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專題復習
專題3 微粒間作用力與物質性質
一、金屬鍵
電子氣理論
電子“自由”運動
“自由電子”與金屬陽離子之間的相互作用——金屬鍵
金屬元素的電負性和電離能較小
價電子易脫離原子核的束縛
成鍵微粒：金屬陽離子、自由電子
成鍵本質：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的靜電作用
(1)金屬不透明,具有金屬光澤
當可見光照射到金屬固體表面上時,固態(tài)金屬中的“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并迅速釋放,使得金屬不透明并具有金屬光澤。
(2)金屬具有良好的導電性
金屬內部自由電子的運動不具有方向性,在外加電場的作用下,金屬晶體中的“自由電子”發(fā)生定向移動而形成電流。
當金屬中存在溫度差時,不停運動著的“自由電子”通過自身與金屬陽離子之間的碰撞,將能量由高溫處傳向低溫處,使金屬表現出導熱性。
(3)金屬具有良好的導熱性
當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但排列方式不變，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬具有良好的延展性，在受到外力時不易斷裂。
(4)金屬具有良好的延展性
金屬鍵強弱的主要影響因素
金屬元素的原子半徑
單位體積內自由電子的數目
金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強。
單位體積內自由電子的數目越多，金屬鍵越強。
或金屬陽離子所帶電荷或價電子數
或金屬陽離子半徑的大小
金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。
二、金屬晶體
定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結合形成的晶體。
微粒間的作用力：金屬鍵
組成粒子：金屬陽離子和自由電子。
注意：
②在金屬晶體中，不存在單個分子或原子，金屬單質或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。
①在金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，所以，晶體中有陽離子不一定有陰離子，若有陰離子，則一定有陽離子。
③金屬晶體在受外力作用下,各層之間發(fā)生相對滑動,但金屬鍵并沒有被破壞。
將密置層和非密置層按一定的方式在三維空間中堆積，就得到了金屬晶體的4種基本堆積方式：簡單立方、體心立方、面心立方和六方。
切割法計算晶胞中粒子數
如某個粒子為x個晶胞所共有，則該粒子有 屬于一個晶胞。
頂角
棱上
面上
體內
平行六面體
1
三、離子鍵
成鍵粒子 鍵的本質 成鍵元素(判斷依據)
離子鍵
陰陽離子
靜電作用（吸引和排斥）
活潑金屬 + 活潑非金屬
包括:正價原子團如：NH4+
包括:負價原子團如：OH-
注意:并非所有金屬元素和非金屬元素組成的都是離子鍵，如BeCl2、AlCl3等。
離子鍵沒有方向性和飽和性。
四、離子晶體
膽礬
CuSO4·5H2O
明礬
KAl(SO4)2·12H2O
瑩石
CaF2
重晶石
BaSO4
1、定義：由陰、陽離子按一定方式有規(guī)則地排列形成的晶體。
2、成鍵粒子：
陰、陽離子
3、相互作用力：
離子鍵
強堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。
4、常見的離子晶體：
是指拆開1 mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時所吸收的能量。
NaCl(s)→ Na+(g)＋Cl－(g) U=786 kJ·mol－1
晶格能
符號為：U
——衡量離子晶體中陰、陽離子間相互作用力的大小。
5、離子晶體的性質
1
具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)
離子晶體的熔、沸點取決于構成晶體的陰、陽離子間離子鍵的強弱，而離子鍵的強弱，可用晶格能的大小來衡量。
晶格能越大，離子鍵越牢固，離子晶體的熔點越高、硬度越大。而對于同種類型的離子晶體，離子所帶的電荷數越多，半徑越小，晶格能越大。
如MgO＞Na2O；NaCl＞CsCl等
5、離子晶體的性質
2
硬而脆，無延展性
離子晶體中，陰、陽離子間有較強的離子鍵，離子晶體表現出較高的硬度。當晶體受到沖擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎
施加外力
發(fā)生滑動
陽離子
陰離子
同種電荷相互排斥，使晶面裂開
5、離子晶體的性質
3
導電性
離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。
離子晶體中，離子鍵較強，離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，離子晶體不導電。
當升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠能量克服離子間的相互作用，成為自由移動的離子，在外電場作用下，離子定向運動而導電。離子化合物溶于水時，陰、陽離子受到水分子作用變成了自由移動的離子(或水合離子)，在外電場作用下，陰、陽離子定向運動而導電.
6、離子晶體的結構
氯化鈉型
KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。
Cl
Na+
氯化銫型
Cl
Cs+
CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等
CaF2型
ZnS型
6、離子晶體的結構
五、共價鍵的形成
當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低。
共價鍵形成的本質：
通常情況下，吸引電子能力相近的原子(電負性差值一般小于1.7)之間易通過共用電子對形成共價鍵。
形成共價鍵的條件
非金屬單質、共價化合物、某些離子化合物。
存在共價鍵的物質
形成共價鍵時，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對電子才能形成共用電子對。成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成共價鍵。
所以在共價分子中，每個原子形成共價鍵的數目是一定的，這就是共價鍵的飽和性。
共價鍵具有飽和性
→共價鍵的飽和性決定了分子的組成
→所有的共價鍵都具有飽和性。
兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現機會最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，共價鍵越牢固。
因此，一個原子與周圍原子形成的共價鍵就表現出方向性（s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵無方向性）。
s軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價鍵的幾種重疊方式
共價鍵具有方向性
→決定分子的空間結構
→并不是所有的共價鍵都具有方向性
六、共價鍵的類型
1.σ鍵與π鍵(按原子軌道重疊方式分類)
(1)σ鍵
σ鍵
s－s σ鍵
s－p σ鍵
p－p σ鍵
成鍵時，原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵。
軸對稱
HCl
H2
Cl2
形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強的穩(wěn)定性。
(2)π鍵
鏡面對稱
π 鍵( p - p π 鍵 )
成鍵時，原子軌道以“肩并肩”方式重疊形成的共價鍵
原子軌道重疊程度比σ鍵小，π鍵穩(wěn)定性較弱。
共價三鍵——1個σ鍵、2個π鍵
共價單鍵——1個σ鍵
共價雙鍵——1個σ鍵、1個π鍵
一般規(guī)律
2.極性鍵與非極性鍵
由同種原子形成的共價鍵
電子對發(fā)生偏移，F原子一端相對地顯負電性，H原子一端相對地顯正電性
電子對不發(fā)生偏移
H—H
H—F
由不同種原子形成的共價鍵
兩個成鍵原子吸引電子的能力相同
非極性共價鍵，簡稱非極性鍵
兩個成鍵原子吸引電子的能力不同
極性共價鍵，簡稱極性鍵
3.配位鍵
由一個原子提供孤電子對與另一個有空軌道可接受電子的原子形成的共價鍵。
在NH4+中，4個N—H鍵是完全相同的。
在表示分子或離子的結構式時，常用“→ ”表示配位鍵，其箭頭指向接受孤電子對的原子。
配位鍵可以是鍵也可以是π鍵，看具體位置而定
NH4+的結構式
七、共價鍵鍵能與化學反應的反應熱
反應物
生成物
化學反應實質：
舊化學鍵的斷裂
新化學鍵的形成
(吸收能量E吸)
(釋放能量E放)
若E吸為放熱反應
若E吸>E放，為吸熱反應
反應物的總鍵能
生成物的總鍵能
H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能
八、共價晶體
概念：
相鄰原子間以共價鍵結合而形成空間網狀結構的晶體。
組成的粒子：原子
粒子間的作用力：共價鍵
常見的共價晶體
（1）硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）和灰錫（Sn）
（2）金剛砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）
（3）極少數金屬氧化物，如剛玉(Al2O3)
共價晶體的物理性質
①熔點很高
共價晶體中，原子間以較強的共價鍵相結合，要使物質熔化就要克服共價鍵，需要很高的能量。
②硬度很大：共價鍵作用強。
③一般不導電，但晶體硅是半導體
④難溶于一般溶劑
熔點高（通常＞1000 ℃），如金剛石的熔點大于3 550 ℃。
共價晶體中原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔、沸點就越高。
晶體熔、沸點比較思路
1.不同類別晶體
先判斷晶體類型,主要依據構成晶體的微粒及微粒間的作用力;一般情況下共價晶體的熔、沸點最高。
2.同類別晶體
(1)共價晶體:原子半徑→鍵長→共價鍵鍵能→熔、沸點高低。
(2)離子晶體:離子所帶電荷數、離子半徑→離子鍵強弱→熔、沸點高低。
(3)金屬晶體:金屬陽離子所帶電荷數、金屬陽離子半徑→金屬鍵強弱→熔、沸點高低。
九、范德華力
1.概念：
范德華力是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子之間的作用力。
2.特點:
①范德華力比化學鍵鍵能小；
化學鍵是強烈的相互作用(100～600 kJ·mol-1),范德華力只有2～20 kJ·mol-1
②一般沒有方向性和飽和性。
只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。
實質是分子間的一種靜電作用
③對于組成和結構相似的分子,相對分子質量越大,范德華力越大。
3.影響因素：
對于結構相同的物質：
①組成結構相似，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高。
互為同分異構體的物質:
②同分異構體，支鏈越多(空間位阻越小)，范德華力越小，熔、沸點越低。
③相對分子質量相近，分子極性越大，范德華力越大，熔、沸點越高。
相對分子質量相近的物質：
4.對物質性質的影響
溶質與溶劑分子間的范德華力越大，物質的溶解度越大。
十、氫鍵
1.概念：
由已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中氫)與另一分子中電負性很強的原子(如水分子中氧)之間的作用力。
2.實質：
①部分裸露的氫原子核。
②電負性很大且半徑小的原子提供孤電子對。
分子間的一種靜電作用。
3.構成條件：
4.表示方法：
氫鍵通常用X—H…Y 表示。
其中X和Y代表電負性大而原子半徑較小的非金屬原子，如氟、氧、氮等。
5.特征：
介于化學鍵與范德華力間，不屬于化學鍵。
①強度大小：化學鍵＞氫鍵＞范德華力
②具有方向性和飽和性。
分子內氫鍵
分子間氫鍵
鄰羥基苯甲醛
熔點2 ℃
沸點196.5℃
對羥基苯甲醛
熔點115 ℃
沸點246.6℃
分子間締合能力加強， 熔沸點更高。
6.類型：
7.氫鍵對物質性質的影響
①氫鍵主要影響物質的熔、沸點。
①熔沸點高低：
分子間存在氫鍵＞分子間不存在氫鍵
②氫鍵類型不同：
分子間存在氫鍵＞分子內存在氫鍵
7.氫鍵對物質性質的影響
②氫鍵可影響物質的溶解度。
不同種分子之間不僅同種分子之間可以存在氫鍵，某些不同種分子之間也可能形成氫鍵。溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。
例如 NH3與H2O之間，所以這就導致了氨氣在水中的驚人溶解度：1體積水中可溶解700體積氨氣；
乙醇和水能以任意比例互溶等。
7.氫鍵對物質性質的影響
甘油、濃硫酸等多羥基化合物，由于分子間可形成眾多的氫鍵，這些物質通常為黏稠狀液體。
③氫鍵可影響液體的黏度。
加入其他會增加氫鍵作用的物質如糖、淀粉等作為溶質時，則會更進一步地通過增加氫鍵的強度來提升液體的粘性。
范德華力、氫鍵、化學鍵的比較
概念 范德華力 氫鍵 共價鍵
定義 物質分子之間普遍存在的一種作用力 已經與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很大的原子之間的靜電作用 原子間通過共用電子對所形成的相互作用
作用微粒 分子 H與N、O、F 原子
特征 無方向性和飽和性 有方向性和飽和性 有方向性和飽和性
強度 共價鍵>氫鍵>范德華力 概念 范德華力 氫鍵 共價鍵
影響 強度的 因素 ①隨分子極性的增大而增大 ②分子組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,范德華力越大 對于X—H…Y,X、Y的電負性越大,Y原子的半徑越小,作用越強 成鍵原子半徑和共用電子對數目。鍵長越小,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定
對物質 性質的 影響 ①影響物質的熔點、沸點、溶解度等物理性質 ②組成和結構相似的物質,隨相對分子質量的增大,物質的熔、沸點升高,如CF4H2S ②分子內氫鍵降低物質的熔、沸點 共價鍵鍵能越大,分子穩(wěn)定性越強
十一、分子晶體
分子晶體
1.概念：只含分子的晶體
2.構成微粒：分子
3.分子內：共價鍵
4.分子間：分子間作用力
范德華力
氫鍵
常見的分子晶體
（1）所有非金屬氫化物：
（2）部分非金屬單質:
（3）部分非金屬氧化物:
（4）幾乎所有的酸：
（5）絕大多數有機化合物的晶體：
H2S 、NH3 、 CH4、HX 等
O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有氣體等
CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等
乙醇、冰醋酸、蔗糖等
典型分子晶體的結構特征
分子的形狀、分子的極性以及分子之間是否存在氫鍵等，都會影響分子的堆積方式。
5.分子晶體的物理特性
分子晶體中的微粒間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的,因此,分子晶體的沸點較低,密度較小,硬度較小,較易熔化和揮發(fā)，且不導電。
十二、混合晶體
石墨的層狀結構
石墨晶體形成二維網狀結構，層內每個碳原子以共價鍵與周圍的三個碳原子結合，層間為分子間作用力，因此石墨晶體是一種混合晶體。
石墨晶體中層內的π鍵
碳原子有4個價電子，而每個碳原子僅用了3個價電子形成共價鍵，還有1個電子處于碳原子的2p軌道上。層內碳原子的這些p軌道相互平行，相鄰碳原子的p軌道相互重疊，形成大π鍵。
在石墨的二維結構平面內，每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子結合，形成六元環(huán)層。
石墨晶體的性質
1.石墨具有導電性，具有一定的方向性。
①層內p軌道形成大π鍵，電子可以整個層內運動（導電性）
2.石墨質軟，具有具有良好的潤滑性。
石墨晶體中層與層之間發(fā)生相對滑動
②電子不能從一層跳躍到另一層（方向性）
幾種類型晶體的結構和性質
晶體類型 金屬晶體 離子晶體 共價晶體 分子晶體
結 構 構成微粒 金屬陽離子、自由電子 陰、陽離子 原子 分子
微粒間作用力 金屬鍵 離子鍵 共價鍵 分子間作用力
性 質 熔、沸點 差異較大 高 很高 低
硬 度 差異較大 硬而脆 很大 小
導電性 導電 熔化或溶于水導電 一般不導電，硅是半導體 固體及熔融狀態(tài)不導電,有的溶于水能導電。
舉 例 金屬、 金屬合金 離子化合物 金剛石、Si、SiO2、SiC 硫、干冰、冰、
冰醋酸、蔗糖

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