共价键-原子晶体PPT课件

【复习】离子晶体,1.定义：由和通过_结合而成的晶体叫做离子晶体。2.构成微粒：_。3.相互作用：。4.影响晶格能的因素有哪些？5.属于离子晶体的物质有哪些？,阴离子,阳离子,离子键,阴、阳离子,离子键,离子带电荷越多、离子半径越小，则晶格能越大，离子键越强，熔沸点越高，硬度越大。,强碱、活泼金属氧化物、绝大部分盐类属于离子晶体,1,-,6物理性质：（1）晶体不导电，在熔融状态或水溶液中导电，不存在单个分子（2）具有较高的熔、沸点（3）硬度较大（4）大多数离子晶体易溶于水，难溶于有机溶剂。,2,-,NaCl晶胞结构示意图,3,-,1.每个Na+同时吸引个Cl-，每个Cl-同时吸引个Na+，而Na+数目与Cl-数目之比为化学式为。,2.根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有Na+，有个Cl-,3.在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有个,6,1:1,NaCl,4,4,12,6,4,-,CsCl晶胞结构示意图,CsCl晶体结构示意图,5,-,1.每个Cs+同时吸引个Cl-，每个Cl-同时吸引个Cs+，而Cs+数目与Cl-数目之为化学式为.,2.在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有个.,8,8,1:1,CsCl,6,6,-,CaF2晶胞结构示意图,Ca2+的配位数为，F-的配位数为。,8,4,7,-,第三单元共价键原子晶体,8,-,一、共价键,1.定义：,2.成键微粒：,3.成键本质：,原子间通过共用电子对所形成的化学键。,共用电子对,【复习旧知】,电负性相同或差值小的非金属原子或部分金属原子与非金属原子,4.存在范围：,非金属单质共价化合物某些离子化合物,【思考】含有共价键的物质一定是共价分子吗？,9,-,5.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,共价化合物：之间相连的化合物属于共价化合物。（如二氧化碳、水、甲烷等）,相邻的原子,只以共价键,10,-,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,【思考】两个氢原子如何形成氢分子?,11,-,r0,v,r,0,r0,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,12,-,r0,v,r,0,r0,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,13,-,v,r,0,两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近,V：势能r：核间距,14,-,H2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,15,-,1.共价键的形成本质,重叠,相反,未成对,共用电子对,增加,降低,成键原子相互接近时，原子轨道发生，自旋方向的电子形成，两原子核间的电子云密度，体系的能量。,二、共价键的形成,16,-,教科书P44,1.根据H2分子的形成过程，讨论F2分子和HF分子是怎么形成的？,2.为什么N.O.F与H形成简单的化合物(NH3、H2O、HF)中H原子数不等？,17,-,2.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。,18,-,(2)具有方向性,p,19,-,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）,20,-,(1)“头碰头”重叠键,s轨道s轨道,1.按轨道的重叠方式分：键和键,三、共价键的类型,21,-,S轨道p轨道,22,-,p轨道p轨道,+,23,-,(2)“肩并肩”重叠键,24,-,N2分子形成（原子轨道重叠方式示意图）,N原子,N原子,25,-,键,键,键：“头碰头”,键：“肩并肩”,26,-,键的类型,键的类型,pzpz(键),pypy(键),27,-,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。,28,-,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。,29,-,乙烷：个键乙烯：个键个键乙炔：个键个键,7,30,-,7,3,31,-,苯分子中的大键,32,-,氯氯键非极性键,氢氯键极性键,33,-,(1)非极性键,两个成键原子吸引电子的能力(电负性)，共用电子对偏移的共价键。,相同,不发生,相同,(2)极性键,两个成键原子吸引电子的能力(电负性)，共用电子对偏移的共价键。,不同,发生,不同,2.按共用电子对的偏移程度分,34,-,1.一般情况下，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,2.在极性共价键中，成键原子吸引电子能力的差别越大，共用电子对的偏移程度，共价键的极性。,越强,越大,【注意】,【练习】完成教材P47交流与讨论,35,-,H+NH3=NH4+,形成配位键,3.配位键,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，这类共价键成为配位键.,N原子有孤对电子，H+有空轨道。,36,-,37,-,四、共价键的键能与化学反应热,1.键能和键长,键能的定义：在101kPa、298K条件下。1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子过程所吸收的能量，称为AB键共价键的键能。,共价键键能越大，表示该共价键越牢固，即越不容易被破坏。,原子轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距键长越短。,(2)键长：两原子核间的平均间距,38,-,39,-,1.影响共价键键能的主要因素,2键能大小与分子稳定性的关系：对结构相似的分子，键长越短，键能越大，一般含该键的分子越稳定。,一般情况下，键长越短，形成的共价键越牢固，键能越大.,小结,40,-,放热反应H为“-”，H0；吸热反应H为“+”，H0。,H=反应物键能之和-生成物键能之和,化学反应的实质:,旧化学键的断裂和新化学键的形成,三、共价键的键能与化学反应热,41,-,白磷(P4)为正四面体形分子，如图一所示，4个磷原子位于正四面体的四个顶点上，白磷与氧气反应生成P4O10，结构如图二所示，回答下列问题：(1)分子中PP键属于_(填“极性键”或“非极性键”)。(2)1mol白磷分子中有_molPP键。(3)P4O10中磷氧之间形成的化学键类型有_。(4)现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP198；PO360；O=O498；P=O585。试根据这些数据，计算化学反应P4(白磷g)5O2(g)=P4O10(g)的反应热。,非极性键,6,极性键、配位键,H2982kJmol1,42,-,1.影响共价键强弱的主要因素,一般键长越，键能越，共价键越，分子就越。,短,大,强,稳定,2.共价键的特征,(1)具有饱和性,(2)具有方向性,43,-,a.键,b.键,pzpz(键),3.共价键的类型,（1）按轨道的重叠方式分,44,-,a.非极性键b.极性键,(2)按共用电子对的偏移程度分,【注意】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。,极性,非极性,(3)按共用电子对的数目分a.单键b.双键c.叁键,45,-,4.配位键:一种特殊的共价键,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，这类共价键成为配位键.,形成条件：一个原子有孤电子对，另一个原子有空轨道。,46,-,【练习】课本P521、2、4、7,47,-,原子晶体,48,-,四、原子晶体,金刚石,1.概念：相邻原子间均以较强共价键相结合而形成空间网状结构的晶体。,2.构成原子晶体的微粒:,3.微粒之间的作用力:,原子,共价键,49,-,4.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）某些化合物：二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）、氮化硅（Si3N4）、氮化铝（AlN）,50,-,6.影响原子晶体熔沸点、硬度的主要因素结构相似的原子晶体，原子半径越，键长越，键能越，晶体熔、沸点越高，硬度越大。,5.原子晶体的主要性质熔点和沸点、硬度、一般不导电且，难溶于一些常见的溶剂。,高,大,小,短,大,51,-,碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是A.B.C.D.,A,练习,原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度越大。,52,-,10928,共价键,金刚石的晶体结构示意图,7.结构特征,53,-,54,-,180,10928,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,55,-,几种类型的化学键的比较:课本P51表3-7,56,-,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,有的很高,有的很低,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,原子,几种类型的化学键的比较:课本P51表3-7,57,-,【问题探讨】（1）在金刚石晶体中,每个C与多少个C成键？（2）形成怎样的空间结构？（3）最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？（4）键角是多少度？,（5）金刚石晶体中，C原子个数与CC键数之比为多少？（6）12克金刚石中CC键数为多少NA？(7)一个金刚石晶胞中含几个碳原子？,4个,正四面体,6个,不在,10928,10928,1:2,2NA,8,每个碳原子被多少个六元环共用，一个碳碳单键被多少个六元环共用,12,6,58,-,问题探讨:,思考1：SiO2晶体中每个硅原子紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子紧邻的硅原子有多少个？SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？思考2：SiO2晶体中每个硅原子有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与SiO共价键个数之比是多少？氧原子个数与SiO共价键个数之比是多少？思考3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?,4,2,4,1:2,2,1:4,1:2,12,59,-,在金刚石晶体中，最小的环为，每个C原子为个环共用每根键为个环共用,二氧化硅晶体中，最小环为元环，每个Si原子为个最小环共用，每个O原子为个最小环共用。每个最小环平均拥有_个硅原子、_个氧原子；,4、结构特征,6元环,12,6,12,12,6,0.5,1,60,-,教科书P51,晶体硅（Si）、金刚沙（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:CCCSiSiSi,所以熔点、硬度:金刚石SiCSi,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。,61,-,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？,62,-,石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子