共價鍵原子晶體上課

共價鍵原子晶體上課第1頁/共73頁共價鍵1、定義：2、成鍵微粒：3、成鍵本質(zhì)：4、成鍵元素：5、存在范圍：6、表示方法：原子之間通過共用電子對所形成的相互作用。原子原子間通過共用電子對所產(chǎn)生的強烈的相互作用。一般非金屬之間部分金屬與非金屬之間非金屬單質(zhì)(H2、O2)、共價化合物(NH3、CH4

、H2O)、離子化合物(NaOH、NH4Cl)電子式、結(jié)構(gòu)式不穩(wěn)定要趨于穩(wěn)定；體系能量降低7、成鍵原因：第2頁/共73頁a、電子式：b、結(jié)構(gòu)式：共價鍵的表示方法

H-HH-ClNN

第3頁/共73頁共價鍵的形成交流與討論：兩個氫原子如何形成氫分子?（1）氫原子電子排布式：（2）基態(tài)氫原子軌道表示式：（3）原子之間形成共價鍵的原因：原子軌道填滿電子，且電子自旋相反，體系能量最低，最穩(wěn)定。第4頁/共73頁vr0V：勢能

r：核間距兩個核外電子自旋方向相反的氫原子靠近第5頁/共73頁r0vr0r0V：勢能r：核間距第6頁/共73頁r0vr0r0V：勢能

r：核間距第7頁/共73頁r0vr0r0V：勢能

r：核間距第8頁/共73頁vr0V：勢能

r：核間距

兩個核外電子自旋方向相同的氫原子靠近第9頁/共73頁氫氣分子形成過程的能量變化

相距很遠的兩個核外電子自旋方向相反的氫原子相互逐漸接近,在這一過程中體系能量將先變小后變大，成鍵后能量達到最低，形成穩(wěn)定的氫氣分子。兩個自旋方向相同的電子不能配對成鍵。從核間距和成鍵電子的自旋方向來觀察能量的變化情況。第10頁/共73頁1、共價鍵的形成條件A、兩原子電負(fù)性

或

。B、一般成鍵原子有

電子，且自旋方向相反C、成鍵原子的原子軌道在空間

。一、共價鍵的形成相同之差小于1.7未成對重疊第11頁/共73頁2、共價鍵的本質(zhì)

成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生

，自旋方向

的

電子形成

，兩原子核間的電子密度

，體系的能量

。重疊相反未成對共用電子對增加降低第12頁/共73頁3、共價鍵的特征（1）具有飽和性在成鍵過程中,每種元素的原子有幾個未成對電子通常就只能形成幾個共價鍵，所以在共價分子中每個原子形成共價鍵數(shù)目是一定的。形成的共價鍵數(shù)

未成對電子數(shù)第13頁/共73頁（2）具有方向性

在形成共價鍵時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機會最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機會越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價鍵越牢固。因此，一個原子與周圍的原子形成的共價鍵就表現(xiàn)出方向性（s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵無方向性，例外）。第14頁/共73頁4、共價鍵的類型——σ鍵和π鍵

S軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價鍵的幾種重疊方式第15頁/共73頁H·+H·H:H相互靠攏s—sσ鍵（1）頭碰頭重疊——σ鍵第16頁/共73頁H·+·ClHCl··············p—sσ鍵第17頁/共73頁p—p

σ鍵+Cl·+·ClCl

Cl··························第18頁/共73頁第19頁/共73頁（2）π鍵：

原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大而形成的共價鍵第20頁/共73頁+I+IXZZpZ—pZ形成π鍵的電子稱為π電子。原子軌道在核間連線兩側(cè)以“肩并肩”方式重疊形成的共價鍵,叫π鍵.第21頁/共73頁σ鍵的類型π鍵的類型s—s(σ鍵)p—p

(σ鍵)s—p(σ鍵)p—p

(π鍵)p—p(π鍵)第22頁/共73頁σ鍵的常見類型有(1)s-s,(2)s-p,(3)p-p,請指出下列分子σ鍵所屬類型:A、HBrB、NH3

C、F2

D、H2課堂練習(xí)s-ps-pp-ps-s第23頁/共73頁氮分子中原子軌道重疊方式示意圖第24頁/共73頁【歸納】σ鍵與π鍵的對比σ鍵π鍵重疊方式重疊方向重疊形狀牢固程度成鍵規(guī)律

“頭碰頭”“肩并肩”沿鍵軸的方向與軌道對稱軸相互平行的方向軸對稱鏡面對稱重疊程度較大，比較牢固重疊程度較小，較易斷裂共價單鍵為σ鍵；共價雙鍵中有一個σ鍵，另一個是π鍵。共價三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成。第25頁/共73頁乙烷：

個σ鍵乙烯：

個σ鍵

個π鍵乙炔：

個σ鍵

個π鍵75132第26頁/共73頁乙烯分子中軌道重疊方式示意圖第27頁/共73頁乙炔分子中軌道重疊方式示意圖第28頁/共73頁問題探究

請寫出乙烯、乙炔與溴發(fā)生加成反應(yīng)的反應(yīng)方程式。并思考：在乙烯、乙炔和溴發(fā)生的加成反應(yīng)中，乙烯、乙炔分子斷裂什么類型的共價鍵？π鍵的重疊程度小于σ鍵，所以π鍵不如σ鍵穩(wěn)定。第29頁/共73頁有機物中的共價鍵1、C–H是σ鍵。2、C—C是σ鍵。3、C=C一個σ鍵，一個π鍵。4、C≡Ｃ一個σ鍵，兩個π鍵。乙烯、乙炔分子中C-Cσ鍵比較穩(wěn)定不容易斷裂，π鍵比較容易斷裂。第30頁/共73頁拓展視野第31頁/共73頁拓展視野苯分子中的共價鍵請大家看課本P46~P47的相應(yīng)內(nèi)容。第32頁/共73頁相同

不發(fā)生相同不同

發(fā)生不同按鍵的極性分：極性鍵與非極性鍵1、非極性鍵：

兩個成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

），共用電子對

偏移的共價鍵2、極性鍵：

兩個成鍵原子吸引電子的能力

（電負(fù)性

），共用電子對

偏移的共價鍵一般情況下，兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值越大，形成的共價鍵的極性越強第33頁/共73頁第34頁/共73頁第35頁/共73頁練習(xí)：1、指出Cl2、HCl、CO、N2、H2O、H2等分子中存在的共價鍵，并說明哪些是極性鍵，哪些是非極性鍵。2、根據(jù)電負(fù)性大小，將C-H、N-H、O-H和F-H鍵按極性由強到弱的順序排列。第36頁/共73頁交流與討論1、極性鍵：

非極性鍵：HClCOH2OCl2N2H22、鍵的極性由強到弱的順序：F—HO–HN—HC—H第37頁/共73頁問題探究三：配位鍵

在水溶液中，NH3能與H+結(jié)合生成ＮＨ４＋請用電子式表示Ｎ和Ｈ形成ＮＨ３的過程并討論ＮＨ３和Ｈ＋是如何形成ＮＨ4+的？第38頁/共73頁

寫出氨與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式。

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH－N

→HH

H

氮原子有孤對電子，氫離子有空軌道。

NH3+HCl=NH4Cl

NH3+H+=NH4+

氨分子中各原子均達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為什么還能與氫離子結(jié)合？H+＋→

﹕HNH

﹕﹕

﹕H

H＋＋或

共用電子對全部由氮原子提供。第39頁/共73頁

配位鍵銨根離子與水合氫離子等是通過配位鍵形成的。

﹕HO

﹕﹕

﹕H＋H+→

﹕HOH

﹕﹕

﹕H＋

由一個原子提供一對電子與另一個接受電子對的原子形成共價鍵，這樣的共價鍵稱為配位鍵。第40頁/共73頁

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH－N→HH

H

在銨根離子中，四個N－H鍵的鍵長、鍵能、鍵角均相等，表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)也完全相同。所以銨根離子通常用下式表示：H+＋→

﹕HNH

﹕﹕

﹕H

H＋或H－N－HH

H＋＋第41頁/共73頁1、關(guān)于乙醇分子的說法正確的是（）A、分子中共含有8個極性鍵B、分子中不含非極性鍵C、分子中只含σ鍵D、分子中含有1個π鍵C課堂練習(xí)第42頁/共73頁課堂練習(xí)2、下列分子中含有非極性鍵的共價化合物是（）A、F2B、C2H2C、Na2O2D、NH3B第43頁/共73頁三、共價鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱2、共價鍵的鍵能用來衡量共價鍵牢固程度，共價鍵鍵能越大表示該共價鍵越牢固，即越不容易被破壞。1、共價鍵的鍵能：在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子的過程所吸收的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。第44頁/共73頁3、鍵長：成鍵兩原子間的平均間距。第45頁/共73頁4、共價鍵鍵能與鍵長的關(guān)系：請認(rèn)真分析P49表3-5。結(jié)論：鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。第46頁/共73頁第47頁/共73頁（二）、鍵能與反應(yīng)過程中能量變化的關(guān)系P49問題解決核心問題是如何利用鍵能來計算反應(yīng)過程中的能量變化。第48頁/共73頁

已知：H—H：鍵能為436kJ/mol,Cl—Cl鍵能為243kJ/mol,H—Cl鍵能為431kJ/mol。通過計算確定反應(yīng)：H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱。

拆開化學(xué)鍵要消耗能量，形成化學(xué)鍵會放出能量?；瘜W(xué)反應(yīng)的過程就是拆開反應(yīng)物的化學(xué)鍵，形成生成物的化學(xué)鍵的過程。如果反應(yīng)物的鍵能總和<生成物的鍵能總和，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反之，反應(yīng)物的鍵能總和>生成物的鍵能總和，則為吸熱反應(yīng)?！窘忸}回顧】第49頁/共73頁結(jié)論：由于反應(yīng)后放出的熱量使反應(yīng)本身的能量降低，故規(guī)定△H為“－”，則由鍵能求反應(yīng)熱的公式為

△H總=△H反應(yīng)物－△H生成物△H反應(yīng)物、△H生成物分別代表反應(yīng)物、生成物鍵能總和。

反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵的強弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。

放熱反應(yīng)的△H為“－”，△H＜0；吸熱反應(yīng)的△H為“+”，△H＞0。第50頁/共73頁試?yán)帽恚场档臄?shù)據(jù)進行計算，1mo1H2分別跟lmolCl2、lmolBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一個反應(yīng)釋放的能量更多?如何用計算的結(jié)果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？思考：鍵長、鍵能對分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響？第51頁/共73頁1、形成2mo1HCl釋放能量：2×431.8kJ－(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr釋放能量：2×366kJ－(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl釋放能量比HBr釋放能量多,因而生成的HCl更穩(wěn)定,即HBr更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì).

解釋因此、鍵長越長，鍵能越小，鍵越易斷裂，化學(xué)性質(zhì)越活潑。第52頁/共73頁P50問題解決(2)△H=2×436kJ/mol+498kJ/mol－2×(2×463)kJ/mol=－482kJ/mol１、（1）△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol－

2×（3×393）kJ/mol=－104kJ/mol第53頁/共73頁2、H---X的鍵能分別是：

H—F=567kj/molH—Cl=431kj/molH—Br=366kj/molH—I=298kj/mol結(jié)論：鍵能越大，分子的穩(wěn)定性越強。第54頁/共73頁二、原子晶體第55頁/共73頁

金剛石具有很高的熔、沸點和很大的硬度。你能結(jié)合金剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖解釋其中的原因嗎？由于金剛石晶體中所有原子都是通過共價鍵結(jié)合的，而共價鍵的鍵能大，如C－C鍵的鍵能為348kJ·mol-1。所以金剛石晶體熔、沸點很高，硬度很大。第56頁/共73頁二.原子晶體相鄰

間通過

結(jié)合而成的具有

結(jié)構(gòu)的晶體2、組成微粒:3、微粒間作用力:知識回顧1、定義：共價鍵空間網(wǎng)狀原子原子共價鍵第57頁/共73頁常見的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：

金剛石（C）、晶體硅(Si)、晶體硼（B）等某些非金屬化合物：

碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體某些氧化物：

二氧化硅（SiO2）晶體第58頁/共73頁4、原子晶體的特點①、晶體中

單個分子存在；化學(xué)式只代表

。沒有原子個數(shù)之比②、熔、沸點

；硬度

；

溶于一般溶劑；

導(dǎo)電。很高很大難不第59頁/共73頁5、影響原子晶體熔沸點、硬度大小的因素：共價鍵的強弱鍵長的大小一般形成共價鍵的兩原子半徑越小鍵長越小，鍵能越

，原子晶體的熔沸點越

，硬度越

。大高大第60頁/共73頁正四面體金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型最小環(huán)為六元環(huán)在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù):8×1/8+6×1/2+4=8第61頁/共73頁1．在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有

個2．在金剛石晶體中每個碳原子形成

共價鍵3.在金剛石晶體中最小碳環(huán)由

碳原子來組成4．在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與C－C共價鍵個數(shù)之比是

5.在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)

4個1︰

26個48個小結(jié)：第62頁/共73頁180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)第63頁/共73頁SiO2晶體結(jié)構(gòu)第64頁/共73頁1.在SiO2晶體中，每個硅原子與

個氧原子結(jié)合；每個氧原子與

個硅原子結(jié)合；在SiO2晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是

。2.在SiO2晶體中，每個硅原子形成

個共價鍵；每個氧原子形成

個共價鍵；3.在SiO2

晶體中，最小環(huán)為

元環(huán)。21：24421：41：2124.每個十二元環(huán)中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

硅原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之是

；氧原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之比是

。每個十二元環(huán)中平均含有Si－O鍵=12×1/6=2

小結(jié)：第65頁/共73頁SiO2

根據(jù)SiO2的結(jié)構(gòu)計算Si、O的原子個數(shù)比為

。

1molSiO2晶體中含有Si-O鍵的數(shù)目為_______。4NA1:2

SiO2空間結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)含有_______個原子。12第66頁/共73頁解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高金剛石＞碳化硅＞晶體硅交流與討論1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金