师：下面我们学习高二人教版化学选择性必修2第二章第一节共价键第一课时。希望通过本节课的学习，大家能够从原子轨道重叠的视角认识共价键，知道共价键具有饱和性，并能正确表征氢气、氯化氢等简单分子中原子轨道的重叠方式；还要知道Sigma键和π键的区别和特征，能说明乙烷、乙烯、乙炔等分子的成键类型。在进入今天的内容前，我们先来回顾一下所学知识：原子是如何构成物质的？以氢气为例，微观上，氢气这种物质是由氢气分子构成的，而一个氢气分子由两个氢原子构成。这是我们初中就已学过的知识。那大家思考一下，原子是如何变成对应的分子的呢？利用高一所学知识，先画出氢气、氯化氢、氯气的电子式。
生：（学生画图）
师：通过对电子式的分析，结合高一所学知识，我们知道氢气、氯化氢、氯气之间存在的是共价键。共价键是原子间通过共用电子对所形成的一种相互作用力。那我们进一步分析一下，为什么很难形成H?、H?Cl等分子呢？
生：（思考、讨论）
师：按照共价键理论，未成对的电子通过相互配对形成共价键。因为可参与配对的电子数是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。显然，共价键的饱和性决定了各种原子在形成分子时相互结合的数量关系。例如，氯原子中只有一个未占满的轨道，其中有一个未成对电子，所以两个氯原子之间可形成一个共价键，结合为氯分子，表示为Cl - Cl单键。又如，氮原子中有三个未占满的轨道，每个轨道中有一个未成对电子，共有三个未成对电子，两个氮原子之间能够以共价三键结合成氮分子，表示为N≡N三键。此时我们再思考一个问题，氢气、氯化氢、氯气，它们之间存在共价键，那这些共用电子对之间的相互作用是怎么形成的呢？我们来看一看共价键在形成过程中的微观动图。
（老师展示微观动图）
师：共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用。我们学习了电子云和原子轨道，那就利用电子云和原子轨道的概念来进一步理解共价键。电子云在两个原子核之间重叠，意味着电子出现在核之间的概率增大，电子带负电，因此可以形象地说，核间电子把带正电的两个原子核粘结在了一起。在氢气中的共价键我们称为Sigma键。Sigma键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变。通过以上动图我们可以发现，氢原子的基态电子排布式为1s1。原子轨道在两个核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大。电子带负电，因而可以形象地说，核间电子好比在核间架起了一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核粘结在了一起。我们将氢气中的共价键称为Sigma键，而成键的电子均来自于s轨道，我们又称为s - s Sigma键。Sigma键的特征是以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的形状不变，这种特征为轴对称。我们来看看形成共价键过程中出现的能量变化。
（老师展示氢分子形成过程中能量变化图）
师：以氢气分子为例，根据原子结构的量子力学理论，基态氢原子核外的一个电子处于1s轨道上。当两个氢原子相距很远时，它们之间的相互作用可以忽略不计，体系的能量等于两个氢原子的能量之和。随着两个氢原子逐渐接近，它们的原子轨道会相互重叠，使电子在核间区域出现的概率增大。原子核对两个电子都产生吸引作用，使体系的能量逐渐下降。实验和理论计算均表明，当两个氢原子的核间距为0.074纳米时，体系能量最低。两个氢原子各提供一个电子，以自旋状态不同的方式相互配对形成氢分子。如果两个氢原子进一步接近，原子核以及电子之间的排斥作用，又将导致体系的能量上升。氢分子形成过程中体系的能量变化可用右图表示。若以1摩尔计，形成氢分子后，整个体系的能量相对于孤立氢原子的能量下降了436千焦，体系处于稳定状态。既然氢气形成s - s Sigma键，那氯化氢和氯气如何呈现呢？我们来看看氯化氢和氯气的共价键在形成过程中的微观动画。
（老师展示微观动画）
师：第二种是由一个s轨道的电子和一个p轨道的电子形成的，比如氯化氢中的共价键是由氢原子提供的未成对电子1s的原子轨道和氯原子提供的未成对电子的原子轨道重叠形成的。这样的Sigma键可以称为s - p Sigma键。第三种是由两个p轨道的电子形成的，比如在氯气分子中，共价键是由两个氯原子各提供一个未成对电子的原子轨道重叠形成的。这样的共价键可以称为p - p Sigma键。Sigma键都有共同的特点，两个电子云都是沿着原子核连线相互重叠形成共价键的。我们形象地将Sigma键呈现的方式称为“头碰头”，正是由于这种“头碰头”的形成方式，所以Sigma键才以原子核连线为中心轴均匀地向四周伸展开，沿轴旋转时才能保持形状不变。根据以上动画，写出下列共价键模型。氯化氢中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的原子轨道重叠形成的，所以是s - p Sigma键。而氯气中的共价键是由两个氯原子各提供一个未成对电子的原子轨道重叠形成的是p - p Sigma键。p轨道和p轨道除了能形成Sigma键外，还能形成π键。下图为p轨道在x、y、z轴三个方向上的电子云轮廓图。通过一个视频，我们来看看π键在形成过程中的微观变化。