第三單元共價鍵原子晶體

1、第三單元 共價鍵 原子晶體,一、共價鍵的形成,二、共價鍵的類型,三、共價鍵的鍵能與化學反應熱,四、原子晶體,一、共價鍵的形成,1、定義：,成鍵微粒：,微粒間作用力：,原子,共用電子對, 共價鍵,原子間通過共用電子對形成的化學鍵。,如：,本質(zhì)：,共用電子對（即高概率地出現(xiàn)在兩原子 核間的電子）與兩原子核間的電性作用。,b曲線表明，若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，當它們相互接近時，原子間總是排斥作用占主導地位。,a 曲線表示兩氫原子核外電子的自旋方向相反時，兩原子間相互接近距離到一定距離時，兩個1s 軌道發(fā)生重疊，兩核間電子云密度較大，體系能量降低，形成氫分子。如果兩個氫原子進一步接近，兩個帶

2、正電荷的原子核之間的排斥作用又將導致體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。,兩個氫原子結(jié)合成氫分子時電子云的變化,當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低，從而形成穩(wěn)定的共價鍵。, 共價鍵形成的原因,3、形成共價鍵時，原子軌道必須最大程度重疊， 且形成共用電子對的電子自旋相反, 共價鍵的形成條件,1、成鍵原子所屬元素的電負性相同或差值較小 （1.7）,2、成鍵的兩原子必須具有未成對電子。, 共價鍵的特點：,1、具有飽和性,成鍵過程中，每種元素的一個原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向

3、相反的電子形成共價鍵。,根據(jù)課本p44表3-4所示N、O、F的軌道表示式，結(jié)合你對共價鍵的認識和理解，說明為什么它們與氫原子形成的簡單化合物分別為NH3、H2O、HF？,所以，在共價分子中，每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定的。,2、具有方向性,不同類型的原子軌道在空間的伸展方向不同，只有原子軌道在一定方向?qū)崿F(xiàn)最大程度重疊，才能形成穩(wěn)定的共價鍵。同時也決定了分子的空間構(gòu)型。,s軌道與s軌道形成的共價鍵無方向性,二、共價鍵的類型, 按原子軌道重疊方式分,1、鍵：,2、鍵：,總的來說，由于鍵的重疊程度沒有鍵的重疊程度大，因此鍵沒有鍵牢固，比較容易斷裂。所以含雙鍵或三鍵的化合物 (如不飽和烴)一般較易參

4、加反應。,原子軌道沿核間連線方向以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價鍵。,原子軌道在核間連線兩側(cè)以“肩并肩”的方式重疊形成的共價鍵。,1.鍵：“頭碰頭”,X,+,+,ss,X,+,pxs,X,pxpx,形成鍵的電子 稱為電子。,原子軌道沿核間連線重疊(即頭碰頭方式)形成的共價鍵,叫鍵.,鍵的常見類型,2.鍵：“肩并肩”,+,I,X,Z,Z,pZpZ,形成鍵的電子稱為電子。,原子軌道在核間連線兩側(cè)進行重疊(即采用肩并肩)方式形成的共價鍵,叫鍵.,鍵的類型,鍵和鍵的比較,沿軸方向頭碰頭,軸對稱,鏡像對稱,肩并肩,鍵強度較小，容易斷裂，不能單獨存在。,鍵強度大，不易斷裂，可以單獨存在。,單鍵都是鍵，雙鍵

5、中一個是鍵一個是鍵，三鍵中一個是鍵二個是鍵。,1、鍵的常見類型有： s-s、 s-p、 p-p，請指出下列分子中鍵所屬類型: 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學鍵？,N2分子中共價鍵的類型,氮分子中含有一個鍵和兩個鍵,氮分子的結(jié)構(gòu)式為:, 按共用電子對是否偏移分,1、非極性共價鍵（非極性鍵，A-A型）,2、極性共價鍵（極性鍵，A-B型）,原子形成共價鍵時，若兩個成鍵原子吸引電子的能力相同，共用電子對不發(fā)生偏移的共價鍵。,原子形成共價鍵時，若兩個成鍵原子吸引電子的能力不同，共用電子對發(fā)生偏移的共價鍵。,在極性共價鍵中，成鍵原子吸引

6、電子能力（電負性）的差別越大，共用電子對的偏移程度越大，共價鍵的極性越強。,2、請將CH、NH、OH、FH鍵按鍵 的極性由強到弱排列,1、請指出下列分子中存在的共價鍵中，哪些是極性鍵，哪些是非極性鍵。 H2O NH3 H2O2 HCl CO2 N2 HClO CO,存在極性鍵的分子 。 存在非極性鍵的分子 。,FH 、 OH、 NH、 CH鍵,3、 在水溶液中，NH3能與H+結(jié)合生成NH4+，請討論NH3與H+是如何形成NH4+的。,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(有空軌道)形成的共價鍵。,在NH4+中，4個NH鍵是完全相同的。,三、共價鍵的鍵能與化學反應熱, 鍵能（kJ

7、mol1 ）,在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)分子AB生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量（或氣態(tài)原子形成1 mol共價鍵所釋放的能量）。 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,鍵能越大，共價鍵越牢固。, 鍵長（pm）,分子中，兩個成鍵原子核間的平均距離。,一般說來，鍵長越短，共價鍵越牢固。,請利用課本p4

8、9表3-5中的數(shù)據(jù)，結(jié)合對圖3-24的分析，說明H2(g)和Cl2(g)生成HCl(g)過程中的能量變化，并總結(jié)化學鍵的鍵能與化學反應過程中能量變化的關(guān)系。,化學反應中發(fā)生舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，如果化學反應中舊化學鍵的斷裂所吸收的總能量大于新化學鍵形成所放出的總能量，該化學反應通常為吸熱反應；反之，該化學反應為放熱反應。,由此可知，反應物和生成物中化學鍵的強弱直接決定著化學反應過程中的能量變化。,當兩個原子形成共價鍵時，原子軌道發(fā)生重疊。原子軌道重疊程度越大，共價鍵的鍵能越大，鍵長（兩原子核間的平均間距）越短，共價鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。,反應熱= 反應物鍵能總和生成物鍵能總

9、和,（放出能量）,（吸收能量）,H,在分子中，鍵和鍵之間的夾角。,O=C=O,10430(折線型),180(直線型),10928(正四面體),10718(三角錐形), 鍵角,鍵能,鍵長,鍵角,判斷共價鍵的牢固程度及分子的穩(wěn)定性,確定分子在空間的幾何構(gòu)型,共價鍵的三個鍵參數(shù)的應用,三、原子晶體,各種天然鉆石, 原子晶體,原子間通過共價鍵結(jié)合成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。,熔、沸點很高，硬度很大，難溶于一般溶劑。晶體中無單個分子存在,構(gòu)成粒子：,粒子間作用力：,結(jié)構(gòu)特點：,原子,共價鍵,空間網(wǎng)狀, 原子晶體的特點, 常見的原子晶體,碳化硅(金剛砂，SiC),單晶硅(Si),金剛石(C),二氧化硅(石英),1、金剛石,10928,6,2,4,12,1、每個正四面體中含 個碳原子, 含 個碳碳單鍵,2、晶胞中最小的碳環(huán)含 個碳原子,3、每個碳原子與 個六元碳環(huán)共用。,金剛石晶體結(jié)構(gòu),晶體硅(左圖)、碳化硅晶體(右)結(jié)構(gòu),已知碳化硅晶體的結(jié)構(gòu)如下所示，請將金剛石、晶體硅、碳化硅三種物質(zhì)的熔點按由高到低排列。,金剛石、碳化硅、晶體硅,二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),晶胞中最小環(huán)共含 個原子 有硅原子 個，氧原子 個,12,6,6,一個硅氧四面體中含 個硅原子， 個氧原子。,1,2,1、1mol金剛石中含C