第三單元共價(jià)鍵原子晶體

2/6/2023第二單元共價(jià)鍵原子晶體專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)共價(jià)鍵的形成vr0V：勢能

r：核間距兩個(gè)核外電子自旋方向相反的氫原子靠近r0vr0r0V：勢能r：核間距r0vr0r0V：勢能r：核間距r0vr0r0V：勢能r：核間距vr0V：勢能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程的能量變化從核間距和成鍵電子的自旋方向來觀察能量的變化情況。

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,在這一過程中體系能量將先變小后變大電子配對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。兩個(gè)原子軌道重疊部分越大，兩核間電子的概率密度越大，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2、共價(jià)鍵的形成本質(zhì)重疊相反未成對共用電子對增加降低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

，兩原子核間的電子云密度

，體系的能量

。教科書

P44

1.根據(jù)H2分子的形成過程，討論F2分子和HF分子是怎么形成的2.為什么N、O、F與H形成簡單的化合物(NH3、H2O、HF)中H原子數(shù)不等？3、共價(jià)鍵的特征（1）具有飽和性在成鍵過程中,每種元素的原子有幾個(gè)未成對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)

未成對電子數(shù)（2）具有方向性p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（s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵無方向性，例外）。1.相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)自旋方向相反的H原子相互逐漸接近,在這一過程中體系能量將()A.先變大后變小B.先變小后變大C.逐漸變小D.逐漸增大練習(xí)B2.下列不屬于共價(jià)鍵的成鍵因素的是()Ａ.共用電子對在兩核間高頻率出現(xiàn)Ｂ.共用的電子必須配對Ｃ.成鍵后體系能量降低，趨于穩(wěn)定Ｄ.兩原子核體積大小要適中Ｄ練習(xí)共價(jià)鍵的類型氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，通常難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。請你寫出氮分子的電子式和結(jié)構(gòu)式，分析氮分子中氮原子的原子軌道是如何重疊形成共價(jià)鍵的，并與同學(xué)交流討論。zzyyxσNNπzπy氮分子中原子軌道重疊方式示意圖（1）頭碰頭重疊——σ鍵相互靠攏H·+H·H:Hs軌道—s軌道S軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價(jià)鍵的幾種重疊方式1.σ鍵和π鍵px—px+Cl·+·ClCl

Cl··························H·+·ClHCl··············px—s（2）π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+|XpZ—pZ+|+|+|+|+|+|+|ZZσ鍵的類型π鍵的類型s—s(σ鍵)px—px(σ鍵)s—px(σ鍵)pz—pz(π鍵)py—py(π鍵)小結(jié)：σ鍵與π鍵的比較

σ鍵

π鍵

重疊方式與單鍵、雙鍵、三鍵的關(guān)系牢固程度“頭碰頭”重疊肩并肩重疊單鍵是σ鍵，雙鍵、三鍵中只有一個(gè)是σ鍵單鍵不可能是π鍵，雙鍵中有一個(gè)、三鍵中有兩個(gè)是π鍵重疊程度較大，比較牢固重疊程度較小，較易斷裂教科書P42請寫出乙烯、乙炔與溴發(fā)生加成反應(yīng)的反應(yīng)方程式。并思考：在乙烯、乙炔和溴發(fā)生的加成反應(yīng)中，乙烯、乙炔分子斷裂什么類型的共價(jià)鍵？乙烯分子中原子軌道重疊方式示意圖乙炔分子中軌道重疊方式示意圖有機(jī)物中的共價(jià)鍵1、C–H是σ鍵。2、C—C是σ鍵。3、C=C一個(gè)σ鍵，一個(gè)π鍵。4、C≡Ｃ一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵。乙烯、乙炔分子中C-Cσ鍵比較穩(wěn)定不容易斷裂，π鍵比較容易斷裂。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請指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些類型的共價(jià)鍵，分別有幾個(gè)σ鍵，幾個(gè)π鍵？

苯分子中的大π鍵

73教科書P431.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)元素電負(fù)性的強(qiáng)弱，你能判斷F2和HF分子中共用電子對是否發(fā)生便移嗎？(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

偏移的共價(jià)鍵相同不發(fā)生相同(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

偏移的共價(jià)鍵不同發(fā)生不同2.極性鍵和非極性鍵氯氯鍵非極性鍵氫氯鍵極性鍵(3)一般情況下，同種元素的原子之間形成

共價(jià)鍵，不同種元素的原子之間形成

共價(jià)鍵。非極性極性(4)在極性共價(jià)鍵中，成鍵原子吸引電子能的差別越大，共用電子對的偏移程度

，共價(jià)鍵的極性

。越大越大練習(xí)1.下列分子中含有非極性鍵的共價(jià)化合物是（）A.F2B.C2H2C.Na2O2D.NH3E.C2H6F.H2O2G.CO2B.E.F2.關(guān)于乙醇分子的說法正確的是（）A.分子中共含有8個(gè)極性鍵B.分子中不含非極性鍵C.分子中只含σ鍵D.分子中含有1個(gè)π鍵C在水溶液中，NH3能與H+結(jié)合生成NH4＋請用電子式表示Ｎ和Ｈ形成NH３的過程并討論NH３和H＋是如何形成NH4+的教科書P44

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？

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH+

氮原子有孤對電子，氫離子有空軌道。＋→

﹕HNH

﹕﹕

﹕H

H＋或H－N

→HH

H＋

共用電子對全部由氮原子提供。寫出氨分子的電子式和結(jié)構(gòu)式。

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH﹣N

H

H配位鍵由一個(gè)原子提供孤對電子，另一個(gè)原子提供空軌道形成的共價(jià)鍵稱配位鍵。氨根離子與水合氫離子等是通過配位鍵形成的。H

﹕

﹕HO

﹕﹕＋H+＋H

﹕

﹕HO

﹕﹕H

配位鍵用“→”表示，箭頭指向接受孤對電子的原子。如：H[HNH]+H銨根離子中的四個(gè)氮?dú)滏I完全一樣(鍵長、鍵能相同)非極性鍵、極性鍵與配位鍵的比較共價(jià)鍵鍵型特點(diǎn)形成條件示例非極性鍵極性鍵配位鍵共用電子對不發(fā)生偏移共用電子對偏向一方原子共用電子對由一方提供相同非金屬元素原子的電子配對成鍵不同非金屬元素原子的電子配對成鍵一方原子有孤電子對，另一方原子有價(jià)層空軌道H2HClNH4+共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱1.鍵能和鍵長(1)鍵能的定義：在101kPa、298K條件下。1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程所吸收的能量，稱為AB鍵共價(jià)鍵得鍵能。如在101kPa、298K條件下。1mol氣態(tài)H2生成氣態(tài)H原子的過程所吸收的能量為436kJ，則H－H鍵的鍵能為436kJ·mol-1

共價(jià)鍵的鍵能用來衡量共價(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。(2)鍵長：兩原子核間的平均間距原子間形成共價(jià)鍵，原子軌道發(fā)生重疊。原子軌道重疊程度越大，共價(jià)鍵的鍵能越大，兩原子核的平均間距—鍵長越短。教科書P45表3-5請結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析：1.影響共價(jià)鍵強(qiáng)弱的因素2共價(jià)鍵強(qiáng)弱與分子穩(wěn)定性的關(guān)系1.影響共價(jià)鍵鍵能的主要因素2．鍵能大小與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：對結(jié)構(gòu)相似的分子，鍵長越短，鍵能越大，一般含該鍵的分子越穩(wěn)定。（1）一般情況下，成鍵電子數(shù)越多，鍵長越短，形成的共價(jià)鍵越牢固，鍵能越大.（2）在成鍵電子數(shù)相同，鍵長相近時(shí)，鍵的極性越大，鍵能越大.小結(jié)：（１）如果反應(yīng)物的鍵能總和<生成物的鍵能總和，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反之，反應(yīng)物的鍵能總和>生成物的鍵能總和則為吸熱反應(yīng)2.鍵能與化學(xué)反應(yīng)中的ΔH關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生舊化學(xué)鍵斷開和新化學(xué)鍵形成化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì):①反應(yīng)熱應(yīng)該為斷開舊化學(xué)鍵（拆開反應(yīng)物→原子）所需要吸收的能量與形成新化學(xué)鍵（原子重新組合成反應(yīng)生成物）所放出能量的差值。舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之為放熱反應(yīng)。②由于反應(yīng)后放出的熱量使反應(yīng)本身的能量降低，故規(guī)定△H為“—”，則由鍵能求反應(yīng)熱的公式為△H=反應(yīng)物的鍵能總和—

生成物的鍵能總和。

△H=生成物的總能量—反應(yīng)物的總能量。③放熱反應(yīng)的△H為“—”，△H＜0；吸熱反應(yīng)的△H為“+”，△H＞0。④反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵的強(qiáng)弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。利用鍵能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的ΔHP46(2)△H=2×436kJ/mol+498kJ/mol－2×(2×463)kJ/mol=－482kJ/mol

（1）△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol－2×（3×393）kJ/mol=－104kJ/mol2.根據(jù)鹵化氫鍵能的數(shù)據(jù)解釋鹵化氫分子的穩(wěn)定性HF

HCl

HBr

HI1.根據(jù)表3-5中的數(shù)據(jù),計(jì)算下列化學(xué)反應(yīng)中的能量變化ΔH。(1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)>>>原子晶體一.原子晶體相鄰

間通過

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:知識回顧1、定義：共價(jià)鍵空間網(wǎng)狀原子原子共價(jià)鍵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)弱鍵長的大小一般鍵長越小，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)碳原子形成

共價(jià)鍵3.在金剛石晶體中最小碳環(huán)由

碳原子來組成4.每個(gè)碳原子可形成

個(gè)六元環(huán),每個(gè)C-C鍵可以形成

個(gè)六元環(huán)。

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)

4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.在SiO2

晶體中，最小環(huán)為

元環(huán)。21：24421：41：2124.每個(gè)十二元環(huán)中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

硅原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之是

；氧原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是

。每個(gè)十二元環(huán)中平均含有Si－O鍵=12×1/6=2

小結(jié)：石墨的晶體結(jié)