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1、vr0V：势能 r：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第1页/共58页r0vr0r0V：势能r：核间距第2页/共58页r0v vr r0r r0 0 V V：势能 r r：核间距第3页/共58页r0vr0r0V：势能 r：核间距第4页/共58页vr0V：势能 r：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第5页/共58页氢气分子形成过程的能量变化氢气分子形成过程的能量变化 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
2、中体系能量将先变小后变大先变小后变大第6页/共58页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，原子轨道发生 ，自旋方向 的 电子形成 ，两原子核间的电子密度 ，体系的能量 。第7页/共58页学生活动学生活动1：写出下列分子的电子式和结构式写出下列分子的电子式和结构式 分子式分子式电子式电子式结构式结构式分子式分子式电子式电子式结构式结构式H2H2SN2CaF2NaOHCS2以上物质中哪些是离子化合物？哪些是以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？共价化合物？第8页/共58页2.2.如何用电子式表示共价
3、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第9页/共58页教科书教科书 P44 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.O.FN.O.F与与H H形成简单的化合物形成简单的化合物(NH(NH3 3.H.H2 2O.HF)O.HF)中中H H原子数不等？原子数不等？第10页/共58页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,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
4、是一定的。形成的共价键数 未成对电子数第11页/共58页（2 2）具有方向性）具有方向性p第12页/共58页在形成共价键时，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方向性性（s s 轨道与轨道与 s s
5、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）。第13页/共58页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第14页/共58页（1）头碰头重叠键相相互互靠靠拢拢H+H H:Hs s轨道轨道s s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.键和键和键键第15页/共58页（1 1）键：键：X+s ss s+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第16页/共58页+-X Xp px
6、 xp px x+-+-+-+-+-形成形成键的电子称为键的电子称为电子电子第17页/共58页p px xp px x+Cl+Cl Cl Cl第18页/共58页X+-p px xs s+-+-+例：例：H2+Cl2=2HCl第19页/共58页H+Cl H Clpx s第20页/共58页（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 pZ Z+|+|+|+|+|+|+|Z ZZ Z第21页/共58页第22页/共58页键的类型键的类型键的类型ss(键)pxpx
7、(键)spx(键)pzpz(键)pypy(键)第23页/共58页小结：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，较易断裂较易断裂第24页/共58页 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、
8、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？乙炔分子断裂什么类型的共价键？第25页/共58页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第26页/共58页有机物中的共价键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。第27页/共58页乙烷：个键；乙烯：个键 个键；乙炔：个键 个键7 5132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？第28页/共58页 苯分子中的大
9、键 第29页/共58页73第30页/共58页小结：小结：共价键的形成条件共价键的本质共价键的特征第31页/共58页原子晶体原子晶体第32页/共58页原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性在原子晶体中，由于原子间以在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原成空间立体网状结构，所以原子晶体的子晶体的 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难溶于一些常见的溶剂第33页/共58页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（、
10、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）晶体第34页/共58页问题探讨：问题探讨：（1）在金刚石晶体中）在金刚石晶体中,每个每个C与与多少个多少个C成键成键？形成怎样的空间形成怎样的空间结构结构？每个碳原子周围紧邻的碳每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个原子有多少个？最小碳环由多少最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一个碳原子组成？它们是否在同一平面内平面内？键角是几度键角是几度？（2 2）金刚石晶体中，C C原子个数与CCCC键数之比 为多少？（3
11、3）1212克金刚石中CCCC键数为多少N NA A？(4)(4)一个金刚石晶胞中含几个碳原子？第35页/共58页金刚石的结构特征：在金刚石晶体里每个碳原子都采取SPSP3 3杂化，被相邻的4 4个碳原子包围，以共价键跟4 4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。金刚石晶体中所有的CCCC键长相等，键角相等（1091092828）；晶体中最小的碳环由6 6个碳组成，且不在同一平面内；晶体中每个C C参与了4 4条CCCC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C C原子与CCCC键数之比为：1 1：（4x
12、4x）=1=1：2 2第36页/共58页拓展：石墨的晶体结构拓展：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，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他他3 3个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，使石墨的硬熔点很高。但由于层与层之间的分子间作用力较弱，容易
13、滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为度很小。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体过渡型晶体或混合型晶体。第37页/共58页例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状结构中，每一状结构中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个环，每个环完全拥有完全拥有CC数为数为_石墨中CC夹角为120，CC键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23第38页/共58页(1)(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)(2)每个碳原子为3 3个六元环所共有,每个C-CC-C键为2 2个六元
14、环所共有。(3)(3)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C-CC-C键=61/2=3=61/2=3 即碳原子数:C-C:C-C键键数 =2:3=2:3 小结：第39页/共58页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力晶体中的成键作用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数与每个环节键的平均数与计算方法计算方法每个环节原子的平均数每个环节原子的平均数与计算方法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状共价键共价键与范德华力6 6个原子不同面6
15、 6个原子同面4 43 361/6=161/6=161/2=361/2=361/12=1/261/12=1/261/3=261/3=2第40页/共58页 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：金刚金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是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，哪种更高一否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？些？1.5510-10m1.4210-10m第41页/共58页二氧化硅晶体第42页/共58页思考1 1：在SiOSiO2 2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在SiOSi
16、O2 2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？思考2 2：在SiOSiO2 2晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与SiSiO O共价键个数之比是多少？氧原子个数与SiSiO O共价键个数之比是多少？思考3:3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?问题探讨:第43页/共58页SiO2的结构特征的结构特征：在：在SiO2晶体中晶体中1个个Si原子和原子和4个个O原子形成原子形成4个共价个共价键，每个键，每个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；原子；同时，每个同时，每个O原子跟原子跟2个个Si原子相结合。原子相结合。实际上，实际上，SiO2晶体是
17、由晶体是由Si原子和原子和O原子原子按按1：2的比例所组成的立体网状的晶的比例所组成的立体网状的晶体。体。最小的碳环是由最小的碳环是由6个个Si原子和原子和6个个O原子组成的原子组成的12元环。元环。1mol SiO2中含中含4mol SiO键键第44页/共58页教科书教科书 P51 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。键长:CC CSi SiSi:CC CSi CSi SiSiCC CSi
18、SiSi所以熔点、硬度:金刚石SiCSi 结构相似的原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度越大。第45页/共58页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金刚石Cu、A l很高较高离子第46页/共58页解释：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
19、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？第47页/共58页3.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，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
20、，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原子原子熔点高、硬度大熔点高、硬度大 121260 60 30 30 第48页/共58页1.20031.2003年美国年美国科学科学杂志报道：在超高压杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将下，科学家用激光器将COCO2 2加热到加热到1800K1800K，成功，成功制得了类似石英的制得了类似石英的COCO2 2原子晶体。下列关于原子晶体。下列关于COCO2 2晶体的叙述中不正确的是晶体的叙述中不正确的是()()A.A.晶体中晶体中C C、O O原子个数比为原子个数比为1212 B.B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大该晶体的熔
21、点、沸点高、硬度大 C.C.晶体中晶体中C CO OC C键角为键角为180180 D.D.晶体中晶体中C C、O O原子最外层都满足原子最外层都满足8 8电子结构电子结构C 练练 习习第49页/共58页2.2.氮化硅是一种新合成的材料，它是一种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微粒间的作用力都相同的是 ()()A.A.硝石和金刚石硝石和金刚石 B.B.晶体硅和水晶晶体硅和水晶C.C.冰和干冰冰和干冰 D.D.萘
22、和蒽萘和蒽B 练练 习习第50页/共58页3.3.碳化硅（碳化硅（SiCSiC）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.A.B.B.C.C.D.D.A 练练 习习第51页/共58页4.4.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，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在13001300反应获得
23、。反应获得。(1)(1)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于_晶体。晶体。(2)(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 N原子和原子和N N原子，原子，SiSi原子与原子与SiSi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 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)(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Si
24、3N4 练练 习习3SiCl3SiCl4 4+2N+2N2 2+6H+6H2 2=Si=Si3 3N N4 4+12HCl+12HCl强热强热第52页/共58页练练 习习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 ()A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.逐渐变小 D.逐渐增大B第53页/共58页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练 习习第54页/共58页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
25、键的化合物一定是共价化合物B.B.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物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 B第55页/共58页B.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.CO2 2 D.BF D.BF3 3第56页/共58页共价键理论的发展共价键理论的发展路易斯价键理论现代价键理论（VB法）分子轨道理论（MO法）第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页