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二、共价键

原子结构与元素周期律 · 高三
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 原子间通过共用电子对形成的强烈相互作用,具有饱和性与方向性。

从哪来 建立在“计算规范要求”之上,即严格遵循电子守恒与原子结构计算,确保共用电子对数与价电子数匹配。

为什么 原子最外层电子未达稳定结构(8电子或2电子),单独得失电子能量代价高。通过“共用”电子,双方同时满足稳定结构,且共用电子对受两个原子核共同吸引,形成低能稳定状态。

讲法
类比法:合伙开公司。 适合形象思维强、抽象概念薄弱的学生。 讲法:两个原子像两个合伙人,各自出一部分资金(电子),共同经营一家公司(分子)。谁也不能独占资金,必须共同使用(共用电子对)。因为资金有限(电子数有限),只能跟特定的人合伙(方向性),且每个人只能出有限的钱(饱和性)。
讲法
势能曲线法:能量最低原理。 适合逻辑严密、偏好物理图像的学生。 讲法:画出两个原子核间距与体系总能量的关系曲线。当距离过远,无作用力;距离过近,核间斥力剧增;在某一特定距离(键长),引力与斥力平衡,势能最低,体系最稳定。这个最低点就是共价键形成的位置,解释了方向性和饱和性的物理本质。
讲法
电子云重叠法:量子力学直观化。 适合基础扎实、准备冲击高分的学生。 讲法:原子轨道在空间重叠,电子云密度在两核间增大。根据量子力学,电子在两核间出现的概率增大,负电荷吸引两个正核,降低体系能量。重叠程度越大,键越强(如σ键比π键强),这直接解释了共价键的方向性(轨道最大重叠方向)和饱和性(未成对电子数限制)。
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练一道
基础题
写出 $N_2$ 分子的电子式,并说明其键型。
变式
比较 $H-F$ 键与 $H-Cl$ 键的键能和键长大小,并解释原因。
试试手自己判
检测题
在 $CO_2$ 分子中,C原子与O原子之间形成的是______键(填“极性”或“非极性”),该分子整体是______分子(填“极性”或“非极性”)。
看答案和判分标准
答案:极性;非极性
判对标准:
第一空填“极性”得1分,第二空填“非极性”得1分。若第一空错,第二空对,得1分;若第一空对,第二空错,得1分;全错0分。需学生理解:键的极性与分子极性不同,$CO_2$ 中C=O键是极性键,但因分子对称,正负电荷中心重合,故为非极性分子。
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