共价键 原子晶体oyf.ppt

1、共价键 原子晶体,第三单元,一、共价键的形成,以氢分子的形成为例：,自旋方向相反的两个电子之间可以形成化学键。,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。,通常哪些元素的原子之间能形成共价键?,氢气分子形成过程的能量变化,从核间距和成键电子的自旋方向来观察能量的变化情况。,1、形成共价键的要点,电子配对原理,最大重叠原理,两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。,两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。,2、共价键的本质,当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向

2、相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子密度增加,体系的能量降低.,3、共价键的特点,（1）饱和性：与离子键不同，共价键具有饱和性。 这是因为只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。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价键，所以在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。,因为S轨道是球形对称的，所以S轨道与S轨道形成的共价键没有方向性。,（2）方向性：,是不是所有的共价键都具有方向性？,问题：,成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成稳定的共价键，由于p ,d,f轨道在空间有不同的伸展方向，即有方

3、向性，因此共价键有方向性。,4、用电子式表示共价键的形成过程,例如用电子式表示共价键HCl、Cl2的形成过程,又如 N2、H2O的形成过程,N2： H2O：,请与离子化合物的形成过程的电子式进行比较,思考：含有共价键的物质是 否一定是共价分子？,写出N2、HF 、F2、乙烯、乙炔的电子式和结构式,拓展视野,共价键理论的发展,路易斯价键理论 现代价键理论（VB法） 分子轨道理论（MO法）,二、共价键的类型,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。结合氮分子的电子式和结构式思考氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的?形成什么类型化学键？,问题探究一： 键和键,氮气的化学性质很不

4、活泼，通常很难与其他物质发生化学反应。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是如何重叠形成共价键的。,问题探究一：键和键,1.键：“头碰头”,X,+,+,ss,X,+,pxs,X,pxpx,形成键的电子 称为电子。,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,叫键.,s-p,键的类型,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、HBr B、NH3 C、F2 D、H2,课堂练习,s-p,s-p,p-p,s-s,2.键：“肩并肩”,+,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

5、重叠形成的共价键,叫键.,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,乙烷： 个键 乙烯： 个键 个键 乙炔： 个键 个键,7,乙烯、乙炔分子中轨道重叠方式示意图,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。,有机物中的共价键,1、C H 是键。,2、CC 是键。,3、C=C 一个键，一个键。,4、 C

6、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。,拓展视野,拓展视野 苯分子中的共价键,请大家看课本P42P43的相应内容。,问题探究二：极性键和非极性键,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？,相同,不发生,相同,不同,发生,不同,3、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，成键原子吸引电子能力的差别越大，即电负性差值越大，共用电子对的偏移程度 ，共价键的极性 。,越大

7、,越大,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。,交流与讨论,1、极性键： 非极性键：,HCl CO H2O,Cl2 N2 H2,2、键的极性由强到弱的顺序：,FH O H NH CH,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？,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+ = NH

8、4+,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。,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。,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,1、按原子轨道的重叠方式可划分为两种键型：键和键 2、按共用电子对是否发生偏移可划分为非极性键和极性键。 3、按提供共用电子对的方式可划分为普通共价键和配位键。,小结：,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

9、 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,课堂练习,2、下列分子中含有非极性键的共价化合物是（ ） A、F2 B、C2H2 C、Na2O2 D、NH3,B,3、在下列物质中: Cl2 NaI H2S CO2 CaCl2 N2 CCl4 Na2O NH3 HBr 含离子键的物质是： 含有共价键的化合物是：,NaI,CaCl2,Na2O,H2S,CO2,CCl4,NH3,HBr,1、非极性键：共用电子对不偏向任何原子的共价键，同种非金属元素的原子形成的共价键。 2、极性键：共用电子对发生偏向的共价键，不同种非金属元素的原子形成的共价键。成键原子的电负型相差越大

10、，键的极性越强。,3、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。,归纳、小结,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。,3、键长：成键两原子间的平均间距。,4、共价键键能与键长的关系： 请认真分析P45 表3-5。,结论： 键长越短，键能越大，共价键越稳定。,（二）、键能与反应过程中能量变化的关系,P45 问题解决 核心问题是如何利用键能来计算反应过程

11、中的能量变化。,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】,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

12、热反应的H为“”，H0；吸热反应的H为“+”， H0。,试利用表的数据进行计算，1 mo1H2分别跟lmolCl2、lmolBr2(蒸气)反应，分别形成2 mo1HCl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？,1、形成2mo1HCl释放能量：2431.8 kJ (436.0kJ+242.7kJ)= 184.9 kJ 形成2 mo1HBr释放能量：2366kJ (436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJ HCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的

13、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。,P46 问题解决,(2)H=2 436kJ/mol+498kJ/mol2(2463) kJ/mol=482kJ/mol,、（1） H = 946kJ/mol+3436kJ/mol 2（3393）kJ/mol= 104kJ/mol,2、H-X的键能分别是： HF = 567kj/mol HCl = 431kj/mol HBr = 366kj/mol HI = 298kj/mol 结论：键能越大，分子的稳定性越强。,四、原子晶体,1、什么叫原子晶体？ 晶体中所有原子都是通过共价键

14、结合的空间网状结构。 2、原子晶体的特点？ 由于共价键键能大，所以原子晶体一般具有很高的熔、沸点和很大的硬度，一般不溶于溶剂。（晶体中无单个分子存在） 3、常见哪些物质属于原子晶体？ 金刚石、单晶硅、碳化硅（金刚砂）、二氧化硅、氮化硼（BN）等。,参看P47 问题解决,原子晶体有何物理特性？,某些原子晶体的熔点和硬度,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 （1）熔点和沸点很高 （2）硬度很大 （3）一般不导电 （4）难溶于一些常见的溶剂,原子晶体的物理特性,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）、晶体锗(

15、Ge)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（ SiO）晶体、Al2O3,金刚石晶体结构模型,金刚石的晶体结构,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,金刚石,金刚石,空间网状结构,键角 10928,空间六元环 （所含原子不共面）,晶体硅,碳化硅,180,10928,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,SiO2晶体结构,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,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？,P47 整理与归