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2. 共价键的类型

分子结构与性质 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 共价键分为σ键(头碰头)和π键(肩并肩),前者重叠程度大更稳定,后者通常存在于双键或三键中。

从哪来 基于“原子核外电子排布”中未成对电子的存在,以及“原子结构与元素周期律”中轨道空间伸展方向(s、p轨道形状)的差异。

为什么 原子形成共价键时,为了降低能量,原子轨道会沿键轴方向最大程度重叠。 1. σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠,电子云分布呈圆柱形对称,重叠区域大,结合力强,因此可以单独存在,且旋转时不破坏重叠。 2. π键:原子轨道平行于键轴“肩并肩”重叠,电子云分布在键轴上下两侧,重叠区域小,结合力较弱,且一旦旋转就会破坏平行重叠,因此不能单独存在,必须依附于σ键存在。

讲法
适合空间想象力较强、喜欢微观模型的学生 利用实物模型(如两个长条橡皮泥代表p轨道)演示: 1. 先让两个长条端对端挤压(头碰头),告诉学生这是σ键,强调“接触面积大,抓得紧”。 2. 再让两个长条侧面平行贴合(肩并肩),告诉学生这是π键,强调“接触面积小,容易滑脱”。 3. 让学生尝试旋转其中一个长条,发现侧面贴合立刻断开,从而理解π键不能单独存在且限制旋转。
讲法
适合逻辑推理能力强、喜欢结构分析的学生 从化学键的稳定性与键能角度切入: 1. 提出问题:为什么N≡N键能极大,而C=C键能小于2倍C-C键能? 2. 推导:单键必为σ键;双键=1σ+1π;三键=1σ+2π。 3. 结论:σ键重叠程度>π键,所以σ键更稳定。π键电子云暴露在外,易受攻击,故烯烃易发生加成反应(断π保σ)。
讲法
适合记忆型、喜欢口诀和规律总结的学生 使用“口诀+特征表”法: 1. 口诀:“头碰头,σ键强;肩并肩,π键弱;单键全是σ,双键一σ一π;三键一σ两π,π键不能单飞。” 2. 特征表: - σ键:轴对称,可旋转,单独存在,重叠大。 - π键:镜面对称,不可旋转,依附存在,重叠小。 3. 强化记忆:看到单键直接写σ;看到双键写1σ1π;看到三键写1σ2π。
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练一道
基础题
判断下列分子中σ键和π键的数目: (1) H₂O (2) C₂H₄ (乙烯)
变式
苯分子(C₆H₆)中,σ键和π键的数目分别是多少?若苯环上的一个氢原子被氯原子取代,形成的氯苯中σ键数目如何变化?
试试手自己判
检测题
下列分子中,既含有σ键又含有π键,且σ键与π键数目之比为2:1的是( ) A. H₂O B. C₂H₄ (乙烯) C. C₂H₂ (乙炔) D. N₂
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选A错:H₂O只有σ键。
- 选B错:乙烯有5个σ键,1个π键,比例5:1。
- 选C对:乙炔有3个σ键,2个π键,比例3:2... 等等,让我重新检查题目设计。
*重新设计检测题以确保唯一正确答案*:

修正检测题:
下列分子中,σ键与π键数目之比为1:1的是( )
A. H₂O
B. C₂H₄ (乙烯)
C. C₂H₂ (乙炔)
D. N₂
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