用電子對(duì)理論，一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，便可和幾個(gè)自旋方向相反的電子配對(duì)成鍵，這就是共價(jià)鍵的飽和性。氫原子、氯原子都只有一個(gè)未成對(duì)電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。共價(jià)鍵的特征（2）方向性共價(jià)鍵形成的過(guò)程中，兩個(gè)參與成鍵的原子軌道沿著軌道伸展的方向進(jìn)行重疊，且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的概率越大，形成的共價(jià)鍵越牢固。電子所在的原子軌道都有一定的形狀（除s軌道是球形對(duì)稱(chēng)外，其他原子軌道都具有一定的空間分布），所以要使原子軌道最大重疊，共價(jià)鍵必然有方向性。共價(jià)鍵的特征名師提醒（1）共價(jià)鍵的飽和性決定了分子的組成。共價(jià)鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。（2）所有的共價(jià)鍵都具有飽和性，但并不是所有共價(jià)鍵都具有方向性，如兩個(gè)s軌道重疊形成的共價(jià)鍵就沒(méi)有方向性。（3）共價(jià)鍵中的兩個(gè)原子核共同吸引共用電子對(duì)，即靜電吸引，而電子與電子、兩原子核間又存在靜電排斥，故穩(wěn)定的共價(jià)鍵是靜電吸引和靜電排斥的平衡狀態(tài)。共價(jià)鍵的形成條件同種非金屬原子或不同種非金屬原子之間、某些金屬原子與非金屬原子之間形成共價(jià)鍵，如AlCl3、BeCl2、FeCl3等所含的化學(xué)鍵就是共價(jià)鍵。注意：共價(jià)鍵的成鍵微粒為原子，形成共價(jià)鍵的兩種原子對(duì)應(yīng)元素的電負(fù)性相差較?。ㄒ话阈∮?.7）。共價(jià)鍵的類(lèi)型（1）σ鍵共價(jià)鍵按共用電子對(duì)是否偏移極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵按原子軌道的重疊方式σ鍵π鍵按共用電子對(duì)數(shù)目單鍵雙鍵三鍵①概念：兩原子在成鍵時(shí)，原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的類(lèi)型②類(lèi)型及形成過(guò)程類(lèi)型形成過(guò)程方向性s－sσ鍵無(wú)s－pσ鍵有p－pσ鍵有共價(jià)鍵的類(lèi)型注意：兩個(gè)s電子形成的s－sσ鍵無(wú)方向性，因?yàn)閟電子云為球形，無(wú)論從什么方向發(fā)生原子軌道重疊（成鍵），重疊程度都相同。共價(jià)鍵的類(lèi)型名師提醒1．以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉(zhuǎn)操作，共價(jià)鍵的電子云的圖形不變，這種特征稱(chēng)為軸對(duì)稱(chēng)。2．以形成σ鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子可以繞軸旋轉(zhuǎn)，并不會(huì)破壞σ鍵。3．形成σ鍵的原子軌道的重疊程度較大，故σ鍵具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。σ鍵的特征共價(jià)鍵的類(lèi)型（2）π鍵①概念：兩原子在成鍵時(shí)，原子軌道以“肩并肩”的方式重疊形成的共價(jià)鍵。②類(lèi)型及形成過(guò)程：p－p

π鍵等，不存在s－sπ鍵、s－pπ鍵。p－pπ鍵的形成過(guò)程如圖所示：p－pπ鍵的形成③存在：π鍵通常存在于共價(jià)雙鍵或共價(jià)三鍵中。共價(jià)鍵的類(lèi)型名師提醒1．鏡面對(duì)稱(chēng)：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(chēng)為鏡面對(duì)稱(chēng)。2．強(qiáng)度?。盒纬搔墟I時(shí)，原子軌道重疊程度比σ鍵的小，通常情況下，π鍵沒(méi)有σ鍵牢固。3．不能旋轉(zhuǎn)：以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，若單獨(dú)旋轉(zhuǎn)則會(huì)破壞π鍵，如以py－pyπ鍵為例，若旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)成鍵原子，則兩個(gè)原子的py軌道不再平行，也就破壞了形成的π鍵。π鍵的特征共價(jià)鍵的類(lèi)型（3）鍵和π鍵的比較σ鍵π鍵成鍵示意圖（常見(jiàn)類(lèi)型）原子軌道重疊方式“頭碰頭”重疊“肩并肩”重疊對(duì)稱(chēng)類(lèi)型軸對(duì)稱(chēng)鏡面對(duì)稱(chēng)共價(jià)鍵的類(lèi)型σ鍵π鍵原子軌道重疊程度大小鍵的強(qiáng)度較大較小活潑性不活潑活潑成鍵規(guī)律共價(jià)單鍵是σ鍵；共價(jià)雙鍵中一個(gè)鍵是σ鍵，另一個(gè)鍵是π鍵；共價(jià)三鍵中一個(gè)鍵是σ鍵，另外兩個(gè)鍵是π鍵存在情況能單獨(dú)存在，可存在于任何含共價(jià)鍵的分子或離子中不能單獨(dú)存在，必須與σ鍵共存，可存在于共價(jià)雙鍵和共價(jià)三鍵中續(xù)表共價(jià)鍵的類(lèi)型σ鍵π鍵實(shí)例CH4、OH－N≡N中既含有口鍵，叉含有π鍵續(xù)表共價(jià)鍵的類(lèi)型名師提醒（1）兩原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵，即多原子分子中一定有σ鍵，可能有π鍵。（2）σ鍵和π鍵對(duì)分子性質(zhì)的影響：通常情況下，σ鍵比π鍵牢固，π鍵比較容易斷裂，因此含π鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)比只含σ鍵的化合物活潑，如乙烯的化學(xué)性質(zhì)比乙烷的活潑。典例詳析例1－1下列不屬于共價(jià)鍵成鍵因素的是（）A．形成共用電子對(duì)B．成鍵原子的原子軌道發(fā)生重疊C．形成化學(xué)鍵，體系能量降低，趨于穩(wěn)定D．兩原子體積大小要適中D典例詳析解析：共價(jià)鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對(duì)。兩原子形成共價(jià)鍵時(shí)原子軌道發(fā)生重疊，兩原子的原子軌道重疊越多，形成的共價(jià)鍵越牢固，體系的能量也越低，但對(duì)成鍵原子體積的大小沒(méi)有要求。綜上所述，D項(xiàng)符合題意。典例詳析例1－2（2020山東滕州一中檢測(cè)）共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，下列有關(guān)敘述中，不正確的是（）A．共價(jià)鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對(duì)電子數(shù)決定的B．共價(jià)鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的C．共價(jià)鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)D．所有共價(jià)鍵都具有方向性D典例詳析解析：一般地，原子的未成對(duì)電子一旦配對(duì)成鍵，就不再與其他原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵，故成鍵原子的未成對(duì)電子數(shù)決定了該原子形成的共價(jià)鍵數(shù)量，即飽和性，A項(xiàng)正確；形成共價(jià)鍵時(shí)，為了達(dá)到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向就存在著必然的聯(lián)系，則共價(jià)鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的，而共價(jià)鍵的方向性又決定了所形成分子的空間結(jié)構(gòu)，B、C項(xiàng)正確；由于s軌道是球形對(duì)稱(chēng)的，故兩個(gè)s軌道重疊形成的共價(jià)鍵無(wú)方向性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例詳析例1－3（2020吉林遼源月考）原子間形成分子時(shí)，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是（）A．共價(jià)鍵的方向性B．共價(jià)鍵的飽和性C．原子的大小D．共價(jià)鍵的穩(wěn)定性B解析：共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，方向性決定分子的空間結(jié)構(gòu)，飽和性則決定各原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系，B正確。典例詳析例1－4根據(jù)H原子和F原子的核外電子排布，判斷下列關(guān)于F2和HF分子中共價(jià)鍵的描述正確的是（）A．兩者都為s－sσ鍵B．兩者都為p－pσ鍵C．前者為p－pσ鍵，后者為s－pσ鍵D．前者為s－sσ鍵，后者為s－pσ鍵C典例詳析解析：H原子核外電子排布式為1s1，F(xiàn)原子核外電子排布式為1s22s22p5，形成共價(jià)鍵時(shí)，F(xiàn)原子的2p軌道電子參與成鍵，H原子的1s軌道電子參與成鍵，則F2分子中的共價(jià)鍵為p－pσ鍵，HF分子中的共價(jià)鍵為s－pσ鍵。典例詳析例1－5下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵B．化學(xué)鍵包含σ鍵、π鍵兩種類(lèi)型C．π鍵不能單獨(dú)存在，一定和σ鍵共存D．成鍵的兩原子間原子軌道重疊程度越大，共價(jià)鍵越牢固B典例詳析解析：非金屬元素原子間只能形成共價(jià)鍵，A項(xiàng)正確；化學(xué)鍵包含離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵等，共價(jià)鍵包括σ鍵、π鍵兩種類(lèi)型，B項(xiàng)錯(cuò)誤；分子中共價(jià)單鍵均為σ鍵，共價(jià)雙鍵和三鍵中含σ鍵和π鍵兩種類(lèi)型，π鍵不能單獨(dú)存在，一定和σ鍵共存，C項(xiàng)正確；成鍵的兩原子間原子軌道重疊程度越大，電子在核間出現(xiàn)的概率就越大，所形成的共價(jià)鍵就越牢固，D項(xiàng)正確。典例詳析例1－6（2020天津靜海區(qū)期中）下列分子中既含有σ鍵又含有π鍵的是（）A．CH4

B．NH3

C．CO2

D．F2C點(diǎn)撥：分子中的共價(jià)單鍵均為σ鍵，共價(jià)雙鍵或三鍵中既含有σ鍵又含有π鍵。解析：CO2分子中含有碳氧雙鍵，雙鍵中既含有σ鍵又含有π鍵，而CH4、NH3、F2中只含有σ鍵。典例詳析例1－7（2020河北石家莊啟明中學(xué)月考）下列說(shuō)法正確的是（）A．π鍵是由兩個(gè)原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成的B．σ鍵呈鏡面對(duì)稱(chēng)，π鍵呈軸對(duì)稱(chēng)C．C2H6中的化學(xué)鍵全為σ鍵，而C2H4中含有σ鍵和π鍵D．H2中含有σ鍵，而Cl2中除含有σ鍵外還含有π鍵C典例詳析解析：原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價(jià)鍵為σ鍵，以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價(jià)鍵為π鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子軌道重疊方式的不同決定了σ鍵呈軸對(duì)稱(chēng)，π鍵呈鏡面對(duì)稱(chēng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；分子中所有的共價(jià)單鍵都是σ鍵，C2H6、H2、Cl2中都僅含有共價(jià)單鍵，故只含有σ鍵，而C2H4中含有共價(jià)雙鍵，因而含有π鍵，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例詳析例1－8（2020山東東營(yíng)一中期中）下列敘述正確的是（）A．CN－與N2的結(jié)構(gòu)相似，CH2＝CHCN分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶1B．CO與N2的結(jié)構(gòu)相似，CO分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2∶1C．共價(jià)化合物H2O2中含有σ鍵，離子化合物Na2O2中也含有σ鍵D．已知反應(yīng)N2O4（1）＋2N2H4（1）===3N2（g）＋4H2O（l），若該反應(yīng)中有4molN—H斷裂，則形成的π鍵的數(shù)目為6NAC典例詳析解析：由CN－與N2的結(jié)構(gòu)相似，可推斷出CH2＝CHCN的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2＝CHC≡N，其分子中含有6個(gè)σ鍵和3個(gè)π鍵，所以σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2∶1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO與N2的結(jié)構(gòu)相似，則CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H2O2中的O—H和O—O都是共價(jià)單鍵，屬于σ鍵，Na2O2中存在O—O共價(jià)單鍵，是σ鍵，C項(xiàng)正確；N2H4分子中含有4個(gè)N—H，若該反應(yīng)中有4molN—H斷裂，則生成1.5molN2，形成π鍵的數(shù)目是3NA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例詳析例1－9（2020遼寧朝陽(yáng)月考）下列說(shuō)法正確的是（）A．σ鍵比π鍵重疊程度大，所以C＝C中σ鍵強(qiáng)于π鍵B．兩個(gè)原子間能形成共價(jià)鍵，多個(gè)原子間不能形成共價(jià)鍵C．氣體單質(zhì)分子中，一定有σ鍵，可能有π鍵