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。
新人教版化学选3 第三章 第二节分子晶体与原子晶体
分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较
晶体类型
结构、性质
分子晶体
原子晶体
结 构
构成晶体粒子
粒子间的作用力 硬度 溶、沸点
分子 分子间作用力 较小
Байду номын сангаас
原子 共价键 较大
较低
固态和熔融状 态都不导电 相似相溶
很高
不导电
性 质
导电
溶解性
难溶于常见溶剂
知识拓展－比较石墨和金刚石晶体结构
1.55×10-10m
石墨
金刚石
思考：
（1）石墨为什么很软？
（2）石墨的熔沸点为什么很高？ 石墨的熔点为什么高于金刚石？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。 沸点 （℃） 4827 4827
熔点 它们都有很强的C-C共价键。在石墨 （℃） 中各层均为平面网状结构，碳原子 之间存在很强的共价键（大π键）， 3652 C-C键长比金刚石的短，键的强度大， 石墨 故其熔点金刚石高。 金刚石 3550
第三章 晶体结构与性质
第二节
《分子晶体与原子 晶体》第二课时
二．原子晶体（共价晶体）
1、概念：
金 刚 石
构成晶体的粒子是原子，所有的 相邻原子间都以共价键相结合而形成 空间立体网状结构的晶体。
观察· 思考
• 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子 晶体有何物理特性？
2、原子晶体的物理特性
（1）熔点和沸点高； （2）硬度大； （3）一般不导电； （4）且难溶于一些常见的溶剂。 在原子晶体中，由于原子间以较强的 共价键相结合，而且形成空间立体网状结 构，所以原子晶体有特殊的物理性质。
（3）石墨属于哪类晶体？为什么？
第三章 第二节 原子晶体与分子晶体 第2课时 Word版含答案
第2课时原子晶体[学习目标定位] 1.知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。
2.学会晶体熔、沸点比较的方法。
一、原子晶体的概念、结构及其性质1.概念及组成(1)概念：相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体，称为原子晶体。
(2)构成微粒：原子晶体中的微粒是原子，原子与原子之间的作用力是共价键。
2.两种典型原子晶体的结构(1)金刚石的晶体结构模型如图所示。
回答下列问题：①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。
②晶体中相邻碳碳键的夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。
③最小环上有6个碳原子，晶体中C原子与C—C键个数之比为1∶2。
④晶体中C—C键键长很短，键能很大，故金刚石的硬度很大，熔点很高。
(2)二氧化硅晶体结构模型如图所示。
回答下列问题：①每个硅原子都采取sp3杂化，以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构。
②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环，硅、氧原子个数比为1∶2。
3.特性由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：①熔、沸点很高，②硬度大，③一般不导电，④难溶于溶剂。
4.常见的原子晶体：常见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等；某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。
原子晶体的结构特点(1)构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。
(2)原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系，不是分子式。
例1下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固态HeA.①②③④⑤⑥B.②③④⑥C.②③⑥D.①②⑤⑥【考点】原子晶体【题点】原子晶体的一般性质及判断答案C解析CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；SiO2、晶体Si属于原子晶体，其晶体直接由原子构成。
共价键课时作业
第三单元共价键原子晶体第一课时共价键的形成延安中学2014届化学教研组编写人:路秀芳审核人：张艳飞时间：第周星期班级：学号：姓名：一、选择题1．相距很远的两个H（电子自旋方向相反）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2．下列不属于共价键成键因素的是（）A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 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3.某元素基态原子的最外层电子排布为n s1，当它跟卤素结合时可形成的化学键( )A．一定是共价键B．一定是离子键C．可能是共价键，也可能是离子键D．一定是极性共价键4．共价键是有饱和性和方向性的，下列关于共价键的两个特征的叙述中，不正确的是（）A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数目决定的B．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系C．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关D．硫化氢分子中两个共价键的夹角与硫原子的两对未成对电子所在的原子轨道的夹角有关二、填空题5．下列说法正确的是（1）分子中含有有共价键的化合物一定是共价化合物（2）由共价键形成的分子一定是共价化合物（3）只有非金属原子间才能形成共价键（4）所有的非金属单质中都存在共价键（5）共价分子中每个原子形成共价键的数目是不确定的（6）基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键（7）1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性所决定的（8）所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性6．（1）结构式，如H2N2 CO2（2）电子式，如H2 HCl H2O NH3 CH4（3）用电子式表示CO2的形成过程7．下表为元素周期表的一部分，a、b、c……为部分元素。
回答下列问题：（1）请写出上述元素d3＋的核外电子排布式。
（2）请写出j的单质与a、h形成的化合物发生反应的化学方程式。
化学选修3第三章 晶体的常识--教案
第一节晶体的常识教材分析：本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生的学习有一定的理论基础。
本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题——晶体和非晶体。
而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点，进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。
[学习目标]一、晶体与非晶体1.晶体的自范性即______________________________________________________.晶体呈自范性的条件之一是____________________________________________________.2.得到晶体一般有三条途径:(1)____________,(2)___________________________,(3)_________________________3. 自范性微观结构晶体非晶体4. 晶体的熔点较__________,而非晶体的熔点_______________,区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是______________________________________________.二、晶胞5._________________________________ _________________是晶胞。
[方法导引]晶胞中粒子数的计算方法：晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。
解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。
解答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。
这就是分摊法。
3晶体结构与性质知识点讲解
第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体①晶体：是内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
②非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征（1）晶体的基本性质晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
①自范性：a．晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b．“自发”过程的实现，需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
②均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
③各向异性：同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。
⑤最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比较，其内能最小。
⑥稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
（2）晶体SiO2与非晶体SiO2的区别①晶体SiO2有规则的几何外形，而非晶体SiO2无规则的几何外形。
②晶体SiO2的外形和内部质点的排列高度有序，而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③晶体SiO2具有固定的熔沸点，而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④晶体SiO2能使X射线产生衍射，而非晶体SiO2没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
共价键_原子晶体
N2中原子轨道重叠方式示意图
z
z
π y
z
y
x
N π
y
σ
N
3、σ键和π键的比较 σ键 π键 “肩并肩” 强度较小 易断裂
成键方向 牢固程度
“头碰头” 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8´
第三单元
共价键 原子晶体
氢气分子形成过程
形成共价键的条件
1、两原子各自提供1个自旋方向相反的 未成对电子
2、原子轨道实现最大程度的重叠， 共价键牢固、体系能量降低。
原子轨道沿核间连线方向以“头 碰头”方式重叠形成的共价键,叫σ 键.
原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩” 方式重叠形成的共价键,叫π键.
共价键
键角 109°28’
空间六元环 （所含原子不共面）
金刚石
晶体硅
碳化硅
Si O
109º 28´
180º
共价键
SiO2晶体结构
SiO2
根据SiO2的结构计算Si、O的原子个数比为 1:2 。
1molSiO2晶体中含有Si-O键的数目为_______ 4NA 。
12 个原子。 SiO2空间结构中最小的环含有_______
交流与讨论 1、怎样从原子结构解释金刚石、碳化 硅、硅和锗的熔点、硬度依次下降？ 2、“具有共价键的晶体叫做原子晶 体”。这种说法对吗？为什么？
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。
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共价键
第一课时
【学习目标】
1. 复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程；
2. 知道共价键的主要类型σ键和π键；
3. 能说出σ键和π键的明显差别和一般规律。
【复习回顾】
2．写出下列物质的电子式
（1）A．NH3B．H2O C．HCl D．CH4E．C2H6F．N2
（2）a．NaCl b．K2S c．CaCl2d．KOH e．NH4Cl f．Na2O2
3．回顾电子云、原子轨道（课本P10）、电负性(课本P19)的概念
s 电子云（轮廓图）________形p 电子云（轮廓图）__________形
电负性有何应用？
思考：物质中相邻原子之间是靠什么作用力结合在一起？
活动单元一共价键再认识(阅读课本P28-29页)
练习：请用电子式表示H2、Cl2、HCl、NaCl的形成过程。
[思考1]为何不能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？
[思考2]你能尝试用已有知识解释HCl、NaCl的成键区别吗？
［思考3］两个H在形成H2时，原子轨道如何重叠？
［小结］
[课堂小结]
1、共价键的形成条件：
2、共价键的本质：______ 共价键的特征：__ ；
3、共价键的类型
[思考4] H2分子里的σ键是由两个s电子重叠形成的，可称为“s—s σ键”。
s电子和p电子，p电子和p电子重叠是否也能形成σ键呢?
（1）σ键：形状特点：
[思考5]形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
共价单键为σ键，共价双键和三键中存在σ键(通常含一个σ键)，p电子和p电子除能形成σ键外，还有其他的重叠方式吗？
（2）π键：形状特点：
以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。
[思考6]哪些共价键是σ键，哪些是π键呢？
（3）判断共价键类型规律：
活动单元二科学探究
1、已知氮分子的共价键是三键(N三N)，你能用恰当的模具来描述吗?(提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键)
［总结］
【课堂反馈】
1、下列物质中含离子键的是( )
A.Cl2B．CO2C．NaCl D．CH4
2、从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是( )
A．Na和Cl B．H和Cl C．K和F D．Ca和O
3、下列关于共价键的说法，正确的是( )
A．分子内部一定会存在共价键
B．由非金属元素组成的化合物内部不一定全是共价键
C．非极性键只存在于双原子单质分子中
D．离子化合物的内部可能存在共价键
4、下列不属于共价键成键因素的是( )
A.共用电子对在两原子核之间高概率出现
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
5、下列说法正确的是（）
A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B.σ键是镜像对称，而π键是轴对称
C.乙烷分子中的键全是σ键，而乙烯分子中含σ键和π键
D.H2分子中含σ键，而Cl2分子中还含有π键
6、下列有关σ键和π键的说法错误的是( )
A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者
B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键
C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键
D．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键
7、下列分子中存在的共价键类型完全相同的是( )
A．CH4与NH3B．C2H6与C2H4C．H2与Cl2D．Cl2与N2
8、下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是( )
A.CH4B．HCl C.CH2===CH2D．F2
9、下列化学式及结构式中成键情况，合理的是( )
A.CH3N
B.CH2SeO
C.CH4S
D.CH4Si
10、下列说法中不正确的是( )
A.σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时，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，两个π键
11、据权威刊物报道，1996年科学家在宇宙中发现H3分子。
甲、乙、丙、丁四位同学对此报道的认识，正确的是( )
A.甲认为上述发现绝对不可能，因为H3分子违背了共价键理论
B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素，必然有三种同素异形体。
C.丙认为H3分子实质上是H2分子与H＋以特殊共价键结合的产物，应写成H＋3
D.丁认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待于继续发展
12、分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。
A.NH3B．H2O C．HCl D．CH4 E．C2H6F．N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是__________________________________；
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是__________________________________；
(3)最外层有未参与成键的电子对的是____________________________________；
(4)既有σ键又有π键的是_______________________________________。