【知识解析】共价键

共价键温故1．化学键是指相邻的原子之间强烈的相互作用。2．化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键形成的过程。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量，导致化学反应过程中能量变化（吸热或放热）。化学键共价键极性键非极性键离子键金属键共价键温故3．由离子键构成的化合物叫做离子化合物，离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。共价化合物中只含有共价键，但只含共价键的物质不一定是共价化合物，如O2、N2等单质中只含有共价键。共价键的定义及本质（1）定义原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。（2）本质共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。共价键形成的原因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。共价键的特征（1）饱和性按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。氢原子、氯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。共价键的特征（2）方向性共价键形成的过程中，两个参与成键的原子轨道沿着轨道伸展的方向进行重叠，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的概率越大，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状（除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间分布），所以要使原子轨道最大重叠，共价键必然有方向性。共价键的特征名师提醒（1）共价键的饱和性决定了分子的组成。共价键的方向性决定了分子的空间结构。（2）所有的共价键都具有饱和性，但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道重叠形成的共价键就没有方向性。（3）共价键中的两个原子核共同吸引共用电子对，即静电吸引，而电子与电子、两原子核间又存在静电排斥，故稳定的共价键是静电吸引和静电排斥的平衡状态。共价键的形成条件同种非金属原子或不同种非金属原子之间、某些金属原子与非金属原子之间形成共价键，如AlCl3、BeCl2、FeCl3等所含的化学键就是共价键。注意：共价键的成键微粒为原子，形成共价键的两种原子对应元素的电负性相差较小（一般小于1.7）。共价键的类型（1）σ键共价键按共用电子对是否偏移极性共价键非极性共价键按原子轨道的重叠方式σ键π键按共用电子对数目单键双键三键①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。共价键的类型②类型及形成过程类型形成过程方向性s－sσ键无s－pσ键有p－pσ键有共价键的类型注意：两个s电子形成的s－sσ键无方向性，因为s电子云为球形，无论从什么方向发生原子轨道重叠（成键），重叠程度都相同。共价键的类型名师提醒1．以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。2．以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。3．形成σ键的原子轨道的重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性。σ键的特征共价键的类型（2）π键①概念：两原子在成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。②类型及形成过程：p－p

π键等，不存在s－sπ键、s－pπ键。p－pπ键的形成过程如图所示：p－pπ键的形成③存在：π键通常存在于共价双键或共价三键中。共价键的类型名师提醒1．镜面对称：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。2．强度小：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。3．不能旋转：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，如以py－pyπ键为例，若旋转其中一个成键原子，则两个原子的py轨道不再平行，也就破坏了形成的π键。π键的特征共价键的类型（3）键和π键的比较σ键π键成键示意图（常见类型）原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”重叠对称类型轴对称镜面对称共价键的类型σ键π键原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是σ键；共价双键中一个键是σ键，另一个键是π键；共价三键中一个键是σ键，另外两个键是π键存在情况能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于共价双键和共价三键中续表共价键的类型σ键π键实例CH4、OH－N≡N中既含有口键，叉含有π键续表共价键的类型名师提醒（1）两原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。（2）σ键和π键对分子性质的影响：通常情况下，σ键比π键牢固，π键比较容易断裂，因此含π键的化合物的化学性质比只含σ键的化合物活泼，如乙烯的化学性质比乙烷的活泼。典例详析例1－1下列不属于共价键成键因素的是（）A．形成共用电子对B．成键原子的原子轨道发生重叠C．形成化学键，体系能量降低，趋于稳定D．两原子体积大小要适中D典例详析解析：共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，两原子的原子轨道重叠越多，形成的共价键越牢固，体系的能量也越低，但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述，D项符合题意。典例详析例1－2（2020山东滕州一中检测）共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述中，不正确的是（）A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的B．共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的C．共价键的方向性决定了分子的空间结构D．所有共价键都具有方向性D典例详析解析：一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键，故成键原子的未成对电子数决定了该原子形成的共价键数量，即饱和性，A项正确；形成共价键时，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，则共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的，而共价键的方向性又决定了所形成分子的空间结构，B、C项正确；由于s轨道是球形对称的，故两个s轨道重叠形成的共价键无方向性，D项错误。典例详析例1－3（2020吉林辽源月考）原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是（）A．共价键的方向性B．共价键的饱和性C．原子的大小D．共价键的稳定性B解析：共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的空间结构，饱和性则决定各原子形成分子时相互结合的数量关系，B正确。典例详析例1－4根据H原子和F原子的核外电子排布，判断下列关于F2和HF分子中共价键的描述正确的是（）A．两者都为s－sσ键B．两者都为p－pσ键C．前者为p－pσ键，后者为s－pσ键D．前者为s－sσ键，后者为s－pσ键C典例详析解析：H原子核外电子排布式为1s1，F原子核外电子排布式为1s22s22p5，形成共价键时，F原子的2p轨道电子参与成键，H原子的1s轨道电子参与成键，则F2分子中的共价键为p－pσ键，HF分子中的共价键为s－pσ键。典例详析例1－5下列叙述错误的是（）A．非金属元素原子之间形成的化学键都是共价键B．化学键包含σ键、π键两种类型C．π键不能单独存在，一定和σ键共存D．成键的两原子间原子轨道重叠程度越大，共价键越牢固B典例详析解析：非金属元素原子间只能形成共价键，A项正确；化学键包含离子键、共价键、金属键等，共价键包括σ键、π键两种类型，B项错误；分子中共价单键均为σ键，共价双键和三键中含σ键和π键两种类型，π键不能单独存在，一定和σ键共存，C项正确；成键的两原子间原子轨道重叠程度越大，电子在核间出现的概率就越大，所形成的共价键就越牢固，D项正确。典例详析例1－6（2020天津静海区期中）下列分子中既含有σ键又含有π键的是（）A．CH4

B．NH3

C．CO2

D．F2C点拨：分子中的共价单键均为σ键，共价双键或三键中既含有σ键又含有π键。解析：CO2分子中含有碳氧双键，双键中既含有σ键又含有π键，而CH4、NH3、F2中只含有σ键。典例详析例1－7（2020河北石家庄启明中学月考）下列说法正确的是（）A．π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的B．σ键呈镜面对称，π键呈轴对称C．C2H6中的化学键全为σ键，而C2H4中含有σ键和π键D．H2中含有σ键，而Cl2中除含有σ键外还含有π键C典例详析解析：原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键，以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键，A项错误；原子轨道重叠方式的不同决定了σ键呈轴对称，π键呈镜面对称，B项错误；分子中所有的共价单键都是σ键，C2H6、H2、Cl2中都仅含有共价单键，故只含有σ键，而C2H4中含有共价双键，因而含有π键，C项正确，D项错误。典例详析例1－8（2020山东东营一中期中）下列叙述正确的是（）A．CN－与N2的结构相似，CH2＝CHCN分子中σ键与π键的数目之比为1∶1B．CO与N2的结构相似，CO分子中σ键与π键的数目之比为2∶1C．共价化合物H2O2中含有σ键，离子化合物Na2O2中也含有σ键D．已知反应N2O4（1）＋2N2H4（1）===3N2（g）＋4H2O（l），若该反应中有4molN—H断裂，则形成的π键的数目为6NAC典例详析解析：由CN－与N2的结构相似，可推断出CH2＝CHCN的结构简式为CH2＝CHC≡N，其分子中含有6个σ键和3个π键，所以σ键与π键的数目之比为2∶1，A项错误；CO与N2的结构相似，则CO的结构式为C≡O，σ键与π键的数目之比为1∶2，B项错误；H2O2中的O—H和O—O都是共价单键，属于σ键，Na2O2中存在O—O共价单键，是σ键，C项正确；N2H4分子中含有4个N—H，若该反应中有4molN—H断裂，则生成1.5molN2，形成π键的数目是3NA，D项错误。典例详析例1－9（2020辽宁朝阳月考）下列说法正确的是（）A．σ键比π键重叠程度大，所以C＝C中σ键强于π键B．两个原子间能形成共价键，多个原子间不能形成共价键C．气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键