1. $\sigma$ 键 (Sigma Bond)
定义： 原子轨道沿轴向以“头碰头”方式重叠形成的共价键。
- 轴对称： 绕键轴旋转时，轨道的图形不变。
- 强度大： 重叠程度高，稳定性强，是有机化合物骨架的基础。
- 存在形式： 所有的单键都是 $\sigma$ 键。
2. $\pi$ 键 (Pi Bond)
定义： 原子轨道沿侧向以“肩并肩”方式重叠形成的共价键。
- 镜像对称： 电子云密集在由原子核构成的平面的两侧。
- 活性高： 重叠程度比 $\sigma$ 键小，键能较低，容易断裂发生化学反应。
- 存在形式： 双键中含有一个 $\sigma$ 键和一个 $\pi$ 键；三键中含有一个 $\sigma$ 键和两个 $\pi$ 键。
3. 结构决定性质 (关键逻辑)
由于 $\pi$ 键电子云暴露在外，且键能较弱，因此含有双键或三键的有机物（如乙烯、乙炔）比饱和烷烃更活泼。
误区辨析
碳碳双键的强度并非单键的两倍。实验证明，双键断裂其中一个键（$\pi$ 键）所需的能量远小于断裂 $\sigma$ 键。
原子轨道重叠方式示意图
展示 s-s、s-p、p-p 轨道形成 $\sigma$ 键的“头碰头”模式，以及 p 轨道形成 $\pi$ 键的“肩并肩”模式。
关于单键和双键的描述，下列说法正确的是？
解析： 正确。$\pi$ 键是“肩并肩”重叠，重叠程度较小，键能较弱，电子云暴露在外部，因此在化学反应中表现出更高的活性。
案例分析：乙烷与乙烯的反应差异
将乙烷 ($CH_3CH_3$) 和乙烯 ($CH_2=CH_2$) 分别通入溴水中。
将乙烷 ($CH_3CH_3$) 和乙烯 ($CH_2=CH_2$) 分别通入溴水中。
问题： 为什么乙烯能使溴水褪色而乙烷不能？
解析：
乙烯分子中含有 $\pi$ 键，其电子云具有较高的流动性和不稳定性，容易断裂并与溴原子结合发生加成反应，从而使溴水褪色。而乙烷分子全部由稳定的 $\sigma$ 键构成，键能大且结构紧密，常温下难以与溴水发生反应。
乙烯分子中含有 $\pi$ 键，其电子云具有较高的流动性和不稳定性，容易断裂并与溴原子结合发生加成反应，从而使溴水褪色。而乙烷分子全部由稳定的 $\sigma$ 键构成，键能大且结构紧密，常温下难以与溴水发生反应。