物质结构与性质教案

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专题3微粒间作用力与物质性质第一单元金属键金属晶体一、金属键1、金属晶体定义：由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的具有一定几何外形的晶体。晶体类型金属晶体离子晶体原子晶体分子晶体构成粒子金属阳离子自由电子阴阳离子原子分子粒子间作用力金属键离子键共价键分子间作用力2、金属的物理性质①导电性：自由电子②导热性：自由电子③延展性：金属原子的相对滑动④硬度和熔沸点：与金属键的强弱有关。（由库仑定律推导）一般规律：原子半径越小、价电子数越多（即阳离子的的电荷越多），金属键就越强，硬度就越大，熔沸点就越高。二、合金的结构与性质1、合金的定义两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物。2、合金的特点①仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；②熔点比各成份金属的都低；③强度、硬度比成分金属大；④有的抗腐蚀能力强；⑤导电性比成分金属差。3、合金的种类：防腐性优异的不锈钢、储氢材料LaNi5合金、形状记忆合金、高强度的锰钢、高磁性的硅钢、航空材料钛合金。 三、金属晶体原子堆积模型类型简单立方体心立方钾型面心立方铜型六方堆积镁型代表物Po(钋)钾、钠等碱金属及铁、钡金、银、铜、铝、钙、锶铍、镁、锌、钛配位数(晶体结构中，与任何一个原子最近的原子数目)681212晶胞中的原子数125-------原子半径设立方体边长为a注：相邻的球彼此接触r(原子)=注：体心对角线上的球彼此接触注：立方体面上对角线上的球彼此接触注：六边形上的球彼此接触空间利用率（晶胞中原子的体积占晶胞空间的百分率）52%68%74%74% 第二单元离子键离子晶体一、离子键1、离子键的定义：使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用【小结】：常见的离子化合物活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离子）形成的盐。【小结】：离子化合物电子式的书写简单阴离子的电子式不但要表达出最外层所有电子数（包括得到的电子），而且用方括号“[]”括起来，并在右上角注明负电荷数简单阳离子的电子式就是离子符号离子化合物的电子式由阴离子和阳离子电子式组成，相同的离子不能合并二、离子键的特征通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。因此离子键没有方向性和饱和性。离子晶体中离子配位数的多少主要取决于阴阳离子的相对大小。三、离子键的强度——晶格能在离子晶体中，阴、阳离子间静电作用的大小用晶格能来衡量。晶格能（符号为U）是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。离子电荷数的影响：电荷高，晶格能大，离子晶体的熔沸点高、硬度大。离子半径的影响：半径大,导致离子间距大,晶格能小，离子晶体的熔沸点低、硬度小。四、离子晶体的空间结构离子晶体有多种晶体结构类型，其中氯化钠型和氯化铯型是两种最常见的离子晶体结构类型。首先看NaCl的晶胞:（KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS） 属于氯化铯型晶胞的有：（CsBr、CsI、NH4Cl）第二单元共价键原子晶体一、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σ键：头碰头重叠π键：肩并肩重叠按成键方式分极性分子非极性分子按键的极性分单键双键三键按两原子间的共用电子对的数目分 4．一种特殊的共价键--配位键定义：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。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，两者形成配位键配位键的存在二、共价键的键能1．键能的定义：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2．键长：两原子核间的平均间距3．键能大小与键长长短的关系：键能越大，键长越短4．键能大小与分子稳定性的关系：键能越大，分子越稳定5．键角：键角反映了分子的空间结构，可帮助我们认识分子的形状和判断分子的极性6．利用键能计算化学反应中的ΔH①反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物→原子）所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。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。提醒：反应热△H=生成物的总能量—反应物的总能量。（正好与上面相反）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的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。三、原子晶体1．原子晶体的定义相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。2．常见的原子晶体①金刚石（C）②石英（SiO2）3．原子晶体的主要性质熔点和沸点高硬度大一般不导电且难溶于一些常见的溶剂4．影响原子晶体熔沸点、硬度的主要因素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、沸点越高，硬度越大5．过度型晶体----石墨简介①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。 ②石墨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），故熔沸点很高。③石墨为混合键型晶体第四单元分子间作用力分子晶体一、分子间作用力1．提出分子间存在作用力的依据气体分子能够凝聚成相应的固体或液体2．分子间作用力的本质存在于分子间的一种较弱的相互作用力。3．分子间作用力的类型（1）取向力——极性分子之间靠永久偶极与永久偶极作用称为取向力。仅存在于极性分子之间（2）诱导力——诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力。极性分子作用为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生诱导偶极)，这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力，因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子与极性分子之间。（3）色散力——瞬间偶极与瞬间偶极之间有色散力。由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分子与极性分子、极性分子与非极性分子及非极性分子与非极性分子之间。色散力不仅存在广泛，而且在分子间力中，色散力经常是重要的。4．影响范德华力的因素1）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。（2）分子的极性越大，范德华力越大，一般来说极性分子间的作用力大于非极性分子间的作用力。5．范德华力对物质熔沸点的影响（1）结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高（2）相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大,，其熔沸点越高二、氢键1.氢键的成因：当氢原子与电负性大的原子X以共价键相结合时，由于H— X键具有强极性，这时H相对带上较强的正电荷，而X相对带上较强的负电荷。当氢原子以其唯一的一个电子与X成键后，就变成无内层电子、半径极小的核，其正电场强度很大，以至当另一HX分子的X原子以其孤对电子向H靠近时，非但很少受到电子之间的排斥，反而互相吸引，抵达一定平衡距离即形成氢键。2．氢健的形成条件：半径小、吸引电子能力强的原子（N、O、F）与H核。3．氢键对物质的性质的影响：可以使物质的熔沸点升高，还对物质的溶解度等也有影响。4.说明：氢键与范德华力之间的区别氢键与范德华力同属于分子间作用力；但两者的不同之处在于氢键具有饱和性与方向性。所谓饱和性是指H原子形成一个共价健后，通常只能再形成一个氢键。这是因为H原子比X、Y原子小得多，当形成X—H···Y后，第二个Y原子再靠近H原子时，将会受到已形成氢键的Y原子的电子云的强烈排斥。而氢键的方向性是指以H原子为中心的3个原子X—H···Y尽可能在一条直线上，这样X原子与Y原子间的距离较远，斥力较小，形成的氢键稳定。综上所述可将氢键看做是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用力。三、晶体类型及性质比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体组成晶体的粒子阳离子和阴离子原子分子组成晶体粒子间的相互作用离子键共价键范德华力（有的还有氢键）典型实例NaCl金刚石、晶体硅、SiO2、SiC、氮化硼冰（H2O）、干冰（CO2）晶体的物理特性熔点、沸点熔点较高、沸点高熔、沸点高熔、沸点低导热性不良不良不良导电性固态不导电，熔化或溶于水能导电差差机械加工性能不良不良不良硬度略硬而脆高硬度硬度较小四、化学键与分子间作用力的比较化学键分子间力概念 相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用物质的分子间存在的微弱的相互作用范围分子内或某些晶体内分子间能量键能一般为：120～800kJ·mol－1约几个至数十个kJ·mol－1性质影响主要影响分子的化学性质主要影响物质的物理性质四、物质熔沸点高低比较基本原理：晶体内微粒间的作用力越大，物质的熔沸点越高。1．不同种晶体的熔沸点大小比较一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）2．同种晶体的熔沸点大小比较（1）离子晶体阴、阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高（2）分子晶体相对分子质量越大，分子的极性越大，熔沸点越高（含氢键时反常）（3）原子晶体原子半径越小→键长越短→键能越大，熔沸点越高（4）金属晶体金属阳离子电荷数越高，半径越小，熔沸点越高