第三单元共价键原子晶体

1、第三单元 共价键 原子晶体,一、共价键的形成,二、共价键的类型,三、共价键的键能与化学反应热,四、原子晶体,一、共价键的形成,1、定义：,成键微粒：,微粒间作用力：,原子,共用电子对, 共价键,原子间通过共用电子对形成的化学键。,如：,本质：,共用电子对（即高概率地出现在两原子 核间的电子）与两原子核间的电性作用。,b曲线表明，若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，原子间总是排斥作用占主导地位。,a 曲线表示两氢原子核外电子的自旋方向相反时，两原子间相互接近距离到一定距离时，两个1s 轨道发生重叠，两核间电子云密度较大，体系能量降低，形成氢分子。如果两个氢原子进一步接近，两个带

2、正电荷的原子核之间的排斥作用又将导致体系的能量迅速上升，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。,两个氢原子结合成氢分子时电子云的变化,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，从而形成稳定的共价键。, 共价键形成的原因,3、形成共价键时，原子轨道必须最大程度重叠， 且形成共用电子对的电子自旋相反, 共价键的形成条件,1、成键原子所属元素的电负性相同或差值较小 （1.7）,2、成键的两原子必须具有未成对电子。, 共价键的特点：,1、具有饱和性,成键过程中，每种元素的一个原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向

3、相反的电子形成共价键。,根据课本p44表3-4所示N、O、F的轨道表示式，结合你对共价键的认识和理解，说明为什么它们与氢原子形成的简单化合物分别为NH3、H2O、HF？,所以，在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的。,2、具有方向性,不同类型的原子轨道在空间的伸展方向不同，只有原子轨道在一定方向实现最大程度重叠，才能形成稳定的共价键。同时也决定了分子的空间构型。,s轨道与s轨道形成的共价键无方向性,二、共价键的类型, 按原子轨道重叠方式分,1、键：,2、键：,总的来说，由于键的重叠程度没有键的重叠程度大，因此键没有键牢固，比较容易断裂。所以含双键或三键的化合物 (如不饱和烃)一般较易参

4、加反应。,原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。,原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。,1.键：“头碰头”,X,+,+,ss,X,+,pxs,X,pxpx,形成键的电子 称为电子。,原子轨道沿核间连线重叠(即头碰头方式)形成的共价键,叫键.,键的常见类型,2.键：“肩并肩”,+,I,X,Z,Z,pZpZ,形成键的电子称为电子。,原子轨道在核间连线两侧进行重叠(即采用肩并肩)方式形成的共价键,叫键.,键的类型,键和键的比较,沿轴方向头碰头,轴对称,镜像对称,肩并肩,键强度较小，容易断裂，不能单独存在。,键强度大，不易断裂，可以单独存在。,单键都是键，双键

5、中一个是键一个是键，三键中一个是键二个是键。,1、键的常见类型有： s-s、 s-p、 p-p，请指出下列分子中键所属类型: A、HBr B、NH3 C、F2 D、H2,s-p,s-p,p-p,s-s,2、氮分子中含有哪些化学键？,N2分子中共价键的类型,氮分子中含有一个键和两个键,氮分子的结构式为:, 按共用电子对是否偏移分,1、非极性共价键（非极性键，A-A型）,2、极性共价键（极性键，A-B型）,原子形成共价键时，若两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移的共价键。,原子形成共价键时，若两个成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移的共价键。,在极性共价键中，成键原子吸引

6、电子能力（电负性）的差别越大，共用电子对的偏移程度越大，共价键的极性越强。,2、请将CH、NH、OH、FH键按键 的极性由强到弱排列,1、请指出下列分子中存在的共价键中，哪些是极性键，哪些是非极性键。 H2O NH3 H2O2 HCl CO2 N2 HClO CO,存在极性键的分子 。 存在非极性键的分子 。,FH 、 OH、 NH、 CH键,3、 在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+，请讨论NH3与H+是如何形成NH4+的。,配位键,由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子(有空轨道)形成的共价键。,在NH4+中，4个NH键是完全相同的。,三、共价键的键能与化学反应热, 键能（kJ

7、mol1 ）,在101kPa、298K条件下，1mol气态分子AB生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量（或气态原子形成1 mol共价键所释放的能量）。 如：,H2(g) = H (g) + H (g) H= + 436kJmol1 或H (g) + H (g) = H2 (g) H= 436kJ mol 1 Cl2 (g) = Cl (g) + Cl (g) H=+247kJmol 1 N2 (g) = N (g) + N (g) H=+946kJmol 1,键能越大，共价键越牢固。, 键长（pm）,分子中，两个成键原子核间的平均距离。,一般说来，键长越短，共价键越牢固。,请利用课本p4

8、9表3-5中的数据，结合对图3-24的分析，说明H2(g)和Cl2(g)生成HCl(g)过程中的能量变化，并总结化学键的键能与化学反应过程中能量变化的关系。,化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，如果化学反应中旧化学键的断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，该化学反应通常为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。,由此可知，反应物和生成物中化学键的强弱直接决定着化学反应过程中的能量变化。,当两个原子形成共价键时，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，键长（两原子核间的平均间距）越短，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。,反应热= 反应物键能总和生成物键能总

9、和,（放出能量）,（吸收能量）,H,在分子中，键和键之间的夹角。,O=C=O,10430(折线型),180(直线型),10928(正四面体),10718(三角锥形), 键角,键能,键长,键角,判断共价键的牢固程度及分子的稳定性,确定分子在空间的几何构型,共价键的三个键参数的应用,三、原子晶体,各种天然钻石, 原子晶体,原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。,熔、沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。晶体中无单个分子存在,构成粒子：,粒子间作用力：,结构特点：,原子,共价键,空间网状, 原子晶体的特点, 常见的原子晶体,碳化硅(金刚砂，SiC),单晶硅(Si),金刚石(C),二氧化硅(石英),1、金刚石,10928,6,2,4,12,1、每个正四面体中含 个碳原子, 含 个碳碳单键,2、晶胞中最小的碳环含 个碳原子,3、每个碳原子与 个六元碳环共用。,金刚石晶体结构,晶体硅(左图)、碳化硅晶体(右)结构,已知碳化硅晶体的结构如下所示，请将金刚石、晶体硅、碳化硅三种物质的熔点按由高到低排列。,金刚石、碳化硅、晶体硅,二氧化硅的晶体结构,晶胞中最小环共含 个原子 有硅原子 个，氧原子 个,12,6,6,一个硅氧四面体中含 个硅原子， 个氧原子。,1,2,1、1mol金刚石中含C