第三单元共价键原子晶体

2/6/2023第二单元共价键原子晶体专题3微粒间作用力与物质性质共价键的形成vr0V：势能

r：核间距两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近r0vr0r0V：势能r：核间距r0vr0r0V：势能r：核间距r0vr0r0V：势能r：核间距vr0V：势能r：核间距

两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近氢气分子形成过程的能量变化从核间距和成键电子的自旋方向来观察能量的变化情况。

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电子配对原理最大重叠原理两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。1、共价键的形成条件2、共价键的形成本质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

。教科书

P44

1.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？3、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（2）具有方向性p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）。1.相距很远的两个自旋方向相反的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.逐渐增大练习B2.下列不属于共价键的成键因素的是()Ａ.共用电子对在两核间高频率出现Ｂ.共用的电子必须配对Ｃ.成键后体系能量降低，趋于稳定Ｄ.两原子核体积大小要适中Ｄ练习共价键的类型氮气的化学性质不活泼，通常难以与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何重叠形成共价键的，并与同学交流讨论。zzyyxσNNπzπy氮分子中原子轨道重叠方式示意图（1）头碰头重叠——σ键相互靠拢H·+H·H:Hs轨道—s轨道S轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式1.σ键和π键px—px+Cl·+·ClCl

Cl··························H·+·ClHCl··············px—s（2）π键：原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键+|XpZ—pZ+|+|+|+|+|+|+|ZZσ键的类型π键的类型s—s(σ键)px—px(σ键)s—px(σ键)pz—pz(π键)py—py(π键)小结：σ键与π键的比较

σ键

π键

重叠方式与单键、双键、三键的关系牢固程度“头碰头”重叠肩并肩重叠单键是σ键，双键、三键中只有一个是σ键单键不可能是π键，双键中有一个、三键中有两个是π键重叠程度较大，比较牢固重叠程度较小，较易断裂教科书P42请写出乙烯、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？乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图乙炔分子中轨道重叠方式示意图有机物中的共价键1、C–H是σ键。2、C—C是σ键。3、C=C一个σ键，一个π键。4、C≡Ｃ一个σ键，两个π键。乙烯、乙炔分子中C-Cσ键比较稳定不容易断裂，π键比较容易断裂。乙烷：

个σ键；乙烯：

个σ键

个π键；乙炔：

个σ键

个π键75132请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个σ键，几个π键？

苯分子中的大π键

73教科书P431.根据氢原子和氟原子的核外电子排布，你知道F2和HF分子中形成的共价键有什么不同吗？2.根据元素电负性的强弱，你能判断F2和HF分子中共用电子对是否发生便移吗？(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力

(电负性

)，共用电子对

偏移的共价键不同发生不同2.极性键和非极性键氯氯键非极性键氢氯键极性键(3)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(4)在极性共价键中，成键原子吸引电子能的差别越大，共用电子对的偏移程度

，共价键的极性

。越大越大练习1.下列分子中含有非极性键的共价化合物是（）A.F2B.C2H2C.Na2O2D.NH3E.C2H6F.H2O2G.CO2B.E.F2.关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键C在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4＋请用电子式表示Ｎ和Ｈ形成NH３的过程并讨论NH３和H＋是如何形成NH4+的教科书P44

氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH+

氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。＋→

﹕HNH

﹕﹕

﹕H

H＋或H－N

→HH

H＋

共用电子对全部由氮原子提供。写出氨分子的电子式和结构式。

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH﹣N

H

H配位键由一个原子提供孤对电子，另一个原子提供空轨道形成的共价键称配位键。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。H

﹕

﹕HO

﹕﹕＋H+＋H

﹕

﹕HO

﹕﹕H

配位键用“→”表示，箭头指向接受孤对电子的原子。如：H[HNH]+H铵根离子中的四个氮氢键完全一样(键长、键能相同)非极性键、极性键与配位键的比较共价键键型特点形成条件示例非极性键极性键配位键共用电子对不发生偏移共用电子对偏向一方原子共用电子对由一方提供相同非金属元素原子的电子配对成键不同非金属元素原子的电子配对成键一方原子有孤电子对，另一方原子有价层空轨道H2HClNH4+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原子的过程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。如在101kPa、298K条件下。1mol气态H2生成气态H原子的过程所吸收的能量为436kJ，则H－H键的键能为436kJ·mol-1

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。(2)键长：两原子核间的平均间距原子间形成共价键，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。教科书P45表3-5请结合表中数据分析：1.影响共价键强弱的因素2共价键强弱与分子稳定性的关系1.影响共价键键能的主要因素2．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。（1）一般情况下，成键电子数越多，键长越短，形成的共价键越牢固，键能越大.（2）在成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大.小结：（１）如果反应物的键能总和<生成物的键能总和，则此反应为放热反应；反之，反应物的键能总和>生成物的键能总和则为吸热反应2.键能与化学反应中的ΔH关系化学反应中发生旧化学键断开和新化学键形成化学反应的实质:①反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物→原子）所需要吸收的能量与形成新化学键（原子重新组合成反应生成物）所放出能量的差值。旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为放热反应。②由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规定△H为“—”，则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。

△H=生成物的总能量—反应物的总能量。③放热反应的△H为“—”，△H＜0；吸热反应的△H为“+”，△H＞0。④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。利用键能计算化学反应中的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.根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性HF

HCl

HBr

HI1.根据表3-5中的数据,计算下列化学反应中的能量变化ΔH。(1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)>>>原子晶体一.原子晶体相邻

间通过

结合而成的具有

结构的晶体2、组成微粒:3、微粒间作用力:知识回顾1、定义：共价键空间网状原子原子共价键4、原子晶体的特点①、晶体中

单个分子存在；化学式只代表

。没有原子个数之比②、熔、沸点

；硬度

；

溶于一般溶剂；

导电。很高很大难不5、影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱键长的大小一般键长越小，键能越

，原子晶体的熔沸点越

，硬度越

。大高大正四面体金刚石的晶体结构模型最小环为六元环在金刚石晶胞中占有的碳原子数:8×1/8+6×1/2+4=81．在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有

个2．在金刚石晶体中每个碳原子形成

共价键3.在金刚石晶体中最小碳环由

碳原子来组成4.每个碳原子可形成

个六元环,每个C-C键可以形成

个六元环。

5．在金刚石晶体中碳原子个数与C－C共价键个数之比是

６.在金刚石晶胞中占有的碳原子数

4个1︰

26个48个６12小结：180º109º28´SiO共价键二氧化硅的晶体结构1.在SiO2晶体中，每个硅原子与

个氧原子结合；每个氧原子与

个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是

。2.在SiO2晶体中，每个硅原子形成

个共价键；每个氧原子形成

个共价键；3.在SiO2

晶体中，最小环为

元环。21：24421：41：2124.每个十二元环中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

硅原子个数与Si－O共价键个数之是

；氧原子个数与Si－O共价键个数之比是

。每个十二元环中平均含有Si－O键=12×1/6=2

小结：石墨的晶体结