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1、2/28/2023专题专题3 3 微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质3.3.含有共价键的物质是否一定是共价分子？含有共价键的物质是否一定是共价分子？元素的电负性相差小于元素的电负性相差小于1.71.7。非金属元素原子之间形成。非金属元素原子之间形成的化学键就是共价键。某些金属与非金属元素原子之的化学键就是共价键。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。间形成的化学键也是共价键。通过学习有关共价键的知识，你通过学习有关共价键的知识，你知道下列问题的答案吗？知道下列问题的答案吗？1.1.通常哪些元素的原子之间能形成共价键？通常哪些元素的原子之间能形成共价键？2.2.如何用电子
2、式表示共价分子的形成过程？如何用电子式表示共价分子的形成过程？H+Cl H Cl否否,如如NaOHNaOH4.4.双个氢原子如何双个氢原子如何形成形成氢分子氢分子?vr0V：势能势能 r：核间距核间距两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相反相反的氢原子靠近的氢原子靠近r0vr0r0V：势能：势能r：核间距：核间距r0v vr r0r r0 0 V V：势能：势能 r r：核间距：核间距r0vr0r0V：势能：势能 r：核间距：核间距vr0V：势能：势能 r：核间距：核间距 两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相同相同的氢原子靠近的氢原子靠近氢气分子形成过程的能量变化氢气分子形成过程的能
3、量变化 从从核核间间距距和和成成键键电电子子的的自自旋旋方方向向来来观观察察能能量量的的变变化化情情况况。相距很远的相距很远的两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相反相反的的氢原子相氢原子相互逐渐接近互逐渐接近,在这一过程中体系能量将在这一过程中体系能量将先变小后变大先变小后变大 电子配对原理电子配对原理 最大重叠原理最大重叠原理两原子各自提供两原子各自提供1个自旋方向相个自旋方向相反的电子彼此配反的电子彼此配对。对。两个原子轨道重叠部分越两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密大，两核间电子的概率密度越大，度越大，(电子云电子云)形成的形成的共价键越牢固，分子越稳共价键越牢固，分子越
4、稳定。定。1 1、共价键的形成共价键的形成条件条件2 2、共价键的形成、共价键的形成本质本质重叠重叠相反相反未成对未成对 共用电子对共用电子对增增 加加降低降低 成键原子相互接近时，原子轨成键原子相互接近时，原子轨道发生道发生 ，自旋方向，自旋方向 的的 电子形成电子形成 ，两原子核间的电子密度两原子核间的电子密度 ，体系的能量体系的能量 。教科书教科书 P40 1.1.根据根据H H2 2分子的形成过程，讨论分子的形成过程，讨论F F2 2分子和分子和HFHF分分子是怎么形成的子是怎么形成的2.2.为什么为什么N N、O O、F F与与H H形成简单的化合物形成简单的化合物(NH(NH3 3
5、、H H2 2O O、HF)HF)中中H H原子数不等？原子数不等？3 3、共价键的特征、共价键的特征（1 1）具有饱和性）具有饱和性 在成键过程中在成键过程中,每种元素的原子有每种元素的原子有几个几个未成对电子未成对电子通常就只能形成通常就只能形成几个几个共价键共价键，所以在共价分子中每个原子，所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。形成共价键数目是一定的。形成的共价键数形成的共价键数 未成对电子数未成对电子数（2 2）具有方向性）具有方向性p在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总在形成共价键时，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是尽可能沿着电子出现机
6、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原子形成的共价键就表现出方向性方向性（s s 轨道与轨道与 s s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。小结：小结：共价键的形成条件共价键的形成条件共价键的本质共价键的本质共价键的特征共价键的特征1.相距很远的两个自旋方向相反的相距很远的两个自旋方向相反的H原子原子相互逐渐接近
7、相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将在这一过程中体系能量将 ()A.先变大后变小先变大后变小 B.先变小后变大先变小后变大 C.逐渐变小逐渐变小 D.逐渐增大逐渐增大练练 习习B2.下列不属于共价键的成键因素的是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电子对在两核间高频率出现 .共用的电子必须配对共用的电子必须配对 .成键后体系能量降低，趋于稳定成键后体系能量降低，趋于稳定 .两原子核体积大小要适中两原子核体积大小要适中练练 习习3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （）A A、有共价键的化合物一定是共价化合物、有共价键的化合物一定是共价化合物B B、分子中只
8、有共价键的化合物一定是共价化合、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物物C C、由共价键形成的分子一定是共价化合物、由共价键形成的分子一定是共价化合物D D、只有非金属原子间才能形成共价键、只有非金属原子间才能形成共价键 B BB.CB.C5 5、写出下列物质的电子式、写出下列物质的电子式（1 1）BrBr2 2；（；（2 2）COCO2 2 ；（；（3 3）PHPH3 3（4 4）NaHNaH；(5)Na(5)Na2 2O O2 2；4 4、下列微粒中原子最外层电子数均为、下列微粒中原子最外层电子数均为8 8的是的是()A.PClA.PCl5 5 B.NF B.NF3 3 C.CO C.C
9、O2 2 D.BF D.BF3 3氮气的化学性质不活泼，通常难以与其他氮气的化学性质不活泼，通常难以与其他物质发生化学反应。请你写出氮分子的电物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，分析氮分子中氮原子的原子式和结构式，分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何重叠形成共价键的，并与同子轨道是如何重叠形成共价键的，并与同学交流讨论。学交流讨论。zzyyxNNzy氮分子中原子轨道重叠方式示意图氮分子中原子轨道重叠方式示意图（1）头头碰碰头头重叠重叠键键相相互互靠靠拢拢H+H H:Hs s轨道轨道ss轨道轨道s轨道和轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式轨道形成稳定共价键的几种重叠方式1.键和键
10、和键键（1 1）键：键：X+ssss+原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”方式方式互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大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而形成的共价键+-X Xp px xp px x+-+-+-+-+-形成形成键的电子称为键的电子称为电子电子p px xppx x+Cl+Cl Cl ClX+-p px xss+-+-+例：例：H2+Cl2=2HClH+Cl H Clpx s（2 2）键：键：原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩”方式方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大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而形成的共价键+|X Xp pZ Zp
11、pZ Z+|+|+|+|+|+|+|Z ZZ Z键的类型键的类型键的类型键的类型ss(键键)pxpx(键键)spx(键键)pzpz(键键)pypy(键键)小结：小结：键与键与键键的比较的比较 键键 键键 重叠方式重叠方式与单键、双键、与单键、双键、三键的关系三键的关系 牢固程度牢固程度“头头碰头碰头”重叠重叠肩并肩重叠肩并肩重叠单键是单键是键，双键、键，双键、三键中只有一个是三键中只有一个是键键单键不可能是单键不可能是键，键，双键中有一个、三键双键中有一个、三键中有两个是中有两个是键键重叠程度较大，重叠程度较大，比较牢固比较牢固重叠程度较小，重叠程度较小，较易断裂较易断裂教科书教科书 P46
12、请写出乙烯、乙炔与溴发生加成反请写出乙烯、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？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乙炔分子中轨道重叠方式示意图有机物中的共价键有机物中的共价键1、C H 是是键。键。2、CC 是是键。键。3、C=C 一个一个键，一个键，一个键。键。4、C 一个一个键，两个键，两个键。键。乙烯、乙炔分子中乙烯、乙炔分子中C-C 键比较稳键比较稳定不容易断裂，
13、定不容易断裂，键比较容易断裂。键比较容易断裂。乙乙烷烷：个个键键；乙乙烯烯：个个键键 个个键键；乙炔：乙炔：个个键键 个个键键7 5132请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类请指出乙烷、乙烯、乙炔分子中存在哪些类型的共价键，分别有几个型的共价键，分别有几个键，键，几个几个键？键？苯分子中的大苯分子中的大键键 1.键的常见类型有键的常见类型有(1)s-s,(2)s-px,(3)px-px，请指出下列分子，请指出下列分子键所属键所属类型类型:A.HF B.NH3 C.F2 D.H2 s-ps-px xs-ps-px xp px x-p-px xs-ss-s73 教科书教科书P47 1.1.根据氢
14、原子和氟原子的核外电子排根据氢原子和氟原子的核外电子排布，你知道布，你知道F F2 2和和HFHF分子中形成的共价键有分子中形成的共价键有什么不同吗？什么不同吗？2.2.根据元素电负性的强弱，你能判断根据元素电负性的强弱，你能判断F F2 2和和HFHF分子中共用电子对是否发生便移吗分子中共用电子对是否发生便移吗？2.极性键和非极性键极性键和非极性键什么是非极性键？什么是非极性键？什么是极性键？什么是极性键？极性键的强弱与共用电子对地偏向程度极性键的强弱与共用电子对地偏向程度的关系是什么？的关系是什么？(1)(1)非极性键：非极性键：两个成键原子吸引电子的能力两个成键原子吸引电子的能力 (电负
15、性电负性 )，共用电子对，共用电子对 偏移的共价键偏移的共价键相相 同同 不发生不发生相相 同同(2)(2)极性键：极性键：两个成键原子吸引电子的能力两个成键原子吸引电子的能力 (电负性电负性 )，共用电子对，共用电子对 偏移的共价键偏移的共价键不不 同同 发发 生生不不 同同氯氯键非极性键氯氯键非极性键氢氯键极性键氢氯键极性键(3)(3)一般情况下，同种元素的原子之间形一般情况下，同种元素的原子之间形成成 共价键，不同种元素的原子之共价键，不同种元素的原子之间形成间形成 共价键。共价键。非极性非极性极极 性性(4)(4)在极性共价键中，成键原子吸引电子能在极性共价键中，成键原子吸引电子能的差
16、别越大，共用电子对的偏移程度的差别越大，共用电子对的偏移程度 ，共价键的极性共价键的极性 。越大越大越越 强强 练练 习习1.下列分子中含有非极性键的共价化合物是下列分子中含有非极性键的共价化合物是 （）A.F2 B.C2H2 C.Na2O2 D.NH3 E.C2H6 F.H2O2G.CO22.关于乙醇分子的说法正确的是（关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有分子中共含有8个极性键个极性键 B.分子中不含非极性键分子中不含非极性键 C.分子中只含分子中只含键键 D.分子中含有分子中含有1个个键键C3.下列分子中不含有下列分子中不含有键的是键的是()A.Na2O2 B.CaC2 C.F2
17、 D.C6H6 E.氯乙烯氯乙烯 练练 习习A.C4.4.下列物质分子中无下列物质分子中无键的是键的是 （）A.N2 B.O2 C.Cl2 D.C2H4C5.5.H2S分子中两个共价键的夹角接近分子中两个共价键的夹角接近9090，其原因是，其原因是 （）A.A.共价键的饱和性共价键的饱和性 B.B.s原子电子排布原子电子排布 C.C.共价键的方向性共价键的方向性 D.D.s原子中原子中p轨道的形状轨道的形状CD在水溶液中，在水溶液中，NH3能与能与H+结合生成结合生成NH4请用电子式表示和形成请用电子式表示和形成NH的过程的过程并讨论并讨论NH和和H是如何形成是如何形成NH4+的的教科书教科书
18、 P48 氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？极性共价键极性共价键 写出氨分子的电子式和结构式。写出氨分子的电子式和结构式。H N H H H N H H 写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。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，为什么还氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？能与氢离子结合？H N H H H+氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。H N H H H 或或HN HH H 共用电子对全部由氮原子提供。共用电
19、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。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。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。H H O H+H H O H 配位键用配位键用“”表示，箭头指向接受表示，箭头指向接受孤对电子的原子。孤对电子的原子。如：如：H HH N HH N H+H H铵根离子中的四个氮铵根离子中的四个氮氢键完全一样氢键完全一样(键长、键长、键能相同键能相同)小结：小结：极性键极性键单键单键双键双键三键三键（1）按成键方式分）按成键方式分（2）按共用电子
20、对有）按共用电子对有 无偏移分无偏移分（3）按两原子间的共用）按两原子间的共用 电子对的数目分电子对的数目分2 2一种特殊的共价键一种特殊的共价键-配位键配位键键：头碰头重叠键：头碰头重叠键：肩并肩重叠键：肩并肩重叠非极性键非极性键（1）定义：）定义：1.1.共价键共价键的类型的类型（3）配位键的存在）配位键的存在（2）配位键的成键条件）配位键的成键条件非极性键、极性键与配位键的比较非极性键、极性键与配位键的比较共共价价键键键键 型型特特 点点形成条件形成条件示示例例非极性键非极性键极性键极性键配位键配位键共用电子对不共用电子对不发生偏移发生偏移共用电子对共用电子对偏向一方原子偏向一方原子共用
21、电子对共用电子对由一方提供由一方提供相同非金属元素原相同非金属元素原子的电子配对成键子的电子配对成键不同非金属元素原不同非金属元素原子的电子配对成键子的电子配对成键一方原子有孤电子对，另一方原子有孤电子对，另一方原子有价层空轨道一方原子有价层空轨道H H2 2HClHClNHNH4 4+已知水电离成为氢氧根离子和水合已知水电离成为氢氧根离子和水合氢离子，试写出阳离子的结构。氢离子，试写出阳离子的结构。HH O +H 练练 习习1.键能和键长键能和键长(1)键能的定义：键能的定义：在在101kPa、298K条件下。条件下。1mol 气态气态AB分子生成气态分子生成气态A原子和原子和B原子的过原子
22、的过程所吸收的能量，称为程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。键共价键得键能。如在如在101kPa、298K条件下。条件下。1mol气态气态H2生成气生成气态态H原子的过程所吸收的能量为原子的过程所吸收的能量为436kJ，则，则HH键的键能为键的键能为436kJmol-1 共价键的键能用来衡量共价键牢固程度，共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价键越牢固，即越不容易价键键能越大表示该共价键越牢固，即越不容易被破坏。被破坏。(2)键长：键长：两原子核间的平均间距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。原子原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程
23、度越大，共价键的键能越大，两原轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距子核的平均间距键长越短。键长越短。教科书教科书P45 表表3-5请结合表中数据分析：请结合表中数据分析：1.影响共价键强弱的因素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共价键强弱与分子稳定性的关系1.1.影响共价键键能的主要因素影响共价键键能的主要因素2 2键能大小与分子稳定性的关系：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，键能越对结构相似的分子，键长越短，键能越 大，大，一般含一般含 该键的分子越稳定。该键的分子越稳定。（1 1）一般情况下，成键电子数越多，键长越一般情况下，成键电子
24、数越多，键长越 短短，形成的共价键越牢固，键能越大，形成的共价键越牢固，键能越大.（2 2）在成键电子数相同，键长相近时，键的在成键电子数相同，键长相近时，键的 极性越大，键能越大极性越大，键能越大.小结：小结：（）如果反应物的键能总和（）如果反应物的键能总和生成物的键生成物的键能总和则为吸热反应能总和则为吸热反应2.键能与化学反应中的键能与化学反应中的H关系关系化学反应中发生化学反应中发生旧化学键断开和新化学键形成旧化学键断开和新化学键形成化学反应的实质化学反应的实质:反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物原子）所原子）所需要吸收的能量与形成新化学键（原子重
25、新组合成反应需要吸收的能量与形成新化学键（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，反之大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为为 放热反应。放热反应。由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规 定定H为为“”，则由键能求反应热的公式为，则由键能求反应热的公式为 H=反应物的键能总和反应物的键能总和 生成物的键能总和。生成物的键能总和。H=生成物的总能量生成物的总能量反应物的总能量。反应物的总能量。放热反应的放热反应的H
26、为为“”，H0；吸热反应的吸热反应的H为为“+”，H0。反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程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。中的能量变化。利用键能计算化学反应中的利用键能计算化学反应中的HP46(2)H=2 436kJ/mol+498kJ/mol2(2463)kJ/mol=482kJ/mol （1）H=946kJ/mol+3436kJ/mol 2（3393）kJ/mol=104kJ/mol2.根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性 HF HCl HBr HI1.根据表根据表3-53-5中的数据中的数据,计算下
27、列化学反应中的能量变化计算下列化学反应中的能量变化HH。(1)N(1)N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g)(g)(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)金属键、金属键、离子键和共价离子键和共价键的比较键的比较化学键化学键类型类型成键本质成键本质键的方向性键的方向性和饱和性和饱和性影响键的强影响键的强弱的因素弱的因素金属键金属键离子键离子键共价键共价键静电作用静电作用共用电子对共用电子对电性作用电性作用无无无无既有方向性既有方向性又有饱和性又有饱和性金属元素的原子半金属元素的原子半径和单位体积内自径和单位体积内自由电子数目由电子数目阴、阳离子的电阴
28、、阳离子的电荷数和核间距荷数和核间距键长、成键电子键长、成键电子数、极性数、极性1N2、O2、F2与与H2的反应能力依次增强，从键的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实能的角度应如何理解这一化学事实?2通过上述例子，你认为键长、键能对分子的通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响化学性质有什么影响?练练 习习从表从表3-6数据可知，数据可知，NH键、键、OH键与键与HF键的键键的键能依次能依次増増大；意味着形成这些键时放出的能量依次大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与与H2的的反应能力依次
29、增强。反应能力依次增强。一般情况下，分子的键长越短，键能越大，一般情况下，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。该分子越稳定。3.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的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键能是形成(或拆开或拆开)lmol化学键时释放化学键时释放(或吸收或吸收)的能量。的能量。已知白磷和已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能的键能(kJ/mol)：PP：198 PO：360 OO：498，则反应则反应P4(白磷白磷)+3O2P4O6的反应热的反应热H为为 ()A一一1638 kJ/mol
30、 B+1638 kJ/mol C一一126k kJ/mol D+126 kJ/mol 白磷白磷 P4O6 练练 习习A 金刚石具有很高的熔、金刚石具有很高的熔、沸点和很大的硬度。你能沸点和很大的硬度。你能结合金刚石晶体的结构示结合金刚石晶体的结构示意图解释其中的原因吗？意图解释其中的原因吗？由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价键结合的，而共价键的键能大，如键结合的，而共价键的键能大，如CC键的键能为键的键能为348kJmol-1。所以金刚石晶体。所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度很大。熔、沸点很高，硬度很大。一一.原子晶体原子晶体相邻相邻 间通过间通过 结合而
31、成的结合而成的具有具有 结构的晶体结构的晶体2 2、组成微粒、组成微粒:3 3、微粒间作用力、微粒间作用力:知识回顾知识回顾1 1、定义：、定义：共价键共价键空间网状空间网状原子原子原子原子共价键共价键4 4、原子晶体的特点原子晶体的特点、晶体中、晶体中 单个分子存在；化学式只单个分子存在；化学式只代表代表 。没没 有有原子个数之比原子个数之比、熔、沸点、熔、沸点 ；硬度；硬度 ；溶溶于一般溶剂；于一般溶剂；导电。导电。很很 高高很很 大大难难不不5 5、影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱共价键的强弱键长的大小键长的大小 一般键长越小，键能越一
32、般键长越小，键能越 ，原子，原子晶体的熔沸点越晶体的熔沸点越 ，硬度越，硬度越 。大大高高大大原子晶体原子晶体金金刚刚石石金金刚刚石石晶晶胞胞10928共价键共价键金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构金刚石晶胞金刚石晶胞正四面体正四面体金刚石金刚石 的晶体结构模型的晶体结构模型最小环为六元环最小环为六元环在金刚石晶胞中占有在金刚石晶胞中占有的碳原子数的碳原子数:81/8+61/2+4=881/8+61/2+4=81 1在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个个2 2在金刚石晶体中每个碳原子形成在金刚石晶体中每个碳原子形成共价键共价键3.3.在金刚石晶体
33、中最小碳环由在金刚石晶体中最小碳环由碳原子来组成碳原子来组成4.4.每个碳原子可形成每个碳原子可形成个六元环个六元环,每个每个C-CC-C键可以键可以形成形成个六元环。个六元环。5 5在金刚石晶体中碳原子个数与在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之共价键个数之比是比是.在金刚石晶胞中占有的碳原子数在金刚石晶胞中占有的碳原子数4个个1 26个个48个个12小结：小结：18010928SiO共价键共价键二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构1.在在SiO2晶体中，每个硅原子与晶体中，每个硅原子与 个氧原子个氧原子结合；每个氧原子与结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在个硅原子结合；在SiO2晶体中
34、硅原子与氧原子个数之比是晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。2.在在SiO2 晶体中，每个硅原子形成晶体中，每个硅原子形成 个共个共价键；每个氧原子形成价键；每个氧原子形成 个共价键；个共价键；3.在在SiOSiO2 2 晶体中，最小环为晶体中，最小环为 元环。元环。21：24421：41：2124.4.每个十二元环中平均含有每个十二元环中平均含有硅原子硅原子 =61/12=1/2=61/12=1/2 硅原子个数与硅原子个数与SiSiO O 共价键个数之是共价键个数之是 ；氧原子个数与氧原子个数与SiSiO O 共价键个数之比是共价键个数之比是 。每个十二元环中平均含有每个十二元环中平均含有Si
35、SiO O键键=121/6=2=121/6=2 小结：小结：石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构石墨的晶体结构石墨晶体是石墨晶体是层状结构层状结构，在每一层内，碳原，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他子排成六边形，每个碳原子都与其他3个个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结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，容易滑层与层之间
36、的分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为体一般称为过渡型晶体或混合型晶体过渡型晶体或混合型晶体。(1)(1)层状结构层状结构,最小碳环为平面正六边形最小碳环为平面正六边形,即为六即为六元环元环(在同一平面上在同一平面上)。(2)(2)每个碳原子为每个碳原子为3 3个六元环所共有个六元环所共有,每个每个C-CC-C键为键为2 2个六元环所共有。个六元环所共有。(3)(3)每个六元环中平均含有碳原子每个六元环中平均含有碳原子=61/3=2=61/3=2 每个六元环中平均含有每个六元环中平均含有C-CC-C键键=61/2=3=61/
37、2=3 即碳原子数即碳原子数:C-C:C-C键键数键键数 =2:3=2:3 小结：小结：金刚石与石墨的比较金刚石与石墨的比较比较内容比较内容金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的成键作用晶体中的成键作用力力最小碳环和个数最小碳环和个数碳原子成键数碳原子成键数每个环节键的平均每个环节键的平均数与计算方法数与计算方法每个环节原子的平每个环节原子的平均数与计算方法均数与计算方法正四面体空间网正四面体空间网状状正六边形平面层正六边形平面层状状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力6 6个原子不同面个原子不同面6 6个原子同面个原子同面4 43 361/6=161/6=161/2=361/2
38、=361/12=1/261/12=1/261/3=261/3=2仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：金金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点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，哪种更高是否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？一些？1.5510-10m1.4210-10m教科书教科书 P47 晶体硅（晶体硅（SiSi）、金刚沙（、金刚沙（SiCSiC）都是与金刚石）都是与金刚石相似的相似的原子原子晶体，请根据表晶体，请根据表3-63-6中中数据分析数据分析其熔点、其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系硬度的大小与其结构之间的关系
39、。键长键长:CC CSi SiSi:CC CSi CSi SiSiCC CSi SiSi所以熔点所以熔点、硬度硬度:金刚石金刚石SiCSi 结构相似的结构相似的原子晶体，成键的原子半径越小，键原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度硬度越越大大。原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性在原子晶体中，由于原子在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的构，所以原子晶体的 熔点和沸点高熔点和沸点高 硬度大硬度大 一般不导电一般不导电 且难溶于一些常见的溶剂且
40、难溶于一些常见的溶剂常见的原子晶体常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属单质：金刚石（金刚石（C）、晶体硅）、晶体硅(Si)、晶体硼（、晶体硼（B）等等某些非金属化合物：某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BN）晶体）晶体某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（SiO2）晶体、）晶体、Al2O3晶体晶体晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体金属金属晶体晶体原子晶体原子晶体离子键金属键金属键共价键金属阳离金属阳离子和自由子和自由电子电子原子少数很高少数很高或很低或很低NaCl、CsCl微粒微粒结合力结合力熔沸点熔沸点典型实例典型实例三种晶体的比较三种晶体的比较
41、金刚石Cu、A l很高较高离子解释：结构相似的原子晶体，原子半径越解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石硅锗金刚石硅锗1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？锗的熔点和硬度依次下降？2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这。这种说法对吗？为什么？种说法对吗？为什么？1.2003年美国科学杂志报道：在超高压下，年美国科学杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将科学家用激光器将CO2加热到加热到1800K，成功制得，成功制得了类似石英的了类似
42、石英的CO2原子晶体。下列关于原子晶体。下列关于CO2晶晶体的叙述中不正确的是体的叙述中不正确的是()A.晶体中晶体中C、O原子个数比为原子个数比为1 2 B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C.晶体中晶体中COC键角为键角为180 D.晶体中晶体中C、O原子最外层都满足原子最外层都满足8电子结构电子结构C 练练 习习2.氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超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
43、的是粒间的作用力都相同的是 ()A.硝石和金刚石硝石和金刚石 B.晶体硅和水晶晶体硅和水晶C.冰和干冰冰和干冰 D.萘和蒽萘和蒽B 练练 习习3.碳化硅（碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，）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。在下列其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体三种晶体金刚石金刚石晶体硅晶体硅碳化硅中，它们碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是的熔点从高到低的顺序是 （）A.B.C.D.A 练练 习习4.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、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化学性质稳定，工
44、业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。反应获得。(1)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于_晶体。晶体。(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且且N原子和原子和N原子，原子，Si原子与原子与Si原子不直接相连，同时原子不直接相连，同时每个原子都满足每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式式_.(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热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。反应的化学方发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为程式为_.原子原子S
45、i3N4 练练 习习3SiCl3SiCl4 4+2N+2N2 2+6H+6H2 2=Si=Si3 3N N4 4+12HCl+12HCl强热强热5.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点382316832573沸点沸点510026282823硬度硬度107.09.5 晶体硼的晶体类型属于晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是晶体，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个个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中个硼原子构成。其中BB键的键角为键的键角为_。共含有。共含有_个个BB原子原子原子原子熔点高、硬度大熔点高、硬度大熔点高、硬度大熔点高、硬度大 121260 60 30 30 练练 习习