共价键原子晶体(上课)ppt课件

第三单元共价键、原子晶体,1,共价键1、定义：2、成键微粒：3、成键本质：4、成键元素：5、存在范围：6、表示方法：,原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。,原子,原子间通过共用电子对所产生的强烈的相互作用。,一般非金属之间部分金属与非金属之间,非金属单质(H2、O2)、共价化合物(NH3、CH4、H2O)、离子化合物(NaOH、NH4Cl),电子式、结构式,不稳定要趋于稳定；体系能量降低,7、成键原因：,2,a、电子式：,b、结构式：,共价键的表示方法,3,共价键的形成,交流与讨论：两个氢原子如何形成氢分子?（1）氢原子电子排布式：（2）基态氢原子轨道表示式：（3）原子之间形成共价键的原因：原子轨道填满电子，且电子自旋相反，体系能量最低，最稳定。,4,v,r,0,V：势能r：核间距,两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近,5,r0,v,r,0,r0,V：势能r：核间距,6,r0,v,r,0,r0,V：势能r：核间距,7,r0,v,r,0,r0,V：势能r：核间距,8,v,r,0,V：势能r：核间距,两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近,9,氢气分子形成过程的能量变化,相距很远的两个核外电子自旋方向相反的氢原子相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将先变小后变大，成键后能量达到最低，形成稳定的氢气分子。两个自旋方向相同的电子不能配对成键。,从核间距和成键电子的自旋方向来观察能量的变化情况。,10,1、共价键的形成条件,A、两原子电负性或。,B、一般成键原子有电子，且自旋方向相反,C、成键原子的原子轨道在空间。,一、共价键的形成,相同,之差小于1.7,未成对,重叠,11,2、共价键的本质,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。,重叠,相反,未成对,共用电子对,增加,降低,12,3、共价键的特征,（1）具有饱和性在成键过程中,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。,13,（2）具有方向性,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最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性（s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。,14,4、共价键的类型键和键,S轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式,15,（1）头碰头重叠键,16,ps键,17,pp键,+,18,19,（2）键：,原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键,20,+,I,X,Z,Z,pZpZ,形成键的电子称为电子。,原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠形成的共价键,叫键.,21,键的类型,键的类型,ss(键),pp(键),sp(键),pp(键),pp(键),22,键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(3)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,23,氮分子中原子轨道重叠方式示意图,24,【归纳】键与键的对比,“头碰头”,“肩并肩”,沿键轴的方向,与轨道对称轴相互平行的方向,轴对称,镜面对称,重叠程度较大，比较牢固,重叠程度较小，较易断裂,共价单键为键；共价双键中有一个键，另一个是键。共价三键由一个键和两个键组成。,25,乙烷：个键乙烯：个键个键乙炔：个键个键,7,26,乙烯分子中轨道重叠方式示意图,27,乙炔分子中轨道重叠方式示意图,28,问题探究,请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。并思考：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？,键的重叠程度小于键，所以键不如键稳定。,29,有机物中的共价键,1、CH是键。,2、CC是键。,3、C=C一个键，一个键。,4、C一个键，两个键。,乙烯、乙炔分子中C-C键比较稳定不容易断裂，键比较容易断裂。,30,拓展视野,31,拓展视野苯分子中的共价键,请大家看课本P46P47的相应内容。,32,相同,不发生,相同,不同,发生,不同,按键的极性分：极性键与非极性键,一般情况下，两个成键原子间的电负性差值越大，形成的共价键的极性越强,33,34,35,练习：1、指出Cl2、HCl、CO、N2、H2O、H2等分子中存在的共价键，并说明哪些是极性键，哪些是非极性键。2、根据电负性大小，将C-H、N-H、O-H和F-H键按极性由强到弱的顺序排列。,36,交流与讨论,1、极性键：非极性键：,HClCOH2O,Cl2N2H2,2、键的极性由强到弱的顺序：,FHOHNHCH,37,问题探究三：配位键,在水溶液中，NH3能与H+结合生成请用电子式表示和形成的过程并讨论和是如何形成4+的？,38,写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。,氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。,NH3+HCl=NH4Cl,NH3+H+=NH4+,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+,或,共用电子对全部由氮原子提供。,39,配位键,铵根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。,H+,由一个原子提供一对电子与另一个接受电子对的原子形成共价键，这样的共价键称为配位键。,40,在铵根离子中，四个NH键的键长、键能、键角均相等，表现的化学性质也完全相同。所以铵根离子通常用下式表示：,H+,或,41,1、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,42,课堂练习,2、下列分子中含有非极性键的共价化合物是（）A、F2B、C2H2C、Na2O2D、NH3,B,43,三、共价键的键能与化学反应热,2、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牢固，即越不容易被破坏。,1、共价键的键能：在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和气态B原子的过程所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。,44,3、键长：成键两原子间的平均间距。,45,4、共价键键能与键长的关系：请认真分析P49表3-5。,结论：键长越短，键能越大，共价键越稳定。,46,47,（二）、键能与反应过程中能量变化的关系,P49问题解决核心问题是如何利用键能来计算反应过程中的能量变化。,48,已知：HH：键能为436kJ/mol,ClCl键能为243kJ/mol,HCl键能为431kJ/mol。通过计算确定反应：H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热。,拆开化学键要消耗能量，形成化学键会放出能量。,化学反应的过程就是拆开反应物的化学键，形成生成物的化学键的过程。,如果反应物的键能总和生成物的键能总和，则为吸热反应。,【解题回顾】,49,结论：由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规定H为“”，则由键能求反应热的公式为H总=H反应物H生成物H反应物、H生成物分别代表反应物、生成物键能总和。,反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。,放热反应的H为“”，H0；吸热反应的H为“+”，H0。,50,试利用表的数据进行计算，1mo1H2分别跟lmolCl2、lmolBr2(蒸气)反应，分别形成2mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？,思考：键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,51,1、形成2mo1HCl释放能量：2431.8kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr释放能量：2366kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质.,解释,因此、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。,52,P50问题解决,(2)H=2436kJ/mol+498kJ/mol2(2463)kJ/mol=482kJ/mol,、（1）H=946kJ/mol+3436kJ/mol2（3393）kJ/mol=104kJ/mol,53,2、H-X的键能分别是：HF=567kj/molHCl=431kj/molHBr=366kj/molHI=298kj/mol结论：键能越大，分子的稳定性越强。,54,二、原子晶体,55,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CC键的键能为348kJmol-1。所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度很大。,56,二.原子晶体,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:,知识回顾,1、定义：,共价键,空间网状,原子,原子,共价键,57,常见的原子晶体,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,58,4、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,59,5、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,一般形成共价键的两原子半径越小键长越小，键能越，原子晶体的熔沸点越，硬度越。,大,高,大,60,正四面体,金刚石的晶体结构模型,最小环为六元环,81/8+61/2+4=8,61,1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在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是5.在金刚石晶胞中占有的碳原子数,4个,12,6个,4,8个,小结：,62,180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅的晶体结构,63,SiO2晶体结构,64,1.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,=61/12=1/2,硅原子个数与SiO共价键个数之是；氧原子个数与SiO共价键个数之比是。,每个十二元环中平均含有SiO键,=121/6=2,小结：,65,SiO2,根据SiO2的结构计算Si、O的原子个数比为。,1molSiO2晶体中含有Si-O键的数目为_。,4NA,1:2,SiO2空间结构中最小的环含有_个原子。,12,66,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碳化硅晶体硅,交流与讨论,1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？,2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？,67,石墨的晶体结构模型,68,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。,69,(1)层状结构,最小碳环为平面正六边形,即为六元