苏教版选修3专题3第3单元共价键 原子晶体课件 (86张).ppt

专题3微粒间作用力与物质性质 第三单元共价键原子晶体 化学键 离子键 共价键 金属键 一 共价键 1 定义 2 成键微粒 3 成键本质 4 成键原因 原子间通过共用电子对所形成的化学键 原子 共用电子对 不稳定要趋于稳定 体系能量降低 5 成键的条件 电负性相同或差值小的原子之间 且成键的原子最外层未达到饱和状态即成键原子有未成对电子 6 存在范围 非金属单质 共价化合物 离子化合物 7 影响共价键强弱的主要因素 键长 成键原子的核间距 一般键长越 键能越 共价键越 分子就越 短 大 牢固 稳定 8 共价化合物 相邻的原子之间只以共价键相连的化合物属于共价化合物 1 共价化合物中只含有共价键2 离子化合物中一定含有离子键 也可能含有共价键 成键原子半径之和 3 含有共价键的物质是否一定是共价分子 元素的电负性相差小于1 7 非金属元素原子之间形成的化学键就是共价键 某些金属与非金属元素原子之间形成的化学键也是共价键 通过学习有关共价键的知识 我们已经知道下列问题答案 1 通常哪些元素的原子之间能形成共价键 2 如何用电子式表示共价分子的形成过程 否 如naoh 4 两个氢原子是如何形成氢分子 问题探究一 2个氢原子一定能形成氢分子吗 v r v 势能r 核间距 r0 v r 0 r0 v 势能r 核间距 r0 v r 0 r0 v 势能r 核间距 r0 v r 0 r0 v 势能r 核间距 v r v 势能r 核间距 教科书p43 成键原子相互接近时 原子轨道发生 自旋方向的电子形成 两原子核间的电子密度 体系的能量 1 共价键形成的本质 重叠 相反 未成对 共用电子对 增加 降低 二 共价键的形成 2 共价键形成的条件 a 有自旋方向相反的未成对电子 电子配对原理 b 原子轨道要实现最大程度的重叠 最大重叠原理 1 相距很远的两个自旋方向相反的h原子相互逐渐接近 在这一过程中体系能量将 a 先变大后变小b 先变小后变大c 逐渐变小d 逐渐增大 b 2 下列不属于共价键的成键因素的是 a 共用电子对在两核间高频率出现b 共用的电子必须配对c 成键后体系能量降低 趋于稳定d 两原子核体积大小要适中 d 课堂练习 3 下列说法正确的是 a 有共价键的化合物一定是共价化合物b 分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物c 由共价键形成的分子一定是共价化合物d 只有非金属原子间才能形成共价键 b bc 5 写出下列物质的电子式 1 br2 2 co2 3 ph3 4 nah 5 na2o2 问题探究二 为什么f o n c与h形成的简单化合物 hf h2o nh3 ch4 中h原子数不等 在成键过程中 每种元素的原子有几个未成对电子通常就只能形成几个共价键 所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的 三 共价键的特点 1 具有饱和性 形成的共价键数 未成对电子数 例如 c 4 n 3 o 2 x 1 h 1 2 具有方向性 p 注 s轨道与s轨道形成的共价键无方向性 在形成共价键时 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会的方向重叠成键 而且原子轨道重叠越多 电子在两核间出现的机会 体系的能量下降也就越多 形成的共价键越 因此 一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出 最大 越多 牢固 方向性 1 头碰头重叠 键 s s 四 共价键的类型 一 键和 键 p s p p 键 原子轨道以 头碰头 方式互相重叠形成的共价键 常见类型 s s s p p p 2 肩并肩重叠 键 电子云镜像对称 键 原子轨道以 肩并肩 方式相互重叠而形成的共价键 键的常见类型有 1 s s 2 s p 2 p p请指出下列分子 键所属类型 a hbrb nh3c f2d h2 课堂练习 s p s p p p s s 问题探究三氮气的化学性质很不活泼 通常很难与其它物质发生化学反应 请你写出氮分子的电子式和结构式 并分析氮分子中氮原子的轨道如何重叠形成化学键 中有一个 键 两个 键 3 键和 键的比较 强度大 不易断裂 强度较小易断裂 共价单键是键 共价双键中一个是键 另一个是键 共价三键中一个是键 另两个为键 乙烷 乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个 键和几个 键组成 问题探究四 乙烷 个 键乙烯 个 键 个 键乙炔 个 键 个 键 7 5 3 1 2 乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图 乙炔分子中轨道重叠方式示意图 问题探究五 请写出乙烯 乙炔与足量溴水发生加成反应的反应方程式 思考 在乙烯 乙炔和溴发生的加成反应中 乙烯 乙炔分子断裂什么类型的共价键 键 苯分子中的大 键 教科书p46 47 拓展视野 共价键理论的发展 p45 问题探究六 根据氢原子和氟原子的核外电子排布 你知道f2和hf分子中形成的共价键有什么不同吗 根据元素电负性的强弱 你能判断f2和hf分子中共用电子对是否发生偏移吗 p p s p 二 极性键和非极性键 1 非极性键 共用电子对不发生偏移的共价键 条件 两个成键原子吸引电子的能力 电负性 一般元素之间形成的共价键为非极性键 相同 相同 相同 2 极性键 共用电子对发生偏移的共价键 条件 两个成键原子吸引电子的能力 电负性 一般元素之间形成的共价键为极性键 不相同 不同 不同种 总结 一般情况下 同种元素的原子之间形成共价键 不同种元素的原子之间形成共价键 非极性 极性 例如 n2noco2h2onh3 请指出下列物质中存在哪些化学键 若为共价键 请指出是极性键还是非极性键 课堂练习 naohna2o2h2o2nh4clc2h6 离子键 极性键 离子键 非极性键 极性键 离子键 极性键 极性键 非极性键 3 在极性共价键中 成键原子吸引电子的能力差别越大 共用电子对的偏移程度 共价键的极性 越大 越大 请比较下列极性键的极性强弱 f h o h n h c h 思考 在hf和hcl中 共用电子对的偏移程度是否相同 1 下列分子中含有非极性键的共价化合物是 a f2b c2h2c na2o2d nh3e c2h6f h2o2g co2 bef 2 关于乙醇分子的说法正确的是 a 分子中共含有8个极性键b 分子中不含非极性键c 分子中只含 键d 分子中含有1个 键 c 课堂练习 问题探究七 在水溶液中 nh3能与h 结合生成nh4 请用电子式表示nh3形成过程以及nh3和h 形成nh4 的过程并讨论nh3和h 是如何形成nh4 的 思考 氨分子中各原子均达稳定结构 为什么还能与氢离子结合 h 氮原子有孤对电子 氢离子有空轨道 共用电子对全部由氮原子提供 三 配位键 由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成共价键 这样的共价键称为配位键 成键要求 一个原子提供孤对电子 另一个原子有空轨道 两者形成配位键 配位键的表示方法 1 电子式 2 结构式 箭头发自提供电子对的原子 指向接受电子对的原子 在nh4 中 4个n h键是完全相同的 拓展 1 h 在水溶液中容易与h2o结合成为h3o 请分析h3o 中的化学键 2 请分析h2so4 h3po4中化学键 3 请分析alcl3中化学键 极性键 单键双键叁键 1 按成键方式分 2 按共用电子对有无偏移分 3 按两原子间的共用电子对的数目分 2 一种特殊的共价键 配位键 键 头碰头重叠 键 肩并肩重叠 非极性键 1 定义 1 共价键的类型 3 配位键的存在 2 配位键的成键条件 小结 非极性键 极性键与配位键的比较 非极性键 极性键 配位键 共用电子对不发生偏移 共用电子对偏向一方原子 共用电子对由一方提供 相同非金属元素原子的电子配对成键 不同元素原子的电子配对成键 一方原子有孤电子对 另一方原子有价层空轨道 h2 hcl nh4 五 共价键的键参数 1 键长 两个成键原子的核间平均距离 原子间形成共价键 原子轨道发生重叠 原子轨道重叠程度越大 两原子核的平均间距 键长 越短 2 键能 在101kpa 298k条件下 1mol气态ab分子生成气态a原子和b原子的过程所吸收的能量 称为ab间共价键的键能 如 在101kpa 298k条件下 1mol气态h2生成气态h原子的过程所吸收的能量为436kj 则h h键的键能为 共价键的键能用来衡量共价键牢固程度 共价键键能越大表示该共价键越 即越被破坏 436kj mol 1 牢固 不容易 教科书p49表3 5 原子间形成共价键 原子轨道发生重叠 原子轨道重叠程度越大 两原子核的平均间距 键长越短 共价键的键能 越大 阅读 1 n2 o2 f2与h2的反应能力依次增强 从键能的角度应如何理解这一化学事实 从表3 5数据可知 n h键 o h键与h f键的键能依次増大 意味着形成这些键时放出的能量依次增大 化学键越来越稳定 所以n2 o2 f2与h2的反应能力依次增强 一般情况下 分子的键长越短 键能越大 该分子越稳定 2 通过上述例子 你认为键长 键能对分子的化学性质有什么影响 思考 化学反应的本质 旧键的断裂和新键的生成 大于 小于 吸热反应 放热反应 吸收能量放出能量 吸收能量放出能量 吸收的能量 放出的能量 即 h 183kj mol 总结 h 反应物的总键能 生成物的总键能 反应物总键能 生成物总键能 436 243 679 kj mol 2 431 862 kj mol 故放出热量183kj mol 教科书p50 2 h 2 436kj mol 498kj mol 2 2 463 kj mol 482kj mol 1 h 946kj mol 3 436kj mol 2 3 393 kj mol 104kj mol 2 根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性hfhclhbrhi 1 根据表3 5中的数据 计算下列化学反应中的能量变化 h 1 n2 g 3h2 g 2nh3 g 2 2h2 g o2 g 2h2o g 3 键角 在原子数超过2的分子中 两个共价键之间的夹角称为键角 104 5ov型 109o28 正四面体型 107o18 三角锥型 180o直线型 金属键 离子键和共价键的比较 静电作用 共用电子对 静电作用 无 无 既有方向性又有饱和性 金属元素的原子半径和单位体积内自由电子数目 阴 阳离子的电荷数和核间距 键长 成键电子数等 教科书p51 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程 化学键的键能是形成 或拆开 lmol化学键时释放 或吸收 的能量 已知白磷和p4o6的分子结构如图所示 现提供以下化学键的键能 kj mol p p 198 p o 360 o o 498 则反应p4 白磷 3o2 p4o6的反应热 h为 a 一1638kj molb 1638kj molc 一126kkj mold 126kj mol 白磷p4o6 a 课堂练习 金刚石具有很高的熔 沸点和很大的硬度 你能结合金刚石晶体的结构示意图解释其中的原因吗 由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价键结合的 而共价键的键能大 如c c键的键能为348kj mol 1 所以金刚石晶体熔 沸点很高 硬度很大 教科书p50 相邻间通过结合而成的具有结构的晶体 2 组成微粒 3 微粒间作用力 1 定义 共价键 空间网状 原子 原子 共价键 五 原子晶体 4 原子晶体的特点 晶体中单个分子存在 化学式只代表 没有 原子个数之比 熔 沸点 硬度 溶于一般溶剂 导电 很高 很大 难 不 一 基本概念 5 影响原子晶体熔沸点 硬度大小的因素 共价键的强弱 键长的大小 一般键长越小 键能越 原子晶体的熔沸点越 硬度越 高 大 大 二 常见的原子晶体及其结构 某些非金属单质 金刚石 c 晶体硅 si 晶体硼 b 等某些非金属化合物 碳化硅 sic 晶体 氮化硼 bn 晶体某些氧化物 二氧化硅 sio2 晶体 109 28 共价键 金刚石 c 金刚石晶胞 109 28 共价键 金刚石晶胞 正四面体 金刚石的晶体结构模型 最小环为六元环 8 1 8 6 1 2 4 8 1 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个 2 在金刚石晶体中每个碳原子形成共价键 3 在金刚石晶体中最小碳环由碳原子来组成 4 每个碳原子为个六元环所共用 每个c c键为个六元环所共用 5 在金刚石晶体中碳原子个数与c c共价键个数之比是 6 在金刚石晶胞中占有的碳原子数 4个 1 2 6个 4 8个 6 12 1 金刚石的晶体结构 109 28 si o 共价键 2 二氧化硅的晶体结构 1 在sio2晶体中 每个硅原子与个氧原子结合 每个氧原子与个硅原子结合 在sio2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 2 在sio2晶体中 每个硅原子形成个共价键 每个氧原子形成个共价键 3 在sio2晶体中 最小环为元环 2 1 2 4 4 2 1 4 1 2 12 4 每个十二元环中平均含有硅原子 6 1 12 1 2 硅原子个数与si o共价键个数之是 氧原子个数与si o共价键个数之比是 每个十二元环中平均含有si o键 12 1 6 2 2 二氧化硅的晶体结构 3 石墨的晶体结构 石墨晶体是层状结构 在每一层内 碳原子排成六边形 每个碳原子都与其他3个碳原子以共价键结合 形成平面的网状结构 在层与层之间 是以分子间作用力相结合的 由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合 使石墨的熔点很高 但由于层与层之间的分子间作用力较弱 容易滑动 使石墨的硬度很小 像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体 1 层状结构 最小碳环为平面正六边形 即为六元环 在同一平面上 2 每个碳原子为个六元环所共有 每个c c键为个六元环所共有 3 每个六元环中平均含有碳原子 6 1 3 2 每个六元环中平均含有c c键 6 1 2 3 即碳原子数 c c键键数 2 3 3 石墨的晶体结构 3 2 金刚石与石墨的比较 正四面体空间网状 正六边形平面层状 共价键 共价键与范德华力 6个原子不同面 6个原子同面 4 3 6 1 6 1 6 1 2 3 6 1 12 1 2 6 1 3 2 仔细观察如下示意图后 回答下列问题 金刚石与石墨的熔点均很高 那么二者熔点是否相同 为什么 若不相同 哪个更高一些 教科书p51 1 晶体硅 si 金刚砂 sic 都是与金刚石相似的原子晶体 请根据表3 6中数据分析其熔点 硬度的大小与其结构之间的关系 键长 c cc si si si 所以熔点 硬度 金刚石 sic si 结构相似的原子晶体 成键的原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体熔点越高 硬度越大 晶体类型离子晶体金属晶体原子晶体 离子键金属键共价键 原子 少数很高或很低 nacl cscl 微粒 结合力 熔沸点 典型实例 三种晶体的比较 金刚石 cu al 很高 较高 离子 金属阳离子和自由电子 解释 结构相似的原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体熔点越高金刚石 硅 锗 1 怎样从原子结