高中化学 3.3 共价键 原子晶体课件 苏教版选修3.ppt

第三单元共价键原子晶体 1 认识共价键的本质和特性 了解共价键的饱和性和方向性 2 了解共价键的基本类型 3 能用电子式法表示共价键的形成过程 4 认识影响共价键键能的主要因素 分析化学键的极性强弱 把握键能与化学反应热之间的内在联系 5 深化对原子晶体的认识 一 共价键的形成两个氯原子吸引电子的能力是相同的 二者形成分子时都不能夺取对方的电子 氯原子是通过什么作用形成氯分子的 这种作用有什么特点 1 概念 元素的原子之间通过 形成的化学键 共用电子对 2 形成过程 3 共价键的两个特点 特点 方向性 饱和性 两个参与成键原子的轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠形成共价键 原子轨道重叠程度越大 键越牢固 成键原子有几个未成对电子 通常就只能形成几个共价键 每个原子形成的共价键的数目是一定的 二 共价键的类型1 共价键的实质是共用电子对 也就是原子轨道的重叠 原子轨道的重叠有哪些方式 哪种重叠方式作用更强 2 共用电子对是否一定在成键原子的正中间 形成共价键的原子一定不显电性吗 1 键和 键 键 键 键原子轨道沿键轴方向 头碰头 重叠 键原子轨道沿键轴方向 肩并肩 重叠 成键原子的原子轨道重叠方式 键原子轨道重叠程度大 键的强度大 键原子轨道重叠程度小 键的强度小 2 极性键和非极性键 相同 不发生偏移 不同 发生偏移 越大 越强 3 配位键 1 形成 由一个原子提供 与另一个接受电子的原子形成的 一对电子 共价键 2 表示 常用 表示配位键 箭头指向 的原子 如的结构式可表示为 但中4个n h键是完全相同的 接受孤电子对 三 共价键的键能与化学反应的反应热1 键能在101kpa 298k条件下 1mol气态ab分子生成 a原子和b原子的过程中所 的能量 称为ab间共价键的键能 2 键长两原子间形成共价键时 间的平均间距 气态 吸收 原子核 3 键能与反应热的关系e1 e2分别表示反应物和生成物的键能若 h 0 则该反应 若 h 0 则该反应 h e1 e2 吸热 放热 放出 吸收 四 原子晶体 概念 所有原子都是通过共价键结合形成的晶体 构成微粒 原子 微粒间相互作用力 共价键 性质及影响因素 1 原子晶体一般有很高的熔点 沸点和很大的硬度 2 键长越大 键能越小 熔点 沸点越低 硬度就越小 实例 1 某些非金属单质 如晶体硼 晶体硅 晶体锗 金刚石等 2 某些非金属化合物 如碳化硅 sic 氮化硅 si3n4 氮化硼 bn 等 3 某些氧化物 如二氧化硅 sio2 等 1 所有共价键均有方向性 分析 因为s轨道是球形对称 故两个s轨道形成的共价键无方向性 如h2中的共价键 2 只要形成共价键就有 键 分析 在共价键的形成过程中 不管两原子如何靠近 总有原子轨道 头碰头 相互重叠 所以共价键的形成过程总有 键形成 3 一般共价键与配位键形成过程完全一样 分析 共用电子对的来源不同 普通共价键的电子对是由成键原子双方提供 而配位键的电子对是由成键原子一方提供 被双方原子共用 4 化学反应中必然伴有能量的变化 分析 化学反应是断旧键成新键的过程 断键吸收能量 成键放出能量 两个过程的能量不同 就产生了反应热 5 二氧化硅晶体中sio2代表一个二氧化硅分子 分析 原子晶体的原子之间全部以共价键结合 形成空间网状结构 晶体中不存在单个分子 如二氧化硅是原子晶体 sio2仅代表它的化学式 表示晶体中硅 氧原子个数比 并不是分子式 一 共价键1 共价键的本质当自旋方向相反的两个单电子相互靠近时 两个电子与两原子核之间的作用使整个体系的能量降低 形成共价键 共用电子对与两个原子核间的电性作用是共价键的本质 2 共价键的特征 1 饱和性 成键过程中 每种元素的原子有几个未成对电子 通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共用电子对 所以在共价分子中 每个原子形成的共价键的数目是一定的 所以共价键具有饱和性 2 方向性 除s轨道是球形对称外 其他的原子轨道在空间都具有一定的伸展方向 在形成共价键时 原子轨道重叠得越多 电子在核间出现的概率越大 体系能量越低 所形成的共价键就越牢固 因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成 所以共价键具有方向性 3 共价键的类型 1 分类 共用电子对数 单键 双键 叁键 共用电子对的偏移程度 极性键 非极性键 原子轨道重叠方式 键 键 2 键与 键的比较 原子轨道重叠方式 沿键轴方向 头碰头 重叠 沿键轴方向 肩并肩 重叠 原子轨道重叠部位 两原子核之间 在键轴处 键轴上方和下方 键轴处为零 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 3 共价键的极性判断的方法 键的极性判断 同种元素a a型为非极性键 不同种元素a b型为极性键 有偏移为极性键无偏移为非极性键 电负性相同 即同种元素为非极性键 电负性不同 即不同种元素为极性键 特别提醒 1 s电子与s电子重叠形成 键时 电子不是只在两核间运动 而是电子在两核间出现的概率增大 2 因s电子是球形的 故s电子和s电子形成 键时 无方向性 两个s电子只能形成 键 不能形成 键 3 两个原子间可以只形成 键 但不能只形成 键 典例1 下列说法不正确的是 a 键比 键重叠程度大 形成的共价键强 所以 键比 键更易断裂b 两个原子间形成共价键时 最多有一个 键 可以有多个 键c 有方向性是共价键共有的特征d n2分子中有一个 键 2个 键 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 共价键有方向性和饱和性 2 分子中由于 键比 键的重叠程度大 因此 键比 键更稳定 解析 选c 方向性和饱和性是共价键的特征 但是并不是所有的共价键都有方向性 比如s s轨道 头碰头 所形成的 键就没有方向性 延伸探究 1 d项中 氮气分子中的三个共价键是如何形成的 提示 n2以3对共用电子把两个氮原子结合在一起 氮原子的外层电子构型为 2s22p3 成键时用的是3个p轨道的未成对电子 而3个p轨道相互重叠 故n2的成键如图 其中 2px 2px形成 键 2py 2py和2pz 2pz形成 键 且此两个 键相互垂直 相同原子形成的 键比 键弱 2 由a项推测乙烯与溴加成时 断裂的碳碳键属于什么共价键 提示 由于 键比 键更稳定 因此碳碳双键在发生加成反应时断裂的是 键 变式备选 2012 常州高二检测 下列化合物中只含有一个 键的是 a 乙炔b 过氧化氢c 乙烯d 氯化氢 解析 选c 两原子间形成的共价单键必定是 键 形成的共价双键中有一个 键和一个 键 形成的共价叁键中有一个 键和两个 键 四组选项的化合物中的化学键用短线表示出来为 二 原子晶体1 结构特点原子晶体是原子间以共价键结合而形成的空间网状结构 晶体中不存在单个分子 共价键的饱和性和方向性分别决定了每个原子周围配位数的多少和键角的大小 所以原子晶体不遵循紧密堆积原则 而是较松散排列的结构 如金刚石晶体中 每个碳原子周围排列的碳原子只能有四个 2 物理性质的特点 1 因为原子晶体中原子间以较强的共价键相结合 熔化时需要很多的能量克服共价键 所以原子晶体的熔 沸点很高 硬度很大 2 因为构成原子晶体的原子最外层电子都成键 结构稳定 键能较大 所以原子晶体一般不导电 难溶于水 3 物理性质的变化规律在结构相似的情况下 原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体的熔点就越高 硬度越大 4 常见的原子晶体 金刚石和sio2 1 金刚石晶体 在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4个碳原子相结合 成为正四面体 晶体中c c c夹角为109 5 最小环上有6个碳原子 晶体中碳原子个数与c c键键数之比为1 4 1 2 2 二氧化硅晶体 在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键 每个氧原子与2个硅原子相结合 故sio2晶体中硅原子与氧原子按1 2的比例组成 最小环上有12个原子 特别提醒 原子晶体是由原子组成的 但由原子组成的晶体不一定是原子晶体 如稀有气体 判断晶体类型不能仅从构成晶体的微粒上看 还要看微粒间的作用力是什么 典例2 晶体硅 si 和金刚砂 sic 都是与金刚石相似的原子晶体 请根据下表中的数据 分析其熔点 硬度的大小与其结构之间的关系 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 键能和键长影响共价键的稳定性 2 原子晶体的熔沸点和硬度的高低均受共价键的影响 解析 在原子晶体里 所有原子都以共价键相互结合 整块晶体是一个三维的共价键网状结构 所以 影响原子晶体的熔点 硬度的主要因素就是共价键的键能大小 键能越大 原子晶体的熔点 硬度越大 而共价键的键能又与键长相关 一般来说 键长越短 键能越大 键长越长 键能越小 答案 键长越短 键能越大 熔点越高 硬度越大 反之 键长越长 键能越小 熔点越低 硬度越小 方法技巧 原子晶体熔沸点高低解题流程原子晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能 键长越短 键能越大 共价键越稳定 物质的熔沸点越高 若没有告知键长或键能数据时 可比较原子半径的大小 一般原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体的熔点就越高 原子半径越小 则化学键的键长越短 化学键就越强 键就越牢固 破坏化学键需要的能量就越大 故晶体的熔点就越高 如 比较金刚石 碳化硅 晶体硅的熔点高低 原