第三單元共價(jià)鍵原子晶體

1、第三單元 共價(jià)鍵 原子晶體,一、共價(jià)鍵的形成,二、共價(jià)鍵的類型,三、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱,四、原子晶體,一、共價(jià)鍵的形成,1、定義：,成鍵微粒：,微粒間作用力：,原子,共用電子對(duì), 共價(jià)鍵,原子間通過共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵。,如：,本質(zhì)：,共用電子對(duì)（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(gè)氫原子核外電子的自旋方向相同，當(dāng)它們相互接近時(shí)，原子間總是排斥作用占主導(dǎo)地位。,a 曲線表示兩氫原子核外電子的自旋方向相反時(shí)，兩原子間相互接近距離到一定距離時(shí)，兩個(gè)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(gè)氫原子進(jìn)一步接近，兩個(gè)帶

2、正電荷的原子核之間的排斥作用又將導(dǎo)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(gè)氫原子結(jié)合成氫分子時(shí)電子云的變化,當(dāng)成鍵原子相互接近時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)，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(jià)鍵。, 共價(jià)鍵形成的原因,3、形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道必須最大程度重疊， 且形成共用電子對(duì)的電子自旋相反, 共價(jià)鍵的形成條件,1、成鍵原子所屬元素的電負(fù)性相同或差值較小 （1.7）,2、成鍵的兩原子必須具有未成對(duì)電子。, 共價(jià)鍵的特點(diǎn)：,1、具有飽和性,成鍵過程中，每種元素的一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，通常就只能和幾個(gè)自旋方向

3、相反的電子形成共價(jià)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(duì)共價(jià)鍵的認(rèn)識(shí)和理解，說明為什么它們與氫原子形成的簡(jiǎn)單化合物分別為NH3、H2O、HF？,所以，在共價(jià)分子中，每個(gè)原子形成共價(jià)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(jià)鍵。同時(shí)也決定了分子的空間構(gòu)型。,s軌道與s軌道形成的共價(jià)鍵無方向性,二、共價(jià)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(yīng)。,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(jià)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(jià)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(jià)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(jìn)行重疊(即采用肩并肩)方式形成的共價(jià)鍵,叫鍵.,鍵的類型,鍵和鍵的比較,沿軸方向頭碰頭,軸對(duì)稱,鏡像對(duì)稱,肩并肩,鍵強(qiáng)度較小，容易斷裂，不能單獨(dú)存在。,鍵強(qiáng)度大，不易斷裂，可以單獨(dú)存在。,單鍵都是鍵，雙鍵

5、中一個(gè)是鍵一個(gè)是鍵，三鍵中一個(gè)是鍵二個(gè)是鍵。,1、鍵的常見類型有： s-s、 s-p、 p-p，請(qǐng)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(xué)鍵？,N2分子中共價(jià)鍵的類型,氮分子中含有一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵,氮分子的結(jié)構(gòu)式為:, 按共用電子對(duì)是否偏移分,1、非極性共價(jià)鍵（非極性鍵，A-A型）,2、極性共價(jià)鍵（極性鍵，A-B型）,原子形成共價(jià)鍵時(shí)，若兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力相同，共用電子對(duì)不發(fā)生偏移的共價(jià)鍵。,原子形成共價(jià)鍵時(shí)，若兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力不同，共用電子對(duì)發(fā)生偏移的共價(jià)鍵。,在極性共價(jià)鍵中，成鍵原子吸引

6、電子能力（電負(fù)性）的差別越大，共用電子對(duì)的偏移程度越大，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)。,2、請(qǐng)將CH、NH、OH、FH鍵按鍵 的極性由強(qiáng)到弱排列,1、請(qǐng)指出下列分子中存在的共價(jià)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(qǐng)討論NH3與H+是如何形成NH4+的。,配位鍵,由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子(有空軌道)形成的共價(jià)鍵。,在NH4+中，4個(gè)NH鍵是完全相同的。,三、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)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(jià)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(jià)鍵越牢固。, 鍵長(zhǎng)（pm）,分子中，兩個(gè)成鍵原子核間的平均距離。,一般說來，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越牢固。,請(qǐng)利用課本p4

8、9表3-5中的數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)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(xué)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的關(guān)系。,化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，如果化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵的斷裂所吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的總能量，該化學(xué)反應(yīng)通常為吸熱反應(yīng)；反之，該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。,由此可知，反應(yīng)物和生成物中化學(xué)鍵的強(qiáng)弱直接決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。,當(dāng)兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊。原子軌道重疊程度越大，共價(jià)鍵的鍵能越大，鍵長(zhǎng)（兩原子核間的平均間距）越短，共價(jià)鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。,反應(yīng)熱= 反應(yīng)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(zhǎng),鍵角,判斷共價(jià)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(jià)鍵的三個(gè)鍵參數(shù)的應(yīng)用,三、原子晶體,各種天然鉆石, 原子晶體,原子間通過共價(jià)鍵結(jié)合成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。,熔、沸點(diǎn)很高，硬度很大，難溶于一般溶劑。晶體中無單個(gè)分子存在,構(gòu)成粒子：,粒子間作用力：,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,原子,共價(jià)鍵,空間網(wǎng)狀, 原子晶體的特點(diǎn), 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(gè)正四面體中含 個(gè)碳原子, 含 個(gè)碳碳單鍵,2、晶胞中最小的碳環(huán)含 個(gè)碳原子,3、每個(gè)碳原子與 個(gè)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(qǐng)將金剛石、晶體硅、碳化硅三種物質(zhì)的熔點(diǎn)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(gè)原子 有硅原子 個(gè)，氧原子 個(gè),12,6,6,一個(gè)硅氧四面體中含 個(gè)硅原子， 個(gè)氧原子。,1,2,1、1mol金剛石中含C