【精品】微粒间作用力与物质性质专题课件共价键、原子晶体PPT课件.ppt

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1、第二单元 共价键 原子晶体,专题3 微粒间作用力与物质性质,化学键,离子键,共价键,金属键,一、共价键的形成,1、定义：,2、成键微粒：,3、成键本质：,原子间通过共用电子对所形成的的化学键。,原 子,共用电子对,4、存在范围：,非金属单质共价化合物离子化合物,5、用电子式表示共价键的形成过程：,学生活动1：写出下列分子的电子式和结构式,以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？,?思考,学以致用,1、共价化合物中只含有共价键2、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键,v,r,0,V：势能 r：核间距,两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近,r0,v,r,0,r0,V：势能r：核间距,

2、r0,v,r,0,r0,V：势能 r：核间距,r0,v,r,0,r0,V：势能 r：核间距,v,r,0,V：势能 r：核间距,两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近,氢气分子形成过程的能量变化,从核间距和成键电子的自旋方向来观察能量的变化情况。,相距很远的两个核外电子自旋方向相反的氢原子相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将,先变小后变大,6、成键条件：,电负性相同或差值小（小于1.7）的非金属原子之间且成键的原子最外层未达到饱和状态,即成键原子有未成对电子。,某些金属与非金属元素原子之间形成的化学键也是共价键。,7、共价键的形成本质,重叠,相反,未成对,共用电子对,增 加,降低,教科书 P44,

3、1.根据H2分子的形成过程，讨论F2分子和HF分子是怎么形成的,2.为什么N、O、F与H形成简单的化合物(NH3、H2O、HF)中H原子数不等？,8、共价键的特征,（1）具有饱和性,在成键过程中,每种元素的原子有几个未成对电子通常就只能形成几个共价键，所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。,（2）具有方向性,p,共价键的方向性决定了分子的立体空间构型,在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性（s

4、轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性）。,小结：,共价键的形成条件,共价键的本质,共价键的特征,1.相距很远的两个自旋方向相反的H原子相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将()A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.逐渐变小 D.逐渐增大,练 习,B,2.下列不属于共价键的成键因素的是().共用电子对在两核间高频率出现.共用的电子必须配对.成键后体系能量降低，趋于稳定.两原子核体积大小要适中,练 习,3、下列说法正确的是（）A、有共价键的化合物一定是共价化合物B、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C、由共价键形成的分子一定是共价化合物D、只有非金属原子间才能形成共价键,B,B.C,5、

5、写出下列物质的电子式（1）Br2；（2）CO2；（3）PH3（4）NaH；(5)Na2O2；,二、共价键的类型,1、按共用电子对的数目分：单键、双键、叁键,2、按共用电子对是否偏移分：,(1)非极性键：,同种元素原子间形成的共价键。共用电子对不发生偏移。,存在：非金属单质、某些化合物,(2)极性键：,不同元素原子间形成的共价键。共用电子对偏向吸引电子能力强的一方。,存在：共价化合物、某些离子化合物,氯氯键非极性键,氢氯键极性键,（1）头碰头重叠键,s轨道s轨道,S轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式,3.按成键原子轨道重叠方式不同分：键和键,（1）键：,X,ss,+,+,+,+,+,+,+

6、,+,原子轨道以“头碰头”方式互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大而形成的共价键,X,pxpx,形成键的电子称为电子,pxpx,+,X,+,pxs,+,+,例：H2+Cl2=2HCl,px s,（2）键：,原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键,Z Z,键的类型,键的类型,ss(键),pxpx(键),spx(键),pzpz(键),pypy(键),氮分子中原子轨道重叠方式示意图,小结：,键与键的比较,“头碰头”重叠,肩并肩重叠,单键是键，双键、三键中只有一个是键,单键不可能是键，双键中有一个、三键中有两个是键,重叠程度较大，比较牢固,重叠程度较小，较易断裂,

7、教科书 P46,请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反应的反应方程式。并思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔分子断裂什么类型的共价键？,乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图,乙炔分子中轨道重叠方式示意图,有机物中的共价键,1、C H 是键。,2、CC 是键。,3、C=C 一个键，一个键。,4、C 一个键，两个键。,乙烯、乙炔分子中C-C 键比较稳定不容易断裂，键比较容易断裂。,乙烷：个键；乙烯：个键 个键；乙炔：个键 个键,7,5,1,3,2,请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个键，几个键？,7,3,练 习,1.下列分子中含有非极性键的共价化合物是（）A.F2 B.C

8、2H2 C.Na2O2 D.NH3 E.C2H6 F.H2O2G.CO2,B.E.F,2.关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键 C.分子中只含键 D.分子中含有1个键,C,3.下列分子中不含有键的是()A.Na2O2 B.CaC2 C.F2 D.C6H6 E.氯乙烯,练 习,A.C,4.下列物质分子中无键的是（）A.N2 B.O2 C.Cl2 D.C2H4,C,5.H2S分子中两个共价键的夹角接近90，其原因是（）A.共价键的饱和性 B.s原子电子排布 C.共价键的方向性 D.s原子中p轨道的形状,CD,在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4请用电

9、子式表示和形成NH的过程并讨论NH和H是如何形成NH4+的,教科书 P48,氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？,极性共价键,写出氨分子的电子式和结构式。,写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。,NH3+HCl=NH4Cl,NH3+H+=NH4+,氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？,H+,氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。,或,共用电子对全部由氮原子提供。,配 位 键,由一个原子提供孤对电子，另一个原子提供空轨道形成的共价键称配位键。,氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。,配位键用“”表示，箭头指向接受孤对电子的原子。,如：,铵根离子中的四个氮氢键完全一样(键长

10、、键能相同),小结：,极性键,单键双键三键,（1）按成键方式分,（2）按共用电子对有 无偏移分,（3）按两原子间的共用 电子对的数目分,2一种特殊的共价键-配位键,键：头碰头重叠,键：肩并肩重叠,非极性键,（1）定义：,1.共价键的类型,（3）配位键的存在,（2）配位键的成键条件,共价键的键能与化学反应热,1.键参数,(1)键能的定义：在101kPa、298K条件下。1mol 气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。,如在101kPa、298K条件下。1mol气态H2生成气态H原子的过程所吸收的能量为436kJ，则HH键的键能为436kJmol-1,共价键

11、的键能用来衡量共价键牢固程度，共价键键能越大表示该共价键越牢固，即越不容易被破坏。,(2)键长：两原子核间的平均间距,原子间形成共价键，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，两原子核的平均间距键长越短。,键长取决于成键原子的半径大小,教科书P49 表3-5,请结合表中数据分析：1.影响共价键强弱的因素2共价键强弱与分子稳定性的关系,1.影响共价键键能的主要因素,2键能大小与分子稳定性的关系：对结构相似的分子，键长越短，键能越 大，一般含 该键的分子越稳定。,（1）一般情况下，成键电子数越多，键长越 短，形成的共价键越牢固，键能越大.,（2）在成键电子数相同，键长相近时，键的

12、 极性越大，键能越大.,小结：,（3）键角：,多原子分子中的两个共价键之间的夹角。键角可反映分子的空间构型，可进一步帮助我们判断分子的极性。,10718,10430,10928,2.键能与化学反应热关系,化学反应中发生旧化学键断开和新化学键形成,（1）化学反应的实质:,（2）旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为放热反应。,（3）键能与化学反应焓变的关系,H=反应物的键能总和 生成物的键能总和,放热反应的H0；吸热反应的H0。,化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)lmol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构

13、如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ/mol)：PP：198 PO：360 OO：498，则反应P4(白磷)+3O2P4O6的反应热H为(),A一1638 kJ/mol B+1638 kJ/mol C一126k kJ/mol D+126 kJ/mol,白磷 P4O6,练 习,A,原子晶体,一.原子晶体,相邻 间通过 结合而成的具有 结构的晶体,2、组成微粒:,3、微粒间作用力:,知识回顾,1、定义：,共价键,空间网状,原子,原子,共价键,4、典型的原子晶体：金刚石、晶体硅、SiC、SiO2、晶体B、氮化硼等,所以熔点、硬度:金刚石SiCSi,5、原子晶体的物性,熔、沸点；硬度；溶于一般溶剂；

14、导电。,很 高,很 大,难,不,一般键长越短，键能越，原子晶体的熔沸点越，硬度越。,大,高,大,键长:CC CSi SiSi,所以熔点、硬度:金刚石SiCSi,6、原子晶体结构,金刚石,金刚石晶胞,10928,共价键,金刚石的晶体结构,金刚石晶胞,正四面体,金刚石 的晶体结构模型,最小环为六元环,81/8+61/2+4=8,1在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个2在金刚石晶体中每个碳原子形成共价键3.在金刚石晶体中最小碳环由碳原子来组成4.每个碳原子可形成个六元环,每个C-C键可以形成个六元环。5在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是.在金刚石晶胞中占有的碳原子数,4个,1 2

15、,6个,4,8个,12,小结：,180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅的晶体结构,1.在SiO2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是。2.在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；3.在SiO2 晶体中，最小环为 元环。,2,1：2,4,4,2,1：4,1：2,12,4.每个十二元环中平均含有硅原子,=61/12=1/2,硅原子个数与SiO 共价键个数之是；氧原子个数与SiO 共价键个数之比是。,每个十二元环中平均含有SiO键,=121/6=2,小结：,石墨的晶体结构模型,石墨的晶体结构,

16、石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构。在层与层之间，是以分子间作用力相结合的。由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于层与层之间的分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。,(1)层状结构,最小碳环为平面正六边形,即为六元环(在同一平面上)。,(2)每个碳原子为3个六元环所共有,每个C-C键为2个六元环所共有。,(3)每个六元环中平均含有碳原子,=61/3=2,每个六元环中平均含有C-C键,=61/2=3,即碳原子数:C-C键键数,=2:3,小结

17、：,金刚石与石墨的比较,正四面体空间网状,正六边形平面层状,共价键,共价键与范德华力,6个原子不同面,6个原子同面,4,3,61/6=1,61/2=3,61/12=1/2,61/3=2,仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？,晶体类型离子晶体金属晶体原子晶体,离子键金属键共价键,金属阳离子和自由电子原子,少数很高或很低,NaCl、CsCl,微粒,结合力,熔沸点,典型实例,三种晶体的比较,金刚石,Cu、A l,很高,较高,离子,1.2003年美国科学杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制

18、得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是()A.晶体中C、O原子个数比为12 B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C.晶体中COC键角为180 D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构,C,练 习,2.氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是()A.硝石和金刚石 B.晶体硅和水晶C.冰和干冰 D.萘和蒽,B,练 习,3.碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）A.B.C.D.

19、,A,练 习,4.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。(1)氮化硅晶体属于_晶体。(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_.(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_.,原子,Si3N4,练 习,5.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据,晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。共含有_个BB,原子,熔点高、硬度大,12,60,30,练 习,