共價鍵原子晶體課件

專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第三單元共價鍵原子晶體化學(xué)鍵離子鍵共價鍵金屬鍵一、共價鍵1、定義：2、成鍵微粒：3、成鍵本質(zhì)：4、成鍵原因：原子間通過共用電子對所形成的化學(xué)鍵原子共用電子對不穩(wěn)定要趨于穩(wěn)定；體系能量降低5、成鍵的條件：

電負(fù)性相同或差值小的原子之間,且成鍵的原子最外層未達(dá)到飽和狀態(tài)即成鍵原子有未成對電子6、存在范圍：非金屬單質(zhì)、共價化合物、離子化合物7、影響共價鍵強(qiáng)弱的主要因素：鍵長（成鍵原子的核間距）一般鍵長越

，鍵能越

，共價鍵越

，分子就越

。短大牢固穩(wěn)定8、共價化合物：相鄰的原子之間只以共價鍵相連的化合物屬于共價化合物。1、共價化合物中只含有共價鍵2、離子化合物中一定含有離子鍵，也可能含有共價鍵3、含有共價鍵的物質(zhì)是否一定是共價分子？元素的電負(fù)性相差小于1.7。非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵就是共價鍵。某些金屬與非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵也是共價鍵。通過學(xué)習(xí)有關(guān)共價鍵的知識，我們已經(jīng)知道下列問題答案：1、通常哪些元素的原子之間能形成共價鍵？2、如何用電子式表示共價分子的形成過程？H·+·ClHCl··············否。如NaOH4、兩個氫原子是如何形成氫分子?問題探究一2個氫原子一定能形成氫分子嗎？兩個核外電子自旋方向相反的氫原子兩個核外電子自旋方向相同的氫原子↑↑↑↓vrV：勢能

r：核間距r0vr0r0V：勢能r：核間距r0vr0r0V：勢能

r：核間距r0vr0r0V：勢能

r：核間距vrV：勢能

r：核間距教科書

P43

成鍵原子相互接近時，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

。1、共價鍵形成的本質(zhì)重疊相反未成對共用電子對增加降低二、共價鍵的形成2、共價鍵形成的條件A、有自旋方向相反的未成對電子

－電子配對原理B、原子軌道要實(shí)現(xiàn)最大程度的重疊

－最大重疊原理1、相距很遠(yuǎn)的兩個自旋方向相反的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B2、下列不屬于共價鍵的成鍵因素的是()

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課堂練習(xí)4、下列微粒中原子最外層電子數(shù)均為8的是()A.PCl5B.NF3C.CO2D.BF33、下列說法正確的是()A.有共價鍵的化合物一定是共價化合物B.分子中只有共價鍵的化合物一定是共價化合物C.由共價鍵形成的分子一定是共價化合物D.只有非金屬原子間才能形成共價鍵BBC5、

寫出下列物質(zhì)的電子式（1）Br2（2）CO2

（3）PH3（4）NaH（5）Na2O2問題探究二為什么F、O、N、C與H形成的簡單化合物(HF

、H2O、NH3、CH4)中H原子數(shù)不等？

在成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子通常就只能形成幾個共價鍵，所以在共價分子中每個原子形成共價鍵數(shù)目是一定的。三、共價鍵的特點(diǎn)1、具有飽和性形成的共價鍵數(shù)=未成對電子數(shù)例如：C－4、N－3、O－2、X－1、H－1（2）具有方向性p注：s軌道與s軌道形成的共價鍵無方向性在形成共價鍵時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會

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

，體系的能量下降也就越多，形成的共價鍵越

。因此，一個原子與周圍的原子形成的共價鍵就表現(xiàn)出

。最大越多牢固方向性1、頭碰頭重疊—σ鍵相互靠攏H·+H·H:Hs—s四、共價鍵的類型（一）σ鍵和π鍵H·+·Cl

HCl··············p—sp—p+Cl·+·Cl

Cl

Cl··························

σ鍵：原子軌道以“頭碰頭”方式互相重疊形成的共價鍵常見類型：s-s

、s-p

、p-p2、肩并肩重疊—π鍵電子云鏡像對稱π鍵：原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊而形成的共價鍵

σ鍵的常見類型有(1)s-s(2)s-p(2)p-p請指出下列分子σ鍵所屬類型:A、HBr

B、NH3

C、F2

D、H2課堂練習(xí)s-ps-pp-ps-s問題探究三

氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，通常很難與其它物質(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，并分析氮分子中氮原子的軌道如何重疊形成化學(xué)鍵？zzyyxσNNπzπy中有一個σ

鍵，兩個π鍵3、σ鍵和π鍵的比較σ鍵π鍵成鍵方向電子云形狀牢固程度成鍵判斷規(guī)律“頭碰頭”“肩并肩”軸對稱鏡像對稱強(qiáng)度大，不易斷裂強(qiáng)度較小易斷裂共價單鍵是

鍵，共價雙鍵中一個是

鍵，另一個是

鍵，共價三鍵中一個是

鍵，另兩個為

鍵σσπσπ乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵組成？問題探究四乙烷：

個σ鍵乙烯：

個σ鍵、

個π鍵乙炔：

個σ鍵、

個π鍵75312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問題探究五

請寫出乙烯、乙炔與足量溴水發(fā)生加成反應(yīng)的反應(yīng)方程式。BrBrCCHHHHHHCHCH+Br–BrBrBrHBrCHCBr+2Br–Br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鍵？π鍵

苯分子中的大π鍵教科書P46-47拓展視野共價鍵理論的發(fā)展(P45)路易斯價鍵理論現(xiàn)代價鍵理論（VB法）分子軌道理論（MO法）問題探究六根據(jù)氫原子和氟原子的核外電子排布，你知道F2和HF分子中形成的共價鍵有什么不同嗎？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)生偏移嗎？

p-p、s-p（二）極性鍵和非極性鍵1、非極性鍵：共用電子對不發(fā)生偏移的共價鍵條件：

兩個成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

）一般

元素之間形成的共價鍵為非極性鍵相同相同相同2、極性鍵：共用電子對發(fā)生偏移的共價鍵條件：

兩個成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

）一般

元素之間形成的共價鍵為極性鍵不相同不同不同種總結(jié)：

一般情況下，同種元素的原子之間形成

共價鍵，不同種元素的原子之間形成

共價鍵。非極性極性例如：N2NOCO2H2ONH3非極性極性

請指出下列物質(zhì)中存在哪些化學(xué)鍵，若為共價鍵，請指出是極性鍵還是非極性鍵？課堂練習(xí)NaOHNa2O2H2O2NH4ClC2H6離子鍵、極性鍵離子鍵、非極性鍵極性鍵離子鍵、極性鍵極性鍵、非極性鍵3、在極性共價鍵中，成鍵原子吸引電子的能力差別越大，共用電子對的偏移程度

，共價鍵的極性

。越大越大請比較下列極性鍵的極性強(qiáng)弱：

F－H、O－H、N－H、C－H思考：在HF和HCl中，共用電子對的偏移程度是否相同？1、下列分子中含有非極性鍵的共價化合物是（）A.F2B.C2H2C.Na2O2D.NH3E.C2H6F.H2O2G.CO2BEF2、關(guān)于乙醇分子的說法正確的是（）

A.分子中共含有8個極性鍵

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π鍵C課堂練習(xí)問題探究七在水溶液中，NH3能與H+結(jié)合生成NH4+。請用電子式表示NH3形成過程以及NH3和H+形成NH4+的過程并討論NH3和H+是如何形成NH4+

的？思考：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？H+

氮原子有孤對電子，氫離子有空軌道+→﹕HNH﹕﹕﹕HH＋

共用電子對全部由氮原子提供﹕HN﹕﹕﹕HH（三）配位鍵由一個原子提供一對電子與另一個接受電子的原子形成共價鍵，這樣的共價鍵稱為配位鍵成鍵要求：一個原子提供孤對電子，另一個原子有空軌道，兩者形成配位鍵配位鍵的表示方法：

（1）電子式（2）結(jié)構(gòu)式箭頭發(fā)自提供電子對的原子，指向接受電子對的原子在NH4+中，4個N－H鍵是完全相同的﹕HNH﹕﹕﹕HH+拓展：（1）H＋在水溶液中容易與H2O結(jié)合成為H3O＋，請分析H3O＋中的化學(xué)鍵（2）請分析H2SO4、H3PO4中化學(xué)鍵（3）請分析AlCl3中化學(xué)鍵

極性鍵單鍵雙鍵叁鍵（1）按成鍵方式分（2）按共用電子對

有無偏移分（3）按兩原子間的共用電子對的數(shù)目分2、一種特殊的共價鍵--配位鍵σ鍵：頭碰頭重疊π鍵：肩并肩重疊非極性鍵（1）定義：1、共價鍵的類型（3）配位鍵的存在：（2）配位鍵的成鍵條件：小結(jié)非極性鍵、極性鍵與配位鍵的比較共價鍵鍵型特點(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，另一方原子有價層空軌道H2HClNH4+五、共價鍵的鍵參數(shù)1、鍵長：兩個成鍵原子的核間平均距離原子間形成共價鍵，原子軌道發(fā)生重疊。原子軌道重疊程度越大，兩原子核的平均間距—鍵長

。越短2、鍵能在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間共價鍵的鍵能。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

。

共價鍵的鍵能用來衡量共價鍵牢固程度，共價鍵鍵能越大表示該共價鍵越

，即越

被破壞。436kJ·mol-1牢固不容易教科書P49

表3-5原子間形成共價鍵，原子軌道發(fā)生重疊。原子軌道重疊程度越大，兩原子核的平均間距—鍵長越短，共價鍵的鍵能

。越大閱讀1．N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度應(yīng)如何理解這一化學(xué)事實(shí)?從表3-5數(shù)據(jù)可知，N—H鍵、O—H鍵與H—F鍵的鍵能依次増大；意味著形成這些鍵時放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來越穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。一般情況下，分子的鍵長越短，鍵能越大，該分子越穩(wěn)定。

2．通過上述例子，你認(rèn)為鍵長、鍵能對分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響?思考化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：

舊鍵的斷裂和新鍵的生成吸收能量放出能量大于小于吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸收能量

放出能量吸收能量

放出能量問題解決已知H－H的鍵能436kJ/mol、Cl－Cl的鍵能

243kJ/mol、H－Cl的鍵能431kJ/mol。

請判斷：H2＋Cl22HCl是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？反應(yīng)熱為多少？吸收的能量：放出的能量：即△H＝－183kJ/mol總結(jié)：△H＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能436+243=679(kJ/mol)2×431=

862(kJ/mol)故放出熱量183kJ/mol教科書P50(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)>>>3、鍵角在原子數(shù)超過2的分子中，兩個共價鍵之間的夾角稱為鍵角

。

104.5oV型

109o28?正四面體型

107o18?三角錐型

180o

直線型

金屬鍵、離子鍵和共價鍵的比較化學(xué)鍵類型成鍵本質(zhì)鍵的方向性和飽和性影響鍵的強(qiáng)弱的因素金屬鍵離子鍵共價鍵靜電作用共用電子對靜電作用無無既有方向性又有飽和性金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目陰、陽離子的電荷數(shù)和核間距鍵長、成鍵電子數(shù)等教科書P51化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程?；瘜W(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開)lmol化學(xué)鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(kJ/mol):P-P:198、P-O:360、O=O:498，則反應(yīng)P4(白磷)+3O2＝P4O6的反應(yīng)熱△H為()A．一1638kJ/molB．+1638kJ/molC．一126kkJ/molD．+126kJ/mol白磷P4O6A課堂練習(xí)

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共價鍵結(jié)合的，而共價鍵的鍵能大，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。教科書P50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：1、定義：共價鍵空間網(wǎng)狀原子原子共價鍵五、原子晶體4、原子晶體的特點(diǎn)：①晶體中

單個分子存在；化學(xué)式只代表

。沒有原子個數(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(一)基本概念5、影響原子晶體熔沸點(diǎn)、硬度大小的因素：共價鍵的強(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

。高大大(二)常見的原子晶體及其結(jié)構(gòu)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)晶體某些氧化物：

二氧化硅(SiO2)晶體、Al2O3晶體109o28′共價鍵金剛石(C)金剛石晶胞109o28′共價鍵金剛石晶胞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=8(1)在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有

個(2)在金剛石晶體中每個碳原子形成

共價鍵(3)在金剛石晶體中最小碳環(huán)由

碳原子來組成(4)每個碳原子為

個六元環(huán)所共用，每個C-C鍵為

個六元環(huán)所共用

(5)在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與C－C共價鍵個數(shù)之比是

(6)在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)

4個1:

26個48個6121、金剛石的晶體結(jié)構(gòu)109o28′SiO共價鍵2、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)(1)在SiO2晶體中，每個硅原子與

個氧原子結(jié)合；每個氧原子與

個硅原子結(jié)合；在SiO2晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是

。(2)在SiO2晶體中，每個硅原子形成

個共價鍵；每個氧原子形成

個共價鍵。(3)在SiO2

晶體中，最小環(huán)為

元環(huán)。21:24421:41:212(4)每個十二元環(huán)中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

硅原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之是

；氧原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之比是

。每個十二元環(huán)中平均含有Si－O鍵=12×1/6=2

2、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)3、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，每個碳原子都與其他3個碳原子以共價鍵結(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，使石墨的硬度很小。像石墨這樣的晶體一般稱為過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)每個碳原子為

個六元環(huán)所共有，每個C-C鍵為

個六元環(huán)所共有。

(3)每個六元環(huán)中平均含有碳原子=6×1/3=2

每個六元環(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)=2:33、石墨的晶體結(jié)構(gòu)32金剛石與石墨的比較比較內(nèi)容金剛石石墨晶體形狀晶體中的成鍵作用力最小碳環(huán)和個數(shù)碳原子成鍵數(shù)每個環(huán)中鍵的平均數(shù)與計算方法每個環(huán)中原子的平均數(shù)與計算方法正四面體空間網(wǎng)狀正六邊形平面層狀共價鍵共價鍵與范德華力6個原子不同面6個原子同面436×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2仔細(xì)觀察如下示意圖后，回答下列問題：金剛石與石墨的熔點(diǎn)均很高，那么二者熔點(diǎn)是否相同？為什么？若不相同，哪個更高一些？1.55×10-10m1.42×10-10m教科書P511.晶體硅(Si)、金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體，請根據(jù)表3-6中數(shù)據(jù)分析其熔點(diǎn)、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。鍵長:C—C<C–Si<Si—Si鍵能：C—C>C–Si>Si—Si所以熔點(diǎn)、硬度:金剛石>SiC>Si

結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，成鍵的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高,硬度越大。晶體類型離子晶體金屬晶體原子晶體離子鍵金屬鍵共價鍵原子少數(shù)很高或很低NaCl、CsCl微粒結(jié)合力熔沸點(diǎn)典型實(shí)例三種晶體的比較金剛石Cu、Al很高較高離子金屬陽離子和自由電子解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越