共价键-原子晶体

1、【复习】离子晶体1. 定义:由 和 通过_结合而成的 晶体叫做离子晶体。2. 构成微粒:_。 3. 相互作用: 。4. 影响晶格能的因素有哪些? 5. 属于离子晶体的物质有哪些? 阴离子阳离子离子键阴、阳离子离子键离子带电荷越多、离子半径越小,则晶格能越大,离子键越强, 熔沸点越高,硬度越大。强碱、活泼金属氧化物、绝大部分盐类属于离子晶体12021/3/236物理性质:（1）晶体不导电,在熔融状态或水溶液中导电,不存在单个 分子（2）具有较高的熔、沸点（3）硬度较大（4）大多数离子晶体易溶于水,难溶于有机溶剂。 22021/3/23NaCl晶胞结构示意图32021/3/231.每个Na+同时吸

2、引 个 Cl-,每个Cl-同时吸引 个Na+,而Na+数目与Cl-数目之比为 化学式为 。 2.根据氯化钠的结构模型确定晶胞,并分析其构成。 每个晶胞中有 Na+,有 个Cl-3.在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个6 61:1NaCl4 4126 642021/3/23CsCl 晶胞结构示意图CsCl 晶体结构示意图52021/3/231.每个Cs+同时吸引 个 Cl-,每个Cl-同时吸引 个Cs+,而Cs+数目与Cl-数目之为 化学式为 .2.在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个.881:1CsCl662021/3/23CaCa2+2+的配位数的配位数为为 ,

3、,F F- -的配位数的配位数为为 。8472021/3/2382021/3/23一、共价键1.定义:2.成键微粒:3.成键本质:原子间通过共用电子对所形成的化学键。共用电子对【复习旧知】电负性相同或差值小的非金属原子或部分金属原子与非金属原子4.存在范围:非金属单质 共价化合物 某些离子化合物【思考】含有共价键的物质一定是共价分子吗?92021/3/235.影响共价键强弱的主要因素 键长（成键原子的核间距） 一般键长越 ,键能越 ,共价键越 ,分子就越 。短大牢固稳定102021/3/23vr0V:势能 r:核间距两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近【思考】两个氢原子如何形成氢分子?1120

4、21/3/23r0v vr r0r r0 0V:势能势能 r:核间距核间距两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相反相反的氢原子靠近的氢原子靠近122021/3/23r0vr0r0V:势能势能 r:核间距核间距两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相反相反的氢原子靠近的氢原子靠近132021/3/23vr0 两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相同相同的氢原子靠近的氢原子靠近V:势能势能 r:核间距核间距142021/3/23H2分子形成过程的能量变化 相距很远的两个核外电子自旋方向相反的氢原子相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将先变小后变大152021/3/231. 共价键的形成本质

5、重叠相反未成对 共用电子对增 加降低 成键原子相互接近时,原子轨道发生 ,自旋方向 的 电子形成 ,两原子核间的电子云密度 ,体系的能量 。二、 共价键的形成162021/3/23教科书教科书 P441. 根据H2分子的形成过程,讨论F2分子和HF分子是怎么形成的?2.为什么N.O.F与H形成简单的化合物(NH3、H2O、HF)中H 原子数不等?172021/3/232. 共价键的特征(1)具有饱和性 在成键过程中,每种元素的原子有几个未成对电子通常就只能形成几个共价键,所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。形成的共价键数 未成对电子数182021/3/23(2)具有方向性p1920

6、21/3/23 在形成共价键时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的机会越多,体系的能量下降也就越多,形成的共价键越牢固。因此,一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性（ s轨道与 s轨道重叠形成的共价键无方向性,例外）202021/3/23(1) “头碰头”重叠键相互相互靠拢靠拢H + H H:Hs轨道s轨道1. 按轨道的重叠方式分:键 和 键三、共价键的类型212021/3/23H + Cl H ClS轨道p轨道222021/3/23p轨道p轨道+Cl + Cl Cl Cl 232021/3/23(2) “肩并肩

7、”重叠键242021/3/23N2分子形成（原子轨道重叠方式示意图）2s22px12py12pz12s22px12py12pz1N原子N原子252021/3/23键键键键键键键:“头碰头”键:“肩并肩”NN键键键键键键262021/3/23键的类型键的类型ss(键键)pxpx (键键)spx (键键)pzpz (键键)pypy (键键)272021/3/23键和键的比较键键键键成键方向成键方向牢固程度牢固程度成键判断成键判断规律规律“头碰头”“肩并肩”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。282021/3/23有机

8、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 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。292021/3/23乙烷: 个键 乙烯: 个键 个键 乙炔: 个键 个键7 75 51 13 32 2302021/3/2373312021/3/23 苯分子中的大苯分子中的大键键 322021/3/23氯氯键非极性键氯氯键非极性键氢氯键极性键氢氯键极性键332021/3/23(1)非极性键 两个成键原子吸引电子的能力 (电负性 ),共用电子对 偏移的共价键。相 同 不发生相 同(2)极性键 两个成键原子吸引电子的能

9、力 (电负性 ),共用电子对 偏移的共价键。不同 发生不同2. 按共用电子对的偏移程度分342021/3/23 1.一般情况下,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 2.在极性共价键中,成键原子吸引电子能力的差别越大,共用电子对的偏移程度 ,共价键的极性 。越强越大【注意】【练习】完成教材P47交流与讨论352021/3/23H+ + NH3 = NH4+NHHHH+形成配位键3.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,这类共价键成为配位键. N原子有孤对电子,H+有空轨道。362021/3/23H H O H+H H O H

10、372021/3/23四、共价键的键能与化学反应热 1.键能和键长(1) 键能的定义:在101kPa、298K条件下。1mol 气态AB 分子生成气态A原子和B原子过程所吸收的能量,称为AB 键共价键的键能。共价键键能越大,表示该共价键越牢固,即越不容易被破坏。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。(2)键长:两原子核间的平均间距382021/3/23392021/3/232键能大小与分子稳定性的关系: 对结构相似的分子,键长越短,键能越大, 一般含该键的分子越稳定。 一般情况下,键长越短 ,形成的共价键越牢固,键能越大.小小 结结402021/3/23 放热反应

11、 H 为“- ”,H0; 吸热反应 H 为“+”, H0。化学反应的实质:旧化学键的断裂和新化学键的形成三、共价键的键能与化学反应热吸收能量吸收能量放出能量放出能量412021/3/236422021/3/231.影响共价键强弱的主要因素 一般键长越 ,键能越 ,共价键越 ,分子就越 。短大强稳定2. 共价键的特征(1)具有饱和性形成的共价键数 未成对电子数(2)具有方向性432021/3/23a.键b. 键ss(键键)pxpx (键键)spx (键键)pzpz (键键)3.共价键的类型（1） 按轨道的重叠方式分442021/3/23a.非极性键b.极性键(2) 按共用电子对的偏移程度分【注意

12、注意】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。极性非极性(3) 按共用电子对的数目分 a.单键 b.双键 c.叁键452021/3/234.配位键: 一种特殊的共价键 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,这类共价键成为配位键. 形成条件:一个原子有孤电子对,另一个原子有空轨道。462021/3/23【练习】课本P52 1、 2、4、7472021/3/23原子晶体原子晶体482021/3/23四、原子晶体金刚石金刚石1.概念:相邻原子间均以较强共价键相结合而形成空间网状结构的晶体。2.构成原子晶体的微粒:3.微粒之间的作用力:原子共价

13、键492021/3/234.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）某些化合物:二氧化硅（ SiO2）、碳化硅（SiC）、 氮化硼（BN）、氮化硅（Si3N4） 、 氮化铝（AlN）502021/3/236. 影响原子晶体熔沸点、硬度的主要因素结构相似的原子晶体,原子半径越 ,键长越 ,键能越 ,晶体熔、沸点越高,硬度越大。5. 原子晶体的主要性质熔点和沸点 、硬度 、一般不导电且,难溶于一些常见的溶剂。高大小短大512021/3/23碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中,它们的熔点从高到低的

14、顺序是 A. B. C. D. 练练 习习 原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高,硬度越大。 522021/3/2310928 共价键共价键金刚石的晶体结构示意图7.结构特征532021/3/23542021/3/2318010928Sio共价键552021/3/23几种类型的化学键的比较:课本P51表3-7562021/3/23晶体类型离子晶体金属晶体原子晶体离子键金属键共价键有的很高,有的很低NaCl、CsCl微粒结合力熔沸点典型实例三种晶体的比较金刚石Cu 、A l很高较高离子金属阳离子和自由电子原子几种类型的化学键的比较:课本P51表3-7572021/3/23【问问题探题探

15、讨讨】（1）在金刚石晶体中）在金刚石晶体中, 每个每个C与多少个与多少个C成键成键?（2）形成怎样的空间结构）形成怎样的空间结构?（3）最小碳环由多少个碳原子组成）最小碳环由多少个碳原子组成?它们是它们是否在同一平面内否在同一平面内?（4）键角是多少度）键角是多少度? （5 5）金刚石晶体）金刚石晶体中中,C,C原子个数与原子个数与C CC C键数之比键数之比 为多少为多少? ?（6 6）1212克金刚石中克金刚石中C CC C键数为多少键数为多少N NA A? ? (7)(7)一个金刚石晶胞中含几个碳原子一个金刚石晶胞中含几个碳原子? ?4个个正四面正四面体体6个个不在不在10928 109

16、28 1 : 22 NA8每个碳原子被多少个六元环共每个碳原子被多少个六元环共用用, ,一一个碳碳单键被多少个六元环共用个碳碳单键被多少个六元环共用126582021/3/23SiOSiO2 2晶体中每个硅原子晶体中每个硅原子紧邻的氧原子有多少个紧邻的氧原子有多少个? ?每个氧原子紧邻的硅原子有多少个每个氧原子紧邻的硅原子有多少个? ?SiOSiO2 2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少? ?SiOSiO2 2晶体中每个硅原子有晶体中每个硅原子有 几个共价键几个共价键? ?每个氧原子连接有每个氧原子连接有 几个共价键几个共价键? ?硅原子个数与硅原子个数与Si

17、SiO O共价键个数之比是多少共价键个数之比是多少? ?氧原子个数与氧原子个数与SiSiO O共价键个数之比是多少共价键个数之比是多少? ? 在二氧化硅的晶体结构中在二氧化硅的晶体结构中, ,最小的环由几个原子构成最小的环由几个原子构成? ?4241 : 221 : 41 : 212592021/3/23在金刚石晶体在金刚石晶体中中,最最小小的环为的环为 ,每个每个C原子为原子为 个环个环共用共用每根键为每根键为 个环个环共用共用二氧化硅晶体二氧化硅晶体中中,最最小小环为环为 元环元环,每个每个Si原子为原子为 个最小环个最小环共用共用,每个每个O原子为原子为 个最小环个最小环共用共用。每个每

18、个最小环平均拥有最小环平均拥有_个硅原子、个硅原子、 _个氧个氧原子原子;4 4、结构特征、结构特征6 6元环元环126121260.51602021/3/23教科书教科书 P51 晶体硅（晶体硅（SiSi） 、金刚沙（、金刚沙（SiCSiC）都是与金刚石相似的）都是与金刚石相似的原子原子晶体晶体, ,请请根据表根据表3-63-6中中数据分析数据分析其熔点、其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系硬度的大小与其结构之间的关系。键长键长: CC CSi SiSi: CC CSi CSi SiSi CSi SiSi所以熔点所以熔点、硬度硬度: 金刚石金刚石 SiC Si 结构相似的结构相似的原子原子晶体晶体, ,成成键的原子半径越小键的原子半径越小, ,键键长越短长越短, ,键能越大键能越大, ,晶体熔点越高晶体熔点越高, ,硬度硬度越越大大。 612021/3/231. 怎样从原子结构角度理解金刚石、