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。