专题三单元共价键原子晶体

一、共价键1．形成吸引电子能力相近的原子之间通过

形成共价键。2．本质当成键原子相互接近时，原子轨道发生

，自旋方向

的未成对电子形成

，两原子核间的电子密度

，体系的能量

。共用电子对重叠相反共用电子对增加降低3．特点

性、

性。4．存在

单质、

化合物、某些

化合物。饱和方向非金属共价离子二、共价键的类型1．σ键与π键(1)σ键：原子轨道以“

”方式重叠而形成的共价键。(2)π键：原子轨道以“

”方式重叠而形成的共价键。(3)区别：有机物中，碳原子与碳与原子间形成π键的重叠程度比形成σ键的重叠程度

，所以

键比

键牢固，故反应中

键易断裂。头碰头肩并肩小得多σππ2．非极性键和极性键(1)非极性键：两个成键原子吸引电子的能力

，共用电子对不发生偏移。(2)极性键：①两个成键原子吸引电子的能力

，共用电子对发生偏移。②在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，共用电子对发生偏移的程度

，共价键的极性

。相同不同越大越强3．配位键由一个原子提供

与另一个接受电子的原子形成

。一对电子共价键三、共价键的键能与化学反应热1．键能在101kPa、298K条件下，

AB分子生成

A原子和B原子的过程中所

的能量。2．键长两原子间形成共价键时，

间的平均间距。1mol气态气态吸收两原子核3．键能与反应热的关系(1)反应物和生成物中化学键的

直接决定着化学反应过程中的

变化。(2)化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，若化学反应中旧化学键断裂所

的能量大于新化学键形成所放出的能量，该反应通常为吸热反应。反之，该反应为放热反应。强弱能量

吸收四、原子晶体1．概念

相邻原子间以

相结合而形成空间立体网状结构的晶体。2．物理性质(1)熔点和沸点

。(2)硬度

(

是天然存在的最硬的物质)。共价键很高很大金刚石1．连线题：①CH4

A.1个σ键，2个π键②N2 B.5个σ键，1个π键③CH2===CH2 C.8个σ键④CH3CH2OH D.2个σ键，2个π键⑤CO2 E.4个σ键答案：①—(E)

②—(A)

③—(B)

④—(C)

⑤—(D)2．判断题(1)一般来说σ键键能小于π键键能 (

)(2)原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数(

)(3)相同原子间的双键键能是单键键能的两倍 (

)(4)所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性 (

)(5)当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键(

)(6)有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键 (

)(7)在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键 (

)答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)√

(6)√

(7)×3．下列晶体的熔沸点由高到底的顺序为

（用“＞”连接）。

晶体硅二氧化硅二氧化碳答案：SiO2>晶体硅>CO24．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为 (

)A．－1780kJ/mol

B．－1220kJ/molC．－450kJ/mol D．＋430kJ/mol1．共价键的本质吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键，两个成键原子为什么能通过共用电子对结合在一起呢？现以H2为例分析共价键的形成。(1)两个氢原子核外电子的自旋方向相反，当它们接近到一定距离时，两个1s轨道重叠，电子在两原子核间出现的机会较大。随着核间距减小，核间电子出现的机会增大。体系能量逐渐下降，达到能量最低状态；进一步减小时，原子间的斥力使体系能量迅速上升，排斥作用将氢原子推回到平衡位置。(2)两个氢原子核外电子的自旋方向相同时，当它们相互接近时，排斥力总是占主导地位，这样的两个氢原子不能形成氢气分子。通过上述分析可知，共价键形成的本质：当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。2．共价键的特征(1)饱和性：一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，就不能再与其他原子的未成对电子配对成键，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称之为共价键的饱和性。例如：氯原子中只有一个未成对电子，所以两个氯原子之间可以形成一个共价键，结合成氯气分子，表示为Cl－Cl。(2)方向性：共价键将尽可能沿着电子机会出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点，在形成共价键时，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的机会愈大，所形成的共价键就愈牢固。[例1]

当H原子和F原子沿z轴结合成HF分子时，F原子中和H原子对称性不一致的轨道是 (

)A．1s

B．2sC．2px D．2pz[答案]

C1．σ键和π键的比较σ键π键原子轨道重叠方式沿核间连线方向“头碰头”重叠核间连线两侧“肩并肩”重叠原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼2．非极性键和极性键的比较极性键非极性键定义一般为不同种非金属元素原子之间形成的共价键一般为同种非金属元素原子间形成的共价键成键原子不同相同极性键非极性键共用电子对发生偏移，偏向电负性大的原子一方不发生偏移，不偏向任何一个原子原子电性一个呈正电性，另一个呈负电性不显电性举例H—Cl、H—O、H—NH—H、Cl—Cl、N≡N(1)成键条件：成键原子一方有孤电子对，另一方有空轨道。(2)孤电子对：没有跟其他原子共用的电子对称为孤电子对，如NH3、H2O、HF分子中，孤电子对分别有1对、2对、3对，在CH4分子中没有孤电子对。(3)表示方法：在表示分子或离子的结构式时，常用“→”表示配位键，由提供电子对的原子指向接受电子对的原子，如NH的结构式可表示为：或。再如在H3O＋中也有一个共价键为配位键，其结构式为。3．配位键下列关于σ键和π键的理解不正确的是 (

)A．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转C．双键中一定有一个σ键，一个π键，叁键中一定有一个σ键，两个π键D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键[答案]

D1．共同的物理性质在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体一般具有下列一些共同的物理性质：①熔点和沸点很高。熔化原子晶体时需要破坏共价键，而共价键的作用力较强，且原子晶体是空间网状结构，熔化时需要消耗较多的能量，所以原子晶体的熔、沸点很高。②硬度很大(金刚石是天然存在的最硬的物质)。③一般不导电。④难溶于一些常见的溶剂。2．常见的原子晶体(1)某些非金属单质：金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、晶体锗(Ge)等。(2)某些非金属化合物：碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体。(3)某些氧化物：二氧化硅(SiO2)晶体。3．典型原子晶体结构分析(1)金刚石：图甲为金刚石的立体结构图，从其空间网状结构中截取出一个立方体就是金刚石的晶胞(图乙)，该晶胞为面心立方结构，碳原子位于立方体的八个顶点、六个面心以及晶胞内部还有四个碳原子，该晶胞中实际含有的碳原子数为8。由图还可看出，在金刚石晶体中每个C原子与4个C原子紧邻成键，由5个C原子形成正四面体结构单元，C－C键的夹角为109°28′。晶体中的最小环为六元环，为空间六边形，每个C原子被12个六元环共有。晶体中每个碳原子参与了4个C－C键的形成，而每个C－C键为两个碳原子共有，故C原子数与C－C键数之比为1∶2。(2)二氧化硅晶体：SiO2晶体可看成是晶体硅(结构类似于金刚石)中的每个Si－Si键中插入一个氧原子而形成的，每个Si原子与4个O原子紧邻成键，每个O原子与2个Si原子紧邻成键，晶体中Si原子数