共价晶体

Part Four 共价键的特点
例：N2
推广： 对于外壳层为ns及np的原子来说，原子满壳层电子数为8， 1. 如果原子的价电子数（除已满的闭合电子壳层以为的外壳层电子数）N＜
4时，这些电子都可成为自旋未陪对的电子，即这种原子最多可以形成N 个共价键。 2. 如果原子的价电子数N≥4，则最多可以有（8-N）个未配对电子，因此可 形成8-N个共价键。
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Part Four 共价键的特点
方向性 定义：原子只在特定的方向上形成共价键，各个共价键之间有确 定的相对取向。 解析： 1. 共价键的强弱取决于形成共价键的两个电子轨道相互交叠的程度。 2. 一个原子在价电子波函数最大的方向上形成共价键。
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Part Four 共价键的特点
共价晶体
主讲人：nn
Part ONE 共价晶体概述
共价键定义：两个或多个原子间通过共用电子对所形成的化学键 共价晶体定义：依靠共价键形成的晶体，称为原子晶体晶体或共价晶体
按成键方式：σ键、π键
共价键分类
按成键电子偏向：极性共价键、非极性共价键
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Part One 共价晶体概述
σ键：原子轨道沿键轴方向以头碰头方式重叠所形成的共价键称为σ键。
例:CH4
1s2Hale Waihona Puke Baidu
2s2
2p2
激发
1s2
2s2
2p2
图6 C原子的sp3杂化
当碳原子与其它原子结合时，2s轨道 的一个电子经常被激化至2p轨道，而 形成四个未配对的电，使碳原子形成 四个共价键，也满足之前的8-N=84=4的规则，显示出共价键的饱和性。 -11/13-
Part Four 共价键的特点
2.图2显示出体系总能量随两原子间距r的变化关系，当氢分子中两原子间距r0时，对于 成键态内能U会出现一个极小值，则|������| 为氢分子分离成两个孤立原子所需要的能量。
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Part Two 氢分子中的共价键理论
图3 成键态和反键态中的电子分布
结论：成键态的电子绝大部分分布在两个氢核之间，使其紧紧地束缚在一起，因而
3
原子轨道最大重叠原理：键合的原子间形成化学键时，成键电子的原子
轨道要发生最大程度的重叠，形成的化学键越稳定。
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Part Four 共价键的特点
饱和性
定义：每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。每个共价键 有两个电子，分别来自不同的原子。 解析： 1. 共价键是由未配对的电子组成的。 2. 共价键成键的数目就是价电子数目。 3. 价电子壳层超过半满时，根据泡利原理，部分电子必须自旋相反配对， 形成共价键数目小于价电子数目。
晶体结构决定了共价键的方向性。
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同，对电子的吸引力相同，因此形成共价键后的配位电
子密度主要出现在两个原子中间，电子在各原子处的出
现概率都是对称的，因此两个原子之间不会有偶极矩产
生，常称之为非极性键。如：H2。
极性共价键 ： 当两种不同元素原子间形成共价键时，由于两种原子的电
负性不同，它们对电子具有不同的吸引力，因此形成共价
键后的配对电子密度常偏向于电负性比较大的原子一方，
例:CH4 碳原子基态价电子的波函数由1个2s函数与3个2p函数组合而
成，电子云可以表示为：
杂化轨道的特点 ：电子
云分别集中在四面体的4个
顶角方向上，4个电子都是
未配对的，在顶角方向上
形成4个共价键。
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Part Five 共价晶体结构
共价键的饱和性及方向性，造就了原子形成的共价晶体具有特定的结构。 共价键的饱和性，决定了共价晶体的配位数，它等于原子的价电子数N。
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Part Four 共价键的特点
例：N2
图4 氮分子的电子结构
解析：
图5 两个氮原子相互靠近时形成的共价键
图1中，主量子数n=1的1s壳层只能容纳两个电子，n=2的壳层可以容 纳8个电子，但现在仅有5个电子，就有3个电子自旋未配对，其轨道为： px，py，pz，它们可与其它原子形成三个共价键。 图2显示，两个氮原子沿z轴方向，形成σ键，两个px轨道交叠后，电子 对称的分布在yz平面两侧，形成π键，其它两个py电子同样形成π键。-8/13-
形成共价键；相反，反键态的两个电子各自分布在两个氢核的两侧，因此不能使两
个氢原子结合在一起。
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Part Three 价键理论：共价键成键原理
1
电子配对原理：两个原子如有反相自旋的成单电子，它们可以相互配对
形成稳定的共价键。
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能量最低原理：两原子轨道相互重叠形成分子时，放出能量
使体系能量降低，放出能量越多共价越稳定。
特点：是在键轴上成键，原子轨道重叠最大，最稳定，键能最大。 如：HCl 。
π键：原子轨道以“肩并肩”方式重叠，形成的共价键叫π键。
特点：其重叠程度小于σ键，键能小于σ键，稳定性低，是化 学反应的积极参与者。 如：N2。
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Part One 共价晶体概述
非极性共价键： 当同种元素原子形成共价键时，由于两个原子电负性相
因此这种共价键常伴随有电偶极距的存在，故称为极性键。
如：HCl。
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Part Two 氢分子中的共价键理论
图1 两个氢原子结合成氢分子的能级示意图
图2 两个氢原子体系的内能U随原子间距r的变化
结论：
1.图1中氢分子的两个电子都处于成键态上，两个电子自旋方向相反，使体系总能量下 降，成为稳定的氢分子。