專題三單元共價鍵原子晶體

一、共價鍵1．形成吸引電子能力相近的原子之間通過

形成共價鍵。2．本質(zhì)當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生

，自旋方向

的未成對電子形成

，兩原子核間的電子密度

，體系的能量

。共用電子對重疊相反共用電子對增加降低3．特點

性、

性。4．存在

單質(zhì)、

化合物、某些

化合物。飽和方向非金屬共價離子二、共價鍵的類型1．σ鍵與π鍵(1)σ鍵：原子軌道以“

”方式重疊而形成的共價鍵。(2)π鍵：原子軌道以“

”方式重疊而形成的共價鍵。(3)區(qū)別：有機物中，碳原子與碳與原子間形成π鍵的重疊程度比形成σ鍵的重疊程度

，所以

鍵比

鍵牢固，故反應(yīng)中

鍵易斷裂。頭碰頭肩并肩小得多σππ2．非極性鍵和極性鍵(1)非極性鍵：兩個成鍵原子吸引電子的能力

，共用電子對不發(fā)生偏移。(2)極性鍵：①兩個成鍵原子吸引電子的能力

，共用電子對發(fā)生偏移。②在極性鍵中，成鍵原子吸引電子的能力差別越大，共用電子對發(fā)生偏移的程度

，共價鍵的極性

。相同不同越大越強3．配位鍵由一個原子提供

與另一個接受電子的原子形成

。一對電子共價鍵三、共價鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱1．鍵能在101kPa、298K條件下，

AB分子生成

A原子和B原子的過程中所

的能量。2．鍵長兩原子間形成共價鍵時，

間的平均間距。1mol氣態(tài)氣態(tài)吸收兩原子核3．鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系(1)反應(yīng)物和生成物中化學(xué)鍵的

直接決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的

變化。(2)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，若化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂所

的能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的能量，該反應(yīng)通常為吸熱反應(yīng)。反之，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。強弱能量

吸收四、原子晶體1．概念

相鄰原子間以

相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2．物理性質(zhì)(1)熔點和沸點

。(2)硬度

(

是天然存在的最硬的物質(zhì))。共價鍵很高很大金剛石1．連線題：①CH4

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

②—(A)

③—(B)

④—(C)

⑤—(D)2．判斷題(1)一般來說σ鍵鍵能小于π鍵鍵能 (

)(2)原子形成雙鍵的數(shù)目等于基態(tài)原子的未成對電子數(shù)(

)(3)相同原子間的雙鍵鍵能是單鍵鍵能的兩倍 (

)(4)所有不同元素的原子間的化學(xué)鍵至少具有弱極性 (

)(5)當原子形成分子時，首先形成σ鍵，可能形成π鍵(

)(6)有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵 (

)(7)在分子中，化學(xué)鍵可能只有π鍵而沒有σ鍵 (

)答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)√

(6)√

(7)×3．下列晶體的熔沸點由高到底的順序為

（用“＞”連接）。

晶體硅二氧化硅二氧化碳答案：SiO2>晶體硅>CO24．SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ，斷裂1molF—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ。則S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為 (

)A．－1780kJ/mol

B．－1220kJ/molC．－450kJ/mol D．＋430kJ/mol1．共價鍵的本質(zhì)吸引電子能力相近的原子之間通過共用電子對形成共價鍵，兩個成鍵原子為什么能通過共用電子對結(jié)合在一起呢？現(xiàn)以H2為例分析共價鍵的形成。(1)兩個氫原子核外電子的自旋方向相反，當它們接近到一定距離時，兩個1s軌道重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機會較大。隨著核間距減小，核間電子出現(xiàn)的機會增大。體系能量逐漸下降，達到能量最低狀態(tài)；進一步減小時，原子間的斥力使體系能量迅速上升，排斥作用將氫原子推回到平衡位置。(2)兩個氫原子核外電子的自旋方向相同時，當它們相互接近時，排斥力總是占主導(dǎo)地位，這樣的兩個氫原子不能形成氫氣分子。通過上述分析可知，共價鍵形成的本質(zhì)：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。2．共價鍵的特征(1)飽和性：一個原子中的一個未成對電子與另一個原子中的一個未成對電子配對成鍵后，就不能再與其他原子的未成對電子配對成鍵，即每個原子所能形成共價鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，這稱之為共價鍵的飽和性。例如：氯原子中只有一個未成對電子，所以兩個氯原子之間可以形成一個共價鍵，結(jié)合成氯氣分子，表示為Cl－Cl。(2)方向性：共價鍵將盡可能沿著電子機會出現(xiàn)最大的方向形成，這就是共價鍵的方向性。除s軌道是球形對稱外，其他原子軌道在空間都具有一定的分布特點，在形成共價鍵時，原子軌道重疊得愈多，電子在核間出現(xiàn)的機會愈大，所形成的共價鍵就愈牢固。[例1]

當H原子和F原子沿z軸結(jié)合成HF分子時，F(xiàn)原子中和H原子對稱性不一致的軌道是 (

)A．1s

B．2sC．2px D．2pz[答案]

C1．σ鍵和π鍵的比較σ鍵π鍵原子軌道重疊方式沿核間連線方向“頭碰頭”重疊核間連線兩側(cè)“肩并肩”重疊原子軌道重疊程度大小鍵的強度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑2．非極性鍵和極性鍵的比較極性鍵非極性鍵定義一般為不同種非金屬元素原子之間形成的共價鍵一般為同種非金屬元素原子間形成的共價鍵成鍵原子不同相同極性鍵非極性鍵共用電子對發(fā)生偏移，偏向電負性大的原子一方不發(fā)生偏移，不偏向任何一個原子原子電性一個呈正電性，另一個呈負電性不顯電性舉例H—Cl、H—O、H—NH—H、Cl—Cl、N≡N(1)成鍵條件：成鍵原子一方有孤電子對，另一方有空軌道。(2)孤電子對：沒有跟其他原子共用的電子對稱為孤電子對，如NH3、H2O、HF分子中，孤電子對分別有1對、2對、3對，在CH4分子中沒有孤電子對。(3)表示方法：在表示分子或離子的結(jié)構(gòu)式時，常用“→”表示配位鍵，由提供電子對的原子指向接受電子對的原子，如NH的結(jié)構(gòu)式可表示為：或。再如在H3O＋中也有一個共價鍵為配位鍵，其結(jié)構(gòu)式為。3．配位鍵下列關(guān)于σ鍵和π鍵的理解不正確的是 (

)A．σ鍵能單獨形成，而π鍵一定不能單獨形成B．σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)C．雙鍵中一定有一個σ鍵，一個π鍵，叁鍵中一定有一個σ鍵，兩個π鍵D．氣體單質(zhì)中一定存在σ鍵，可能存在π鍵[答案]

D1．共同的物理性質(zhì)在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體一般具有下列一些共同的物理性質(zhì)：①熔點和沸點很高。熔化原子晶體時需要破壞共價鍵，而共價鍵的作用力較強，且原子晶體是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔化時需要消耗較多的能量，所以原子晶體的熔、沸點很高。②硬度很大(金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì))。③一般不導(dǎo)電。④難溶于一些常見的溶劑。2．常見的原子晶體(1)某些非金屬單質(zhì)：金剛石(C)、晶體硅(Si)、晶體硼(B)、晶體鍺(Ge)等。(2)某些非金屬化合物：碳化硅(SiC)晶體、氮化硼(BN)晶體。(3)某些氧化物：二氧化硅(SiO2)晶體。3．典型原子晶體結(jié)構(gòu)分析(1)金剛石：圖甲為金剛石的立體結(jié)構(gòu)圖，從其空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中截取出一個立方體就是金剛石的晶胞(圖乙)，該晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，碳原子位于立方體的八個頂點、六個面心以及晶胞內(nèi)部還有四個碳原子，該晶胞中實際含有的碳原子數(shù)為8。由圖還可看出，在金剛石晶體中每個C原子與4個C原子緊鄰成鍵，由5個C原子形成正四面體結(jié)構(gòu)單元，C－C鍵的夾角為109°28′。晶體中的最小環(huán)為六元環(huán)，為空間六邊形，每個C原子被12個六元環(huán)共有。晶體中每個碳原子參與了4個C－C鍵的形成，而每個C－C鍵為兩個碳原子共有，故C原子數(shù)與C－C鍵數(shù)之比為1∶2。(2)二氧化硅晶體：SiO2晶體可看成是晶體硅(結(jié)構(gòu)類似于金剛石)中的每個Si－Si鍵中插入一個氧原子而形成的，每個Si原子與4個O原子緊鄰成鍵，每個O原子與2個Si原子緊鄰成鍵，晶體中Si原子數(shù)