第三单元共价键原子晶体

第三单元共价键原子晶体第一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四2.共价键的成键微粒：原子1.共价键的定义：原子间通过共用电子对所形成的的化学键。我们已经了解的共价键的概念：3.共价键的存在：非金属单质共价化合物离子化合物共价化合物：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。如二氧化碳、水、甲烷等。第二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四学生活动1：写出下列分子的电子式和结构式

分子式电子式结构式分子式电子式结构式H2H2SN2CaF2NaOHCS2以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？?思考学以致用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，也可能含有共价键第三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四通过学习有关共价键的知识，你知道下列问题的答案吗？为什么氢分子是双原子分子而氦分子却是单原子分子呢？通过哪些元素的原子之间能形成共价键？如何用电子式表示共价分子的形成过程？含有共价键的物质是否一定是共价分子？第四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四共价键的形成第五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四问题探究：2个氢原子一定能形成氢分子吗？第六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近第七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四vr0V：势能r：核间距第八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四r0vr0r0V：势能r：核间距第九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四r0vr0r0V：势能r：核间距第十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四r0vr0r0V：势能r：核间距第十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近第十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四vr0V：势能r：核间距第十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1、共价键的形成（1）有自旋方向相反的未成对电子（2）原子轨道要实现最大限度的重叠第十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四2、共价键的形成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第十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四交流与讨论金属键、离子键不具有饱和性和方向性，共价键是否也没有饱和性和方向性?阅读教材P44，根据N、O、F原子的轨道表示式，解释为什么它们与H原子形成的简单化合物分别为NH3、H2O和HF。第十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四N、O、F的电子排布式和轨道表示式1s

2s

2p1s

2s

2p1s

2s

2p第十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四NH3H2ONH1sOH2s2p1s2s2p共价键有饱和性！H2OFH1s2s2p第十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四3、共价键的特征（1）具有饱和性形成的共价键数

=

未成对电子数在成键原子中，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。第十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四回忆：你已经知道原子中各种电子云的形状和伸展方向？第二十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四（2）具有方向性p第二十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四原因：①成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成稳定的共价键。②由于p,d,f轨道在空间有不同的伸展方向，即有方向性，因此共价键有方向性。(2)方向性第二十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四小结：共价键的形成条件共价键的本质共价键的特征第二十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1、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课堂练习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第二十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四3、下列微粒中原子最外层电子数均为8的是：PCl5NF3CO2BF3

4、写出下列物质的电子式。Br2CO2PH3NaHNa2O2第二十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四共价键的类型第二十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四Xs-s原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键。σ键：思考：H2分子中H的原子轨道是如何重叠形成共价键的?第二十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四Xs-pxσ键思考：HCl中H和Cl的原子轨道是如何重叠形成共价键的？第二十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四Xpx-px+σ键思考：Cl2分子中Cl的原子轨道是如何重叠形成共价键的?第二十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1.σ键：“头碰头”X++s—sX++-px—s+--+Xpx—px形成σ键的电子称为σ电子。原子轨道沿核间连线重叠(即头碰头方式)形成的共价键,叫σ键.第三十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四zzyyx思考：N2分子中N的原子轨道是如何重叠形成共价键的?第三十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四π键：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。XpZ＿pZZ

Z

第三十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四第三十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四

2.π键：“肩并肩”+I+IXZZpZ—pZ原子轨道在核间连线两侧进行重叠(即采用肩并肩)方式形成的共价键,叫π键.第三十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1、σ键：“头碰头”

π键：“肩并肩”二、共价键的类型第三十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四σ键的成键特点：1)沿两核间的连线方向“头碰头”重叠成键2)σ键可以沿键轴旋转3)σ键较稳定，存在于一切共价键中。因而只含有σ键的化合物性质是比较稳定的(烷烃)2、σ键与π键的成键特点1)在核间连线两侧以“肩并肩”重叠成键；2)π键不能自由旋转3)电子云重叠程度不及σ键，较活泼；4)必须与σ键共存π键的成键特点:第三十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四一般说来，单键是σ键，

双键一般是σ+π键，

叁键则是σ+2π键，所以在分子中，σ键是基础，且任何两个原子之间只能形成一个σ键。第三十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四有机物中的共价键C-H是σ键。C-C是σ键。C=C一个σ键，一个π键。C≡Ｃ一个σ键，两个π键。乙烯、乙炔性质

，容易发生

。不稳定加成反应第三十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图第三十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四乙炔分子中轨道重叠方式示意图第四十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四乙烷：

个σ键；乙烯：

个σ键

个π键；乙炔：

个σ键

个π键75132第四十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四第四十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1.σ键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p，请指出下列分子σ键所属类型:A.HFB.NH3

C.F2

D.H2

E.O2s-ps-pp-ps-sp-p第四十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四2.极性键和非极性键什么是非极性键？什么是极性键？极性键的强弱与共用电子对地偏向程度的关系是什么？第四十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四(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

发生不同第四十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四氯氯键非极性键氢氯键非极性键第四十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四一般情况下，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4、在极性共价键中，成键元素的电负性差值越大，共用电子对的偏移程度

，共价键的极性

。越大越大非金属氢化物中键的极性最强的是

。氢氟键第四十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四练习1.下列分子中含有非极性键的共价化合物是（）A.F2B.C2H2C.Na2O2D.NH3E.CH3COONaF.C2H6G.H2O2H.CO2第四十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四2.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σ键D.分子中含有1个π键C练习第四十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四3.下列物质分子中无π键的是（）A.N2B.O2C.Cl2D.C2H4C练习第五十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4＋请用电子式表示Ｎ和Ｈ形成NH３的过程并讨论NH３和H＋是如何形成NH4+的第五十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四3.配位键由一个原子提供一对电子(孤对电子),另一个原子(有空的原子轨道)接受孤对电子形成共价键，这样的共价键称为配位键。配位键用“→”表示，箭头指向接受孤对电子的原子。如：H[HNH]+H铵根离子中的四个氮氢键完全一样(键长、键能相同)第五十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四小结：

极性键单键双键三键（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σ键：头碰头重叠π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）配位键的成键条件第五十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四非极性键、极性键与配位键的比较共价键键型特点形成条件示例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非金属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第五十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四6.已知水电离成为氢氧根离子和水合氢离子，试写出阳离子的结构。H[HO]+H练习第五十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四共价键的键能与化学反应热第五十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四问题：2008年北京奥运会中使用以氢氧燃料电池为动力的汽车；神州6号发射用的是偏二甲肼作燃料；乙炔在纯氧中燃烧温度可达3000℃。这说明物质中蕴藏着什么呢？实验表明，气态氢原子形成1molH2

要释放出436kJ的能量。如果要使1molH2分解为2molH原子，你认为是吸收能量还是放出能量？第五十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四键能和键长1．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原子的过程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。2．键长：两原子核间的平均间距如在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436kJ·mol-1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，共价键的键能越大，两原子核的平均间距—键长越短。第五十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四教科书P45表3-5请结合表中数据分析：1.影响共价键强弱的因素2共价键强弱与分子稳定性的关系第五十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四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。（1）一般情况下，成键电子数越多，键长越短，形成的共价键越牢固，键能越大.（2）在成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大.小结：第六十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四教科书P45第六十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四（1）反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物→原子）所需要吸收的能量与形成新化学键（原子重新组合成反应生成物）所放出能量的差值。旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为放热反应。（2）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=反应物的键能总和—生成物的键能总和。

△H=生成物的总能量—反应物的总能量。（3）放热反应的△H为“—”，△H＜0；吸热反应的△H为“+”，△H＞0。（4）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。3.利用键能计算化学反应中的ΔH第六十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四金属键、离子键和共价键的比较化学键类型成键本质键的方向性和饱和性影响键的强弱的因素金属键离子键共价键静电作用共用电子对电性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、极性第六十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四教科书P46第六十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1．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?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?练习从表3-6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。

第六十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四3.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：198P—O：360O＝O：498，则反应P4(白磷)+3O2＝P4O6的反应热△H为()A．一1638kJ/mol

B．+1638kJ/mol

C．一126kkJ/molD．+126kJ/mol

白磷P4O6练习A第六十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四原子晶体第六十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四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？第六十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四讨论小结：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。第六十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四原子晶体概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。金刚石第七十页，共八十三页，编辑于2023年，星期四109º28´共价键金刚石的晶体结构金刚石晶胞第七十一页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1：在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？2：在金刚石晶体中每个碳原子形成几个共价键？3：在金刚石晶体中碳原子个数与C－C共价键个数之比是多少？4:

在金刚石晶体中最小碳环由几个碳原子来组成?5.在金刚石晶胞中占有的碳原子数？问题：4个1：26个4个8个第七十二页，共八十三页，编辑于2023年，星期四180º109º28´SiO共价键二氧化硅的晶体结构第七十三页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1.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；硅原子个数与Si－O共价键个数之比是

；氧原子个数与Si－O共价键个数之比是

。3.在SiO2

晶体中，最小环为

元环。问题：21：24421：41：212第七十四页，共八十三页，编辑于2023年，星期四教科书P47第七十五页，共八十三页，编辑于2023年，星期四原子晶体的物理特性在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的熔点和沸点高硬度大一般不导电且难溶于一些常见的溶剂第七十六页，共八十三页，编辑于2023年，星期四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、Al2O3第七十七页，共八十三页，编辑于2023年，星期四解释：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？第七十八页，共八十三页，编辑于2023年，星期四1.2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是 ()A.晶体中C、O原子个数比为1∶2 B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大C.晶体中C—O—C键角为180°D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构C练习第七十九页，共八十三页，编辑于2023年，星期四2.氮化