高中化学选必修二结构化学派键和西格玛键形成什么样

时间: 2025-03-15 18:24:44

在高中化学选择性必修2（结构化学）中，π键和σ键是共价键的两种类型，它们的形成方式和特点如下：

σ键

- 形成方式

- 定义：σ键是由两个原子的原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。原子轨道沿着键轴（两原子核间的连线）方向进行重叠，重叠部分集中在两原子核之间，且对键轴呈圆柱形对称。

- 举例

- s - s重叠：如氢气（$H_{2}$）分子中，两个氢原子的1s轨道以“头碰头”的方式重叠形成σ键。

- s - p重叠：在氯化氢（$HCl$）分子中，氢原子的1s轨道与氯原子的3p轨道沿着键轴方向重叠形成σ键。

- p - p重叠：在氯气（$Cl_{2}$）分子中，两个氯原子的3p轨道以“头碰头”的方式重叠形成σ键。

- 特点

- σ键的轨道重叠程度较大，所以σ键的键能较大，比较稳定。

- σ键可以绕键轴自由旋转，不会影响键的稳定性和电子云的分布。

π键

- 形成方式

- 定义：π键是由两个原子的原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。原子轨道在键轴两侧平行重叠，重叠部分分别位于键轴的上方和下方，呈镜面对称。

- 举例：在乙烯（$C_{2}H_{4}$）分子中，两个碳原子之间除了形成一个σ键外，还形成一个π键。每个碳原子采用$sp^{2}$杂化，两个碳原子各以一个$sp^{2}$杂化轨道“头碰头”重叠形成一个σ键，而两个碳原子未参与杂化的p轨道则以“肩并肩”的方式重叠形成一个π键。

- 特点

- π键的轨道重叠程度相对较小，所以π键的键能较小，不如σ键稳定，容易发生化学反应。

- π键不能绕键轴自由旋转，因为旋转会破坏p轨道的平行重叠，使π键断裂。

一般来说，在共价双键中包含一个σ键和一个π键，在共价三键中包含一个σ键和两个π键。