第三单元共价键原子晶体
共价键 原子晶体
共价键原子晶体【本节学习目标】1、共价键的成因，σ键和π键的形成，共价键的分类。
2、原子晶体的结构特点和性质。
重点：1、共价键的形成过程。
2、原子晶体的结构特点和性质。
难点：1、σ键和π键的形成。
2、原子晶体的结构如何决定性质。
【知识要点梳理】一、共价键的形成1、共价键的形成和本质由前面讲到的电负性知，电负性相同或差值小的非金属元素的原子形成共价键。
下面以H 原子形成H2分子，H原子与Cl原子形成HCl分子为例，分析共价键的形成。
(1)共价键的形成过程。
H原子核外的电子为1s电子，当两个H原子相距较远时，体系的能量等于两个H原子的能量和，当H原子逐渐靠近时，两个H原子都能对自身和对方的1s电子产生吸引作用，使体系的能量逐渐下降。
理论计算可知，当两个H原子核间距为0.074nm时，它们的原子轨道相互重叠，电子在两核间区域出现的概率增加，双方各提供一个电子相互配对(电子自旋方向相反)，即形成了共用电子对，两个H原子就结合为H2分子，此时体系能量最低，处于稳定状态，若两个H原子进一步接近，两个带正电荷的原子核的排斥作用又明显增大，体系能量又上升，状态又不稳定，可知，电子在两H原子核间区域出现概率增加，形成共用电子对(即形成了共价键)时，得到稳定的H2分子。
HCl分子的形成过程类似：Cl原子的轨道表示为[Ne]，3p轨道上有1个未成对电子。
故Cl原子与H原子相互靠近时，Cl原子3p轨道上的这1个未成对电子与H原子的1s 未成对电子形成共用电子时，以共价键的方式结合成HCl分子。
(2)共价键的概念原子间通过共用电子对形成的化学键称为共价键。
(3)共价键的本质高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用是共价键的本质。
2、共价键的特征：与离子键不同，共价键具有饱和性和方向性。
(1)共价键的饱和性一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，即每个原子所能形成的共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。
原子晶体121
1.55×10-10m
练
习
1. 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①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们 的熔点从高到低的顺序是 A. ①③② C. ③①② B. ②③① D. ②①③ （
A ）
练
习
2.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。 原子 晶体。 (1)氮化硅晶体属于_________ (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 Si3N4 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 强热 3SiCl +2N +6H 式为_______________________. 4 2 2==Si3N4+12HCl
5．在金刚石晶体中碳原子个数与C－C键个数之比是
1︰ 2
６.每个晶胞中所含碳原子数 8个
2、二氧化硅的晶体结构
Si O
109º 28´
180º
共价键
小结：
二氧化硅的晶体结构
1、在SiO2晶体中，每个硅原子与 4 个氧原子 结合；每个氧原子与 2 个硅原子结合；在SiO2
晶体中硅原子与氧原子个数之比是 1：2 。
晶体类型 微粒 结合力 熔沸点 较高
少数很高 或很低
典型实例
离子晶体 离子
离子键
NaCl、CsCl
Cu 、A l
金属阳离子 金属晶体和自由电子金属键
苏教版共价键原子晶体
都断π键，因为形成σ键时电子云重叠程度要 π 因为形成σ 比形成π键时大得多 所以， 大得多， 比形成π键时大得多，所以，碳原子与碳原子 之间形成的σ键比π键牢固，在化学反应中， 之间形成的σ键比π键牢固，在化学反应中， π键易断裂
[问题解决2] （1）观察金刚石晶胞，判断碳原子的 （4）对照三种原子晶体的键长、键能数据，体会影 问题解决2] 对照三种原子晶体的键长、键能数据， 观察金刚石晶胞， 响原子晶体熔点和硬度大小的因素 成键情况及每个晶胞中所含碳原子数 推测同为原子晶体的晶体硅和碳化硅SiC SiC的晶 （2）推测同为原子晶体的晶体硅和碳化硅/℃ 硬度 原子晶体 键能/kJ·mol 键长/pm 熔点/℃ 的晶 键能/kJ·mol 键长/pm 熔点 SiC 胞是怎样的？ 胞是怎样的？ －C）348 金刚石 （C 154 3550 10 （3）比较三种原子晶体的熔点和硬度的高低， 7 Si－Si） 晶体硅比较三种原子晶体的熔点和硬度的高低，说明 （Si－Si）348 234 1415 理由？ 理由？ Si） 碳化硅 （C－Si）348 184 2600 9
反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学 反应过程中的能量变化。 反应过程中的能量变化。
P50 问题解决
１、（1） 、（ ） △H = 946kJ/mol+3×436kJ/mol－ × － 2×（3×393）kJ/mol= －104kJ/mol × × ）
(2)△H=2 ×436kJ/mol+498kJ/mol－ △ － 2×(2×463) kJ/mol=－482kJ/mol × × －
H
H
H H
二、共价键的分类
1、按轨道重叠方式分 、 2、按共用电子对是否 、 偏移的方式分
σ键：有s-s 键 π键：p-p 键 极性共价键
第3章第2节分子晶体与共价晶体第2课时课件(57张)
(3)依据晶体的导电性判断。 分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导电,如HCl。共价晶体多数为 非导体,但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断。 共价晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆。
(5)依据物质的分类判断。 ①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属 氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的化合物类共价 晶体有碳化硅、二氧化硅等。
【思考·讨论】 (1)常见的单质共价晶体有哪些?
提示:金刚石、单质硅、单质硼。 (2)常见的共价晶体化合物有哪些? 提示:SiO2、SiC、C3N4、Si3N4、BN、AlN、BP、GaAs等。
【案例示范】 【典例】(2020·洛阳高二检测)下列晶体性质的比较中不正确的是( ) A.沸点:NH3>PH3 B.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4 C.硬度:白磷>冰>二氧化硅 D.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
【思考·讨论】 金刚石的晶胞如图所示:
(1)1 mol金刚石中含________个共价键。 提示:2NA。 (2)晶胞棱长为a,碳原子半径为r。a、r之间有什么关系? 提示:2r= 1 3a。
4
【案例示范】
【典例】将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无 氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐 磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是 ( )
①每个碳原子都采取sp3杂化,与相邻的4个碳原子以共价键相结合,正四面体形 结构,键角109°28′ 。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成,且不在同一平面内,最多有4个碳原子 在同一平面。 ③每个C形成4个C—C键,每个C占有2个C—C键,即C原子与C—C键之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用,1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C键被6个六元环共用。
高中化学第三章晶体结构与性质2分子晶体与共价晶体教案2
分子晶体与共价晶体【教学目标】1.借助分子晶体等模型认识晶体的结构特点。
2.能从范德华力、氢键的角度分析、理解分子晶体的物理性质。
3.学会比较晶体的熔、沸点。
【教学重难点】分子晶体、共价键的结构特点与性质之间的关系【教学过程】1。
新课导入[模型展示]碘晶胞示意图［学生回答］观察分析碘晶胞的结构特点及粒子间的作用力：晶胞中只有分子.晶体中相邻分子间以分子间作用力相互吸引,分子内原子以共价键相结合。
[过渡]像碘晶体,只含有分子的晶体称为分子晶体.除了分子晶体外还有共价晶体，这就是我们这节课要学习的内容。
2.新课讲授1。
分子晶体［获取概念]概念：只含分子的晶体称为分子晶体.粒子间的相互作用力:分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引,分子内原子之间以共价键结合。
[学生活动]观察某些分子晶体的熔点,分析分子晶体熔点的特点：分子晶体熔点低。
［讲解］分子晶体熔、沸点低，硬度小，易升华,不导电。
[设疑］哪些晶体属于分子晶体？[回答］(1)所有的非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等；(2)部分非金属单质，如卤素（X2）、氧气(O2)、硫(S8）、氮气(N2)、白磷(P4)、碳60（C60)、稀有气体等；（3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O10、SO2等（4）几乎所有的酸;(5)绝大多数有机物。
［强调］分子晶体在熔化时,只破坏分子间作用力而不破坏化学键。
［讲解］只有范德华力，无分子间氢键，每个分子周围有12个紧邻的分子,晶体这样的结构特征称为分子密堆积，如C60、干冰、I2、O2等。
有分子间氢键但不具有分子密堆积特征，如HF、冰、NH3等。
[展示]干冰、冰、C60的晶胞结构。
［设疑]在分子密堆积中，为什么每个分子周围紧邻12个分子? [回答］以干冰晶胞为例，以上面中心分子为中心,相邻分子有其面顶角的4个分子、侧面中心的4个分子、与其面相邻的晶胞的侧面中心的4个分子，即12个分子。
［思考讨论]为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小?[回答]冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的.由于氢键具有一定的方向性,每个水分子与周围4个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。
共价键_原子晶体
3、σ键和π键的比较 σ键 π键 “肩并肩” 镜像对称
重叠程度小，强 度较小，易断裂
成键方向 电子云形状 牢固程度
“头碰头” 轴对称
重叠程度大，强 度大，不易断裂
共价单键是σ 键，共价双 成键判断规律 键中一个是σ 键，另一个 是π 键，共价三键中一个 是σ 键，另两个为 π 键
2、极性键： 两个成键原子吸引电子的能 力不同 （电负性不同 ），共 不同原子 用电子对 发生 偏移的共价键
3、在极性共价键中，成键原子吸引电子能 力的差别越大，即电负性差值越大，共用 电子对的偏移程度 越大 ，共价键的 极性 越大 。
完成课本47页：交流与讨论
问题探究三：配 位 键
用电子式表示Ｎ和Ｈ形成ＮＨ３的过程 在水溶液中，NH3能与H+结合生成ＮＨ４＋ 讨论ＮＨ３和Ｈ＋是如何形成ＮＨ4+的？
5、常见的原子晶体
• 某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）等 • 某些非金属化合物： 金刚砂（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 氮化铝（AlN） • 某些氧化物： 二氧化硅（ SiO２）晶体、天然Al2O3
金刚石晶体结构模型
109º 28´
共价键 正四面体
金刚石 空间网状结构 空间六元环 （所含原子不共面）
第三单元
共价键 原子晶体
一、共价键
1、定义： 原子间通过共用电子对所形成的 的化学键。 2、成键微粒： 同种或不同种非金属元素原子.(稀有
气体元素除外)
3、成键本质： 共用电子对(没有电子得失)
4、存在范围：
非金属单质 共价化合物 某些离子化合物
二、共价键的形成
元素的电负性相差小于1.7。
苏教版高中化学选修三 3.3.3 共价键的键能 原子晶体
图片导学 第 17 页
在金刚石晶胞中占 有的碳原子数: 8×1/8+6×1/2+4=8
共价键的键能 原子晶体
知识点3、原子晶体的结构 1、金刚石的结构
知识解读 第 18 页
金刚石
空间网状结构 键角 109°28’ 空间六元环 （所含原子不共面）
知识解读 第9 页
②由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规定△H为 “—”，则由键能求反应热的公式为：
△H =反应物的键能总和 — 生成物的键能总和。 △H =生成物的总能量—反应物的总能量。
③放热反应的△H为“—”，△H＜0； 吸热反应的△H为“+”， △H＞0。 ④反应物和生成物的化学键强弱决定化学反应过程中能量变化。
知识解读 第8 页
⑵利用键能计算化学反应中的ΔH
①反应热应该为旧化学键断裂（拆开反应物→原子）所需要吸收的能 量与形成新化学键形成（原子重新组合成反应生成物）所放出能量的
差值。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。
共价键的键能 原子晶体
知识点1、共价键的键能
共价键的键能 原子晶体
知识解读 第3 页
知识点1、共价键的键能 1.键能和键长 (1)键能：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H－H键的键能为436kJ· mol-1 共价键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
共价键原子晶体
吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）执教老师:朱、钟、周、吴 起草人：朱志明授课日期：__________专题3：微粒间作用力与物质性质课题：第三单元 共价键 原子晶体（第一课时）课程标准：1．认识共价键的本质和特性 2．了解共价键的类型3．用电子式法表示共价键的形成过程 学习重点和难点：共价键的本质和特性 教学课型：新授课 教学过程： 一、共价键1．共价键的形成：共价键是原子间通过共用电子对所形成的的化学键。
2．共价键的特点①具有饱和性：形成的共价键数 = 未成对电子数 ②具有方向性3．用电子式表示共价键的形成4．共价键的分类 （1）按成键方式分（2）按键的极性分（3）按两原子间的共用电子对的数目分5．一种特殊的共价键 --配位键 （1）定义：由一个原子单方面提供一对电子与另一个接受电子的原子共用而形成共价键。
（2）配位键的成键要求一个原子提供孤对电子，另一个原子有空轨道，两者形成配位键 （3）配位键的存在σ键：头碰头重叠 π键：肩并肩重叠 极性键 非极性键单键 双键 三键练习：1．结合Cl2的形成，说明共价键的形成条件，以及共价键为什么具有方向性和饱和性？2．试分析右图分子中共价键的类型3．已知BeCl2是共价化合物，在一定条件下分别以单分子、双分子和多聚体形式存在。
试用结构式表示BeCl2的上述存在形式，并用箭头指出其中的配位键4、下列元素的原子在形成不同物质的时候，既可以形成离子键，又可以形成极性键和非极性键的是A、NaB、MgC、BrD、Ne5、1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N5+的化合物N5AsF6，下列叙述错误的是A、N5+共有34个核外电子B、N5+中氮原子以共用电子对结合C、化合物N5AsF6中As化合价为+1D、化合物N5AsF6中F化合价为—16、关于化学键的各种叙述，下列说法中正确的是A、在离子晶体里，只存在离子键B、共价化合物里，一定不存在离子键C、非极性键只存在于双原子的单质分子里D、由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性键7、下列说法不正确的是A、σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强B、两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键C、气体单质中，一定有σ键，可能有π键D、N2分子中有一个σ键，2个π键吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）执教老师:朱、钟、周、吴 起草人：朱志明授课日期：__________专题3：微粒间作用力与物质性质课题：第三单元 共价键 原子晶体（第二课时）课程标准：1．认识共价键的本质和特性2．了解共价键的类型3．用电子式法表示共价键的形成过程 学习重点和难点：共价键的本质和特性 教学课型：新授课教学过程： 复习巩固：1．共价键的形成：共价键是_____________________________________的化学键。
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v
V：势能 r：核间距
0
r
氢气分子形成过程的能量变化
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
1. 共价键的形成条件 ①电子配对原理 ②最大重叠原理
成键原子各自提供1 个自旋方向相反的单 电子形成共用电子对。
两个原子轨道重叠部分越大，两 原子核间电子的概率密度越大， 体系的能量越低，形成的共价键 越牢固，分子越稳定。
结构式
分子式 H2S CaF2 CS2
电子式
结构式
以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化 合物？
二.共价键的形成
两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近
v V：势 能 r：核间距
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V：势能 r：核间距
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V：势能 r：核间距
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r0
r
两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近
第三单元 共价键 原子晶体
一.共价键
1.定义：原子间通过共用电子对所形成的强烈的 相互作用
2.成键微粒：原 子
3.成键元素：非金属元素之间或电负性差值较小 的非金属与金属元素之间
4.存在范围：非金属单质（除稀下列分子的电子式和结构式
分子式 电子式 H2 N2 NaOH
D.BF3
2.共价键形成的本质：
成键原子相互接近时，原子轨道发生 重叠 ，自 旋方向 相反 的 未成对 电子形成共用电子对， 两原子核间的电子云密度 增 加 ，体系的能 量 降低 。
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形成简单的化合物的化学式为 NH3、H2O和HF？
3.下列说法正确的是
（ ）B
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
4. 下列微粒中原子最外层电子数均为8的是(B.C)
A.PCl5 B.NF3 C.CO2 5. 写出下列物质的电子式 （1）Br2；（2）CO2 ；（3）PH3 （4）NaH； (5)Na2O2；
3. 共价键的特征
①具有饱和性：在共价分子中每个原子形成共价 键数目是一定的。 原子形成的共价键数 未成对电子数
p
3. 共价键的特征
①具有饱和性：一般情况，在共价分子中每个原 子形成共价键数目是一定的。
原子形成的共价键数 未成对电子数
②具有方向性（s轨道和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
练习
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
( B)
A. 先变大后变小 B. 先变小后变大 C. 逐渐变小 D. 逐渐增大
2.下列不属于共价键的成键因素的是( Ｄ)
Ａ. 共用电子对在两核间高频率出现 Ｂ. 共用的电子必须配对 Ｃ. 成键后体系能量降低，趋于稳定 Ｄ. 两原子核体积大小要适中