定义 原子间通过共用电子对形成的强烈相互作用,本质是静电吸引与排斥的平衡。
从哪来 基于“原子核外电子排布”理解原子最外层电子数(价电子)及“8电子稳定结构”倾向;结合“原子结构与元素周期律”中电负性差异判断原子得失电子能力,从而引出非金属原子间通过共用电子达到稳定状态的必然性。
为什么 原子倾向于获得或失去电子以达到最外层8电子稳定结构(稀有气体结构)。当两个非金属原子相遇时,若电负性差异不大,双方都不愿完全失去或获得电子,而是各自提供一个电子形成“共用电子对”。此时,共用电子对同时受两个原子核的吸引,使得两原子核间距缩短,体系能量降低,从而形成稳定的共价键。其本质是电子云重叠导致的静电吸引作用超过了电子间及核间的排斥作用。
讲法
类比法:双人划船模型
适合
形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。
讲解:想象两个原子是两艘船,电子是桨。如果一个人划不动(失去电子),另一个人也划不动(得到电子),不如两人各拿一只桨,一起用力划(共用电子对)。只有两人配合,船才能稳定前行(稳定结构)。强调“共用”而非“转移”。
讲法
能量最低原理法:势能曲线分析
适合
逻辑严密、偏好物理化学视角的学生。
讲解:绘制两原子核间距与体系总能量的关系曲线。当两原子无限远时,能量为基准;靠近时,电子云重叠,电子受双核吸引,势能降低;继续靠近,核间斥力急剧增加,势能上升。最低点即为键长,对应的能量差即为键能。共价键的形成是体系趋向能量最低状态的自发过程。
讲法
电子云重叠法:轨道杂化与空间填充
适合
空间想象力好、准备学习有机化学的学生。
讲解:原子轨道在空间有一定伸展方向。当两个原子的未成对电子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠时,电子云密度在两核间区域最大,负电荷密度高,屏蔽了正核间的斥力,形成σ键。强调共价键的方向性和饱和性,为后续理解甲烷正四面体结构做铺垫。