共價(jià)鍵原子晶體

第三單元

共價(jià)鍵原子晶體共價(jià)鍵（復(fù)習(xí)）共價(jià)鍵1、定義：2、成鍵微粒：3、成鍵本質(zhì)：4、成鍵元素：原子之間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的強(qiáng)烈的相互作用。原子原子間通過(guò)共用電子對(duì)所產(chǎn)生的強(qiáng)烈的相互作用。一般非金屬之間部分金屬與非金屬之間5、存在范圍：6、表示方法：非金屬單質(zhì)(H2、O2、Cl2)、共價(jià)化合物(NH3、CH4

、H2O)、離子化合物(NaOH、NH4Cl、Na2O2)（1）電子式：（2）結(jié)構(gòu)式：

H-HH-ClNN7、成鍵原因：不穩(wěn)定要趨于穩(wěn)定；體系能量降低共價(jià)鍵的形成兩個(gè)氫原子如何形成氫分子?原子軌道填滿電子，且電子自旋相反，體系能量最低，最穩(wěn)定。vr0V：勢(shì)能

r：核間距兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近r0vr0r0V：勢(shì)能r：核間距r0vr0r0V：勢(shì)能

r：核間距r0vr0r0V：勢(shì)能

r：核間距vr0V：勢(shì)能

r：核間距

兩個(gè)核外電子自旋方向相同的氫原子靠近氫氣分子形成過(guò)程的能量變化

相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子相互逐漸接近,在這一過(guò)程中體系能量將先變小后變大，成鍵后能量達(dá)到最低，形成穩(wěn)定的氫氣分子。兩個(gè)自旋方向相同的電子不能配對(duì)成鍵。從核間距和成鍵電子的自旋方向來(lái)觀察能量的變化情況。形成共價(jià)鍵的要點(diǎn)

電子配對(duì)原理

最大重疊原理兩原子各自提供1個(gè)自旋方向相反的電子彼此配對(duì)。兩個(gè)原子軌道重疊部分越大，兩核間的電子密度越大，形成的共價(jià)鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。1、共價(jià)鍵的形成條件A、兩原子電負(fù)性

或

。B、一般成鍵原子有

電子。且自旋方向

.C、成鍵原子的原子軌道在空間

。一、共價(jià)鍵的形成相同之差小于1.7未成對(duì)重疊相反2、共價(jià)鍵的本質(zhì)（44頁(yè)）

成鍵原子相互接近時(shí)，原子軌道發(fā)生

，自旋方向

的

電子形成

，兩原子核間的電子密度

，體系的能量

。重疊相反未成對(duì)共用電子對(duì)增加降低3、共價(jià)鍵的特征（1）具有飽和性在成鍵過(guò)程中,每種元素的原子有幾個(gè)未成對(duì)電子通常就只能形成幾個(gè)共價(jià)鍵，所以在共價(jià)分子中每個(gè)原子形成共價(jià)鍵數(shù)目是一定的。形成的共價(jià)鍵數(shù)

未成對(duì)電子數(shù)（2）具有方向性

在形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價(jià)鍵越牢固。因此，一個(gè)原子與周圍的原子形成的共價(jià)鍵就表現(xiàn)出方向性。因?yàn)镾軌道是球形對(duì)稱的，所以S軌道與S軌道形成的共價(jià)鍵沒(méi)有方向性。是不是所有的共價(jià)鍵都具有方向性？問(wèn)題：二、共價(jià)鍵的類型

S軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價(jià)鍵的4種重疊方式1、按原子軌道重疊方式分H·+H·H:H相互靠攏s—sσ鍵（1）σ鍵——頭碰頭重疊p—p

σ鍵+Cl·+·ClCl

Cl··························H·+·ClHCl··············p—sσ鍵

原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價(jià)鍵（2）π鍵：σ鍵的類型π鍵的類型s—s(σ鍵)p—p

(σ鍵)s—p(σ鍵)p—p

(π鍵)p—p(π鍵)氮分子中原子軌道重疊方式示意圖【歸納】σ鍵與π鍵的對(duì)比σ鍵π鍵重疊方式重疊方向重疊形狀牢固程度成鍵規(guī)律

“頭碰頭”“肩并肩”沿鍵軸的方向與軌道對(duì)稱軸相互平行的方向軸對(duì)稱鏡面對(duì)稱重疊程度較大，比較牢固重疊程度較小，較易斷裂共價(jià)單鍵為σ鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵，另一個(gè)是π鍵。共價(jià)叁鍵由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵組成。

乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵組成？問(wèn)題解決乙烷：

個(gè)σ鍵乙烯：

個(gè)σ鍵

個(gè)π鍵乙炔：

個(gè)σ鍵

個(gè)π鍵75132拓展視野苯分子中的共價(jià)鍵請(qǐng)大家看課本P46~P47的相應(yīng)內(nèi)容。你知道嗎？1.根據(jù)氫原子和氟原子的核外電子排布，你知道F2和HF分子中形成的共價(jià)鍵有什么不同嗎？2.根據(jù)電負(fù)性的強(qiáng)弱，你能判斷F2和HF分子中的共用電子對(duì)是否發(fā)生偏移嗎？

（1）非極性鍵：

兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

），共用電子對(duì)

偏移的共價(jià)鍵相同

不發(fā)生相同不同

發(fā)生不同（2）極性鍵：

兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

），共用電子對(duì)

偏移的共價(jià)鍵一般情況下，兩個(gè)成鍵原子間的電負(fù)性差值越大，形成的共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)2、按鍵的極性分

氨分子中各原子均達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為什么還能與氫離子結(jié)合？47頁(yè)1、2

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH－N

→HH

H

氮原子有孤對(duì)電子，氫離子有空軌道。H+＋→

﹕HNH

﹕﹕

﹕H

H＋＋或配位鍵

由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子對(duì)的原子形成共價(jià)鍵，這樣的共價(jià)鍵成為配位鍵銨根離子和水合氫離子等是通過(guò)配位鍵形成的。

﹕HO

﹕﹕

﹕H＋H+→

﹕HOH

﹕﹕

﹕H＋3、從提供電子的角度——本節(jié)總結(jié)：離子鍵→離子化合物極性鍵非極性鍵配位鍵共價(jià)分子單質(zhì)化合物化學(xué)鍵共價(jià)鍵成鍵方式鍵的極性σ鍵π鍵三、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱2、共價(jià)鍵的鍵能用來(lái)衡量共價(jià)鍵牢固程度，共價(jià)鍵鍵能越大表示該共價(jià)鍵越牢固，即越不容易被破壞。1、共價(jià)鍵的鍵能：在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子的過(guò)程所吸收的能量，稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能。3、鍵長(zhǎng)：成鍵兩原子間的平均間距。4、共價(jià)鍵鍵能與鍵長(zhǎng)的關(guān)系：請(qǐng)認(rèn)真分析P49表3-5。結(jié)論：鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，形成的物質(zhì)越穩(wěn)定5、鍵能與反應(yīng)過(guò)程中能量變化的關(guān)系P49問(wèn)題解決核心問(wèn)題是如何利用鍵能來(lái)計(jì)算反應(yīng)過(guò)程中的能量變化?！鱄=E反應(yīng)物斷鍵吸收的能量-E產(chǎn)物成鍵放出的能量放熱反應(yīng)：反應(yīng)物的鍵能總和<生成物的鍵能總和；吸熱反應(yīng)：反應(yīng)物的鍵能總和>生成物的鍵能總和。放熱反應(yīng)的△H為“－”，△H＜0；吸熱反應(yīng)的△H為“+”，△H＞0。試?yán)帽恚场档臄?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，1mo1H2分別跟lmolCl2、lmolBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一個(gè)反應(yīng)釋放的能量更多?如何用計(jì)算的結(jié)果說(shuō)明氯化氫分子和溴化氫分子哪個(gè)更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？思考：鍵長(zhǎng)、鍵能對(duì)分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響？1、形成2mo1HCl釋放能量：2×431.8kJ－(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr釋放能量：2×366kJ－(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl釋放能量比HBr釋放能量多,因而生成的HCl更穩(wěn)定,即HBr更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì).

解釋因此，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，鍵越易斷裂，化學(xué)性質(zhì)越活潑。P50問(wèn)題解決(2)△H=2×436kJ/mol+498kJ/mol－2×(2×463)kJ/mol=－482kJ/mol１、（1）△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol－

2×（3×393）kJ/mol=－104kJ/mol2、H---X的鍵能分別是：

H—F=567kJ/molH—Cl=431kJ/molH—Br=366kJ/molH—I=298kJ/mol結(jié)論：鍵能越大，分子的穩(wěn)定性越強(qiáng)。3、留為作業(yè)原子晶體

金剛石具有很高的熔、沸點(diǎn)和很大的硬度。你能結(jié)合金剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖解釋其中的原因嗎？由于金剛石晶體中所有原子都是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合的，而共價(jià)鍵的鍵能大，如C－C鍵的鍵能為348kJ·mol-1。所以金剛石晶體熔、沸點(diǎn)很高，硬度很大。一.

原子晶體相鄰

間通過(guò)

結(jié)合而成的具有

結(jié)構(gòu)的晶體2、組成微粒:3、微粒間作用力:知識(shí)回顧1、定義：共價(jià)鍵空間網(wǎng)狀原子原子共價(jià)鍵常見(jiàn)的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：

金剛石（C）、晶體硅(Si)、晶體硼（B）等某些非金屬化合物：

碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體、二氧化硅（SiO2）晶體4、原子晶體的特點(diǎn)①、晶體中

單個(gè)分子存在；化學(xué)式只代表

。沒(méi)有原子個(gè)數(shù)之比②、熔、沸點(diǎn)

；硬度

；

溶于一般溶劑；

導(dǎo)電。很高很大難不5、影響原子晶體熔沸點(diǎn)、硬度大小的因素：共價(jià)鍵的強(qiáng)弱鍵長(zhǎng)的大小一般形成共價(jià)鍵的兩原子半徑越小鍵長(zhǎng)越短，鍵能越

，原子晶體的熔沸點(diǎn)越

，硬度越

。大高大正四面體金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型最小環(huán)為六元環(huán)在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù):8×1/8+6×1/2+4=81．在金剛石晶體中每個(gè)碳原子周圍緊鄰的碳原子有

個(gè)2．在金剛石晶體中每個(gè)碳原子平均形成

共價(jià)鍵3.在金剛石晶體中最小碳環(huán)由

碳原子來(lái)組成4.每個(gè)碳原子連接

個(gè)六元環(huán),每個(gè)C-C鍵由

個(gè)六元環(huán)共用。

5．在金剛石晶體中碳原子個(gè)數(shù)與C－C共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是

６.在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)

.

2個(gè)1︰26個(gè)48個(gè)612小結(jié)：180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)1.在SiO2晶體中，每個(gè)硅原子與

個(gè)氧原子結(jié)合；每個(gè)氧原子與

個(gè)硅原子結(jié)合；在SiO2晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是

。2.在SiO2晶體中，每個(gè)硅原子形成

個(gè)共價(jià)鍵；每個(gè)氧原子形成

個(gè)共價(jià)鍵；3.1mol二氧化硅中Si－O共價(jià)鍵數(shù)目是

；21：24424NA124.在SiO2

晶體中，最小環(huán)為

元環(huán).小結(jié)：5.每個(gè)十二元環(huán)中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

每個(gè)十二元環(huán)中平均含有Si－O鍵=12×1/6=2

小結(jié)：每個(gè)十二元環(huán)中平均含有氧原子

=6×1/6=1

晶體硼柱硼原石金剛砂立方氮化硼P47整理與歸納化學(xué)鍵成鍵本質(zhì)鍵的方向性和飽和性影響鍵強(qiáng)弱的因素金屬鍵金屬離子和自由電子間的靜電作用沒(méi)有方向性和飽和性金屬原子半徑和價(jià)電子數(shù)離子鍵陰陽(yáng)離子間的靜電作用沒(méi)有方向性和飽和性離子半徑和離子電荷數(shù)共價(jià)鍵成鍵原子軌道的最大重疊有方向性和飽和性鍵長(zhǎng)幾種類型化學(xué)鍵的比較整理與歸納晶體比較和判斷晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體離子鍵范德華力共價(jià)鍵離子分子原子較高較低很高NaCl、CsCl干冰金剛石微粒結(jié)合力熔沸點(diǎn)典型實(shí)例三種晶體的比較課堂練習(xí)題1.下列不存在化學(xué)鍵的晶體是（）A.硝酸鉀B.干冰C.石墨D.固體氬2.不是分子晶體的是（）A.碘B.水C.硫酸銨D.干冰3.晶體中的一個(gè)微粒周圍有6個(gè)微粒，這種晶體是（）A.金剛石B.石墨C.干冰D.氯化鈉DCD石墨的晶體結(jié)構(gòu)模型石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個(gè)碳原子都與其他3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在層與層之間，是以分子間作用力相結(jié)合的。由于同一層的碳原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，使石墨的熔點(diǎn)很高。但由于層與層之間的分子間作用力較弱，容易滑動(dòng)，使石墨的硬度很小。像石墨這樣的晶體一般稱為過(guò)渡型晶體或混合型晶體。(1)層狀結(jié)構(gòu),最小碳環(huán)為平面正六邊形,即為六元環(huán)(在同一平面上)。

(2)每個(gè)碳原子為3個(gè)六元環(huán)所共有,每個(gè)C-C鍵為2個(gè)六元環(huán)所共有。

(3)每個(gè)六元環(huán)中平均含有碳原子=6×1/3=2

每個(gè)六元環(huán)中平均含有C-C鍵=6×1/2=3

即碳原子數(shù):C-C鍵鍵數(shù)=2:3