专题3共价键原子晶体

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1、第三单元 共价键 原子晶体,专题3 微粒间作用力和物质性质,在人们所接触的物质中，无论是自然界存在的，还是科学家合成的，大多数是含有共价键的物质。生命活动中不可缺少的物质（如氧气、水、糖类、蛋白质、维生素等），各种性能优异的有机高分子材料，一般都含有共价键。共价键是一种重要的化学键。,共价键,1、定义：,2、成键本质：,原子间通过共用电子对所形成的的化学键。,共用电子对,知识回顾,3、成键元素：,非金属元素之间以及少数金属 与非金属元素（如AlCl3）之间,4、存在共价键的物质：,非金属单质 共价化合物 离子化合物,a、电子式：,b、结构式 ：,5、共价键的表示方法,6、共价键表示分子的形成过

2、程,2H,问题探究一,1、两个原子为什么要成键？2、是否所有的非金属单质中都存在共价键？3、 两个氢原子一定能形成氢气分子吗？,降低体系能量， 由不稳定趋于稳定,稀有气体中没有,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,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,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,两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间（核间距 R0为74 pm）形成一个电子概率密度较大的区域，系统能量降为最低，形成稳定的氢分子,H2分子

3、的能量与核间距的关系,一、共价键的形成条件,1、有自旋方向相反的未成对电子；,2、原子轨道要实现最大程度的重叠。,二、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,问题探究二,解释为什么N、O、F原子与氢原子形成的简单化合物分别为NH3、H2O和HF，H原子数不等？,三、共价键的特点,1、有饱和性,一般：形成的共价键数 = 未成对电子数,原子轨道沿核间连线方向进行的重叠(头碰头) 键,2、有方向性,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

4、型:A、HBr B、NH3 C、F2 D、H2,课堂练习,s-p,s-p,p-p,s-s,*s与s轨道重叠形成的共价键无方向性,原子轨道在核间连线两侧垂直方向进行的重叠 (肩并肩) 键,已知键可吸收紫外线，含键物质可做护肤品。请问下列物质中哪些是含有键的分子 （ ）A. CO B. CH4 C. CO2 D. C2H2,课堂练习,CD,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,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）,1、下列说法正确的是（ ）,A

5、、含有离子键的化合物一定是离子晶体 B、含有共价键的化合物不一定是共价化合物，但是共价化合物只能含有共价键 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 E、离子键、共价键、金属键和氢键都是化学键,AB,课堂练习,2、相距很远的两个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,巩固练习,B,巩固练习,3、下列不属于共价键的成键因素的是 （ ） 、共用电子对在两核间高频率出现 、共用的电子必须配对 、成键后体系能量降低，趋于稳定 、两原子核体积大小要适中,3-3-2 共价键的类型,复习回顾,1、共

6、价键的形成条件,a、有自旋相反的未成对电子,b、原子轨道要最大程度的重叠,2、共价键的形成本质3、共价键的特征,：有饱和性和方向性,成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向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，即形成共价键,写出N2、HF 、F2、乙烯、乙炔的电子式和结构式,1、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,2、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成？,乙烯：个键 个键,5,1,乙炔：个键 个键,3,

7、2,3、回忆乙烯、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？为什么？,都断键，因为形成键时电子云重叠程度要比形成键时大得多，所以，碳原子与碳原子之间形成的键比键牢固，在化学反应中，键易断裂,1、结合F2和HF的电子式，依据元素电负性的强弱，你能判断F2和HF中的共用电子对是否发生偏移？,问题探究二：,极性键和非极性键,一、极性键和非极性键,1、非极性键,两成键原子吸引电子能力相同，共用电子对不发生偏移的共价键,2、极性键,两成键原子吸引电子能力不同，共用电子对发生偏移的共价键,2、信息提示：一般情况下，两个成键原子间的电负性

8、差值越大，两个成键原子间形成的共价键的极性越强。根据信息，将C-H、N-H、O-H、F-H键按键的极性由强到弱排序：-,1、请指出下列分子中存在的共价键中，哪些是极性键，哪些是非极性键？ O2CH4CON2NH3H2O非极性键： ； 极性键： ；,H2O2,A-B,A-A,F-HO-HN-HC-H,在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+，请用电子式表示和形成NH3的过程并讨论NH3和H+是如何形成NH4+的？,问题探究三：,+,配位键,二、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，这样的共价键称为配位键,孤对电子,有空轨道,2、表示方法,用箭头“”指向接

9、受孤对电子对的原子,1、定义,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式 .,键, 头碰头,键, 肩并肩,按成键的方式分,按键有无极性分,极性键, AB,非极性键, AA,配位键,用“”表示,1、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,课堂练习,2、关于苯分子的说法正确的是（ ） A、分子中共含有6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,AD,课堂练习,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

10、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。,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P49 表3-5。,结论： 键长越短，键能越大，共价键越稳定。,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。,（二）、键能与反应过程中能量变化的关系,P49 问题解决,反应物,生成物,反应物,生成物,反应热和键能的关系,化学反应的过程就是折开反应物的化学键，形成生成物的化学键的过程拆开化学键要消耗能量，形成化学键会放出能量。如果旧键

11、断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，即反应物的键能总和生成物的键能总和则为吸热反应。,放热反应的H为负值，H0；吸热反应的H为正值， H0。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。 提醒：反应热H =生成物的总能量反应物的总能量。（正好与上面相反）,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。,P50 问题解决,(2)H=2 436kJ/mol+498kJ/mol2(2463) kJ/mol=482kJ/mol,、（1）H = 946kJ/mol+3436kJ/mol2（3393）kJ/mol= 104kJ/mol,2、H-X的键能分别是：H

12、F = 567kj/molHCl = 431kj/molHBr = 366kj/molHI = 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。 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。,金刚石晶体结构模型,SiO2晶体结构,P51 问题解决,结论：原子晶体中原子间的键长越短，键能越大，晶体的熔点越高，硬度越大。,P51 整理与归纳,几种类型化学

13、键的比较,整理与归纳 晶体比较和判断,晶体类型 离子晶体 分子晶体 原子晶体,离子键 范德华力 共价键,离子 分子 原子,较高 较低 很高,NaCl、CsCl 干冰 金刚石,微粒,结合力,熔沸点,典型实例,三种晶体的比较,阴阳离子,原子,分子,金属阳离子 和自由电子,离子键,共价键,分子间 作用力,金属键,较硬,很硬,较小,较高,很高,较低,一般较大部分小,一般较大部分小,氯化钠 氯化铯,金刚石 石英,干冰 白磷,所有金属,晶体比较和判断,课堂练习题,下列不存在化学键的晶体是： A.硝酸钾 B.干冰 C.石墨 D.固体氩 不是分子晶体的是： A.碘 B.水 C. 硫酸铵 D.干冰 晶体中的一个

14、微粒周围有6个微粒，这种晶体是： A.金刚石 B.石墨 C.干冰 D.氯化钠,D,C,D,C,BC,C,石墨,石墨为什么很软？ 石墨的熔沸点为什么很高？ 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。,石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。,开拓思考题,仔细观察左边的示意图后，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，哪种更高一些？,等电子原理,1.原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理,2.等电子体的判断和利用 判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的 分子为 等电子体 运用：利用等电子体的性质相似，空间构型相 同，可运用来预测分子空间的构型和性质,CO分子和N2分子的某些性质,等电子原理：,原子总数相同、价电子总数相同的分子具有 相似的化学键特征，它们的许多性质是相近 的,如图可以看出，每个硅原子周围有四条边，而每条边又被6个环所共有，同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的，因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为（4*6）/2=12,