共價(jià)鍵 原子晶體_第1頁(yè)
共價(jià)鍵 原子晶體_第2頁(yè)
共價(jià)鍵 原子晶體_第3頁(yè)
共價(jià)鍵 原子晶體_第4頁(yè)
共價(jià)鍵 原子晶體_第5頁(yè)
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關(guān)于共價(jià)鍵原子晶體第一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日一、共價(jià)鍵的形成以氫分子的形成為例:自旋方向相反的兩個(gè)電子之間可以形成化學(xué)鍵。元素的電負(fù)性相差小于1.7。非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵就是共價(jià)鍵。某些金屬與非金屬元素原子之間形成的化學(xué)鍵也是共價(jià)鍵。通常哪些元素的原子之間能形成共價(jià)鍵?第二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日氫氣分子形成過(guò)程的能量變化從核間距和成鍵電子的自旋方向來(lái)觀察能量的變化情況。第三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1、形成共價(jià)鍵的要點(diǎn)電子配對(duì)原理最大重疊原理兩原子各自提供1個(gè)自旋方向相反的電子彼此配對(duì)。兩個(gè)原子軌道重疊部分越大,兩核間電子的密度越大,形成的共價(jià)鍵越牢固,分子越穩(wěn)定。第四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日2、共價(jià)鍵的本質(zhì)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),兩原子核間的電子密度增加,體系的能量降低.第五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日3、共價(jià)鍵的特點(diǎn)(1)飽和性:與離子鍵不同,共價(jià)鍵具有飽和性。這是因?yàn)橹挥谐涉I原子中自旋方向相反的未成對(duì)電子才能形成共用電子對(duì)。成鍵過(guò)程中,每種元素的原子有幾個(gè)未成對(duì)電子,通常就只能和幾個(gè)自旋方向相反的電子形成共價(jià)鍵,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,這就是共價(jià)鍵的飽和性。第六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日因?yàn)镾軌道是球形對(duì)稱的,所以S軌道與S軌道形成的共價(jià)鍵沒(méi)有方向性。(2)方向性:是不是所有的共價(jià)鍵都具有方向性?問(wèn)題:第七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日成鍵原子軌道只有采用最大重疊才能形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵,由于p,d,f軌道在空間有不同的伸展方向,即有方向性,因此共價(jià)鍵有方向性。第八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日4、用電子式表示共價(jià)鍵的形成過(guò)程H+例如用電子式表示共價(jià)鍵HCl、Cl2的形成過(guò)程Cl+第九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日又如N2、H2O的形成過(guò)程2++

N2:H2O:請(qǐng)與離子化合物的形成過(guò)程的電子式進(jìn)行比較第十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日思考:含有共價(jià)鍵的物質(zhì)是

否一定是共價(jià)分子?第十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日寫(xiě)出N2、HF、F2、乙烯、乙炔的電子式和結(jié)構(gòu)式第十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日拓展視野共價(jià)鍵理論的發(fā)展路易斯價(jià)鍵理論現(xiàn)代價(jià)鍵理論(VB法)分子軌道理論(MO法)第十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日二、共價(jià)鍵的類型zzyyxσNNπzπy第十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑,通常很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。結(jié)合氮分子的電子式和結(jié)構(gòu)式思考氮分子中氮原子的軌道是如何重疊形成化學(xué)鍵的?形成什么類型化學(xué)鍵?問(wèn)題探究一:σ鍵和π鍵zzyyxσNNπzπy第十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑,通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。請(qǐng)你寫(xiě)出氮分子的電子式和結(jié)構(gòu)式,并分析氮分子中氮原子的軌道是如何重疊形成共價(jià)鍵的。問(wèn)題探究一:σ鍵和π鍵第十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日zzyyxσNNπzπy第十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1.σ鍵:“頭碰頭”X++s—sX++-px—s+--+Xpx—px形成σ鍵的電子稱為σ電子。原子軌道沿核間連線方向以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵,叫σ鍵.第十八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日相互靠攏s-ss-pp-p第十九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日第二十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日σ鍵的類型第二十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日σ鍵的常見(jiàn)類型有(1)s-s,(2)s-p,(3)p-p,請(qǐng)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第二十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日2.π鍵:“肩并肩”+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(jià)鍵,叫π鍵.第二十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日3、σ鍵和π鍵的比較σ鍵π鍵成鍵方向電子云形狀牢固程度成鍵判斷規(guī)律“頭碰頭”“肩并肩”軸對(duì)稱鏡像對(duì)稱強(qiáng)度大,不易斷裂強(qiáng)度較小易斷裂共價(jià)單鍵是

鍵,共價(jià)雙鍵中一個(gè)是

鍵,另一個(gè)是

鍵,共價(jià)三鍵中一個(gè)是

鍵,另兩個(gè)為

鍵σσπσπ第二十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵組成?問(wèn)題探究第二十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日乙烷:

個(gè)σ鍵乙烯:

個(gè)σ鍵

個(gè)π鍵乙炔:

個(gè)σ鍵

個(gè)π鍵75132第二十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日乙烯、乙炔分子中軌道重疊方式示意圖第二十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日問(wèn)題探究請(qǐng)寫(xiě)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(jià)鍵?π鍵的重疊程度小于σ鍵,所以π鍵不如σ鍵穩(wěn)定。第二十八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日有機(jī)物中的共價(jià)鍵1、C–H是σ鍵。2、C—C是σ鍵。3、C=C一個(gè)σ鍵,一個(gè)π鍵。4、C≡C一個(gè)σ鍵,兩個(gè)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。第二十九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日拓展視野第三十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日拓展視野苯分子中的共價(jià)鍵請(qǐng)大家看課本P42~P43的相應(yīng)內(nèi)容。第三十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日問(wèn)題探究二:極性鍵和非極性鍵根據(jù)氫原子和氟原子的核外電子排布,你知道F2和HF分子中形成的共價(jià)鍵有什么不同嗎?根據(jù)元素電負(fù)性的強(qiáng)弱,你能判斷F2和HF分子中共用電子對(duì)是否發(fā)生偏移嗎?第三十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1、非極性鍵:兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力

(電負(fù)性

),共用電子對(duì)

偏移的共價(jià)鍵相同不發(fā)生相同2、極性鍵:兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力

(電負(fù)性

),共用電子對(duì)

偏移的共價(jià)鍵不同發(fā)生不同第三十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日第三十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日第三十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日3、一般情況下,同種元素的原子之間形成

共價(jià)鍵,不同種元素的原子之間形成

共價(jià)鍵。非極性極性4、在極性共價(jià)鍵中,成鍵原子吸引電子能力的差別越大,即電負(fù)性差值越大,共用電子對(duì)的偏移程度

,共價(jià)鍵的極性

。越大越大第三十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日練習(xí):1、指出Cl2、HCl、CO、N2、H2O、H2等分子中存在的共價(jià)鍵,并說(shuō)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(qiáng)到弱的順序排列。第三十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日交流與討論1、極性鍵:

非極性鍵:HClCOH2OCl2N2H22、鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序:F—HO–HN—HC—H第三十八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日問(wèn)題探究三:配位鍵

在水溶液中,NH3能與H+結(jié)合生成NH4+請(qǐng)用電子式表示N和H形成NH3的過(guò)程并討論NH3和H+是如何形成NH4+的?第三十九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日寫(xiě)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(duì)電子,氫離子有空軌道。

NH3+HCl=NH4Cl

NH3+H+=NH4+氨分子中各原子均達(dá)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(duì)全部由氮原子提供。第四十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日配位鍵銨根離子與水合氫離子等是通過(guò)配位鍵形成的。

﹕HO

﹕﹕

﹕H+H+→

﹕HOH

﹕﹕

﹕H+由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子對(duì)的原子形成共價(jià)鍵,這樣的共價(jià)鍵稱為配位鍵。第四十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日

﹕HN

﹕﹕

﹕H

HH-N→HH

H

在銨根離子中,四個(gè)N-H鍵的鍵長(zhǎng)、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++第四十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1、按原子軌道的重疊方式可劃分為兩種鍵型:σ鍵和π鍵2、按共用電子對(duì)是否發(fā)生偏移可劃分為非極性鍵和極性鍵。3、按提供共用電子對(duì)的方式可劃分為普通共價(jià)鍵和配位鍵。小結(jié):第四十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1、關(guān)于乙醇分子的說(shuō)法正確的是()A、分子中共含有8個(gè)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(gè)π鍵C課堂練習(xí)第四十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日課堂練習(xí)2、下列分子中含有非極性鍵的共價(jià)化合物是()A、F2B、C2H2C、Na2O2D、NH3B第四十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日3、在下列物質(zhì)中:⑴Cl2⑵NaI⑶H2S⑷CO2⑸CaCl2⑹N2⑺CCl4⑻N(yùn)a2O⑼NH3⑽HBr⒈含離子鍵的物質(zhì)是:⒉含有共價(jià)鍵的化合物是:NaICaCl2

Na2OH2SCO2CCl4NH3HBr第四十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日1、非極性鍵:共用電子對(duì)不偏向任何原子的共價(jià)鍵,同種非金屬元素的原子形成的共價(jià)鍵。2、極性鍵:共用電子對(duì)發(fā)生偏向的共價(jià)鍵,不同種非金屬元素的原子形成的共價(jià)鍵。成鍵原子的電負(fù)型相差越大,鍵的極性越強(qiáng)。3、配位鍵:由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子形成共價(jià)鍵。[歸納、小結(jié)]第四十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日三、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱2、共價(jià)鍵的鍵能用來(lái)衡量共價(jià)鍵牢固程度,共價(jià)鍵鍵能越大表示該共價(jià)鍵越牢固,即越不容易被破壞。1、共價(jià)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(guò)程所吸收的能量,稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能。第四十八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日3、鍵長(zhǎng):成鍵兩原子間的平均間距。第四十九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日4、共價(jià)鍵鍵能與鍵長(zhǎng)的關(guān)系:請(qǐng)認(rèn)真分析P45表3-5。結(jié)論:鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定。第五十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日第五十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日(二)、鍵能與反應(yīng)過(guò)程中能量變化的關(guān)系P45問(wèn)題解決核心問(wèn)題是如何利用鍵能來(lái)計(jì)算反應(yīng)過(guò)程中的能量變化。第五十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日已知:H—H:鍵能為436kJ/mol,Cl—Cl鍵能為243kJ/mol,H—Cl鍵能為431kJ/mol。通過(guò)計(jì)算確定反應(yīng):H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱。

拆開(kāi)化學(xué)鍵要消耗能量,形成化學(xué)鍵會(huì)放出能量?;瘜W(xué)反應(yīng)的過(guò)程就是拆開(kāi)反應(yīng)物的化學(xué)鍵,形成生成物的化學(xué)鍵的過(guò)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】第五十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日結(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(qiáng)弱決定著化學(xué)反應(yīng)過(guò)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。第五十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日試?yán)帽恚场档臄?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(gè)反應(yīng)釋放的能量更多?如何用計(jì)算的結(jié)果說(shuō)明氯化氫分子和溴化氫分子哪個(gè)更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)?思考:鍵長(zhǎng)、鍵能對(duì)分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響?第五十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日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(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小,鍵越易斷裂,化學(xué)性質(zhì)越活潑。第五十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日P46問(wèn)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第五十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日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(qiáng)。第五十八頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日四、原子晶體1、什么叫原子晶體?晶體中所有原子都是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2、原子晶體的特點(diǎn)?由于共價(jià)鍵鍵能大,所以原子晶體一般具有很高的熔、沸點(diǎn)和很大的硬度,一般不溶于溶劑。(晶體中無(wú)單個(gè)分子存在)3、常見(jiàn)哪些物質(zhì)屬于原子晶體?金剛石、單晶硅、碳化硅(金剛砂)、二氧化硅、氮化硼(BN)等。參看P47問(wèn)題解決第五十九頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日原子晶體有何物理特性?原子晶體金剛石氮化硼碳化硅氧化鋁石英硅鍺熔點(diǎn)℃3550300026002030171014151211硬度°109.59.5976.56.0某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度第六十頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日在原子晶體中,由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合,而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以原子晶體的(1)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)很高(2)硬度很大(3)一般不導(dǎo)電(4)難溶于一些常見(jiàn)的溶劑

原子晶體的物理特性第六十一頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日常見(jiàn)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)、晶體鍺(Ge)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、Al2O3第六十二頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型第六十三頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日金剛石的晶體結(jié)構(gòu)第六十四頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第六十五頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日金剛石金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)鍵角109°28’空間六元環(huán)(所含原子不共面)晶體硅碳化硅第六十六頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日180o109o28′SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第六十七頁(yè),共七十三頁(yè),編輯于2023年,星期日SiO2晶體結(jié)構(gòu)第六十

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