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专题复习
专题3 微粒间作用力与物质性质
一、金属键
电子气理论
电子“自由”运动
“自由电子”与金属阳离子之间的相互作用——金属键
金属元素的电负性和电离能较小
价电子易脱离原子核的束缚
成键微粒：金属阳离子、自由电子
成键本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
(1)金属不透明,具有金属光泽
当可见光照射到金属固体表面上时,固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)金属具有良好的导电性
金属内部自由电子的运动不具有方向性,在外加电场的作用下,金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流。
当金属中存在温度差时,不停运动着的“自由电子”通过自身与金属阳离子之间的碰撞,将能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性。
(3)金属具有良好的导热性
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属具有良好的延展性，在受到外力时不易断裂。
(4)金属具有良好的延展性
金属键强弱的主要影响因素
金属元素的原子半径
单位体积内自由电子的数目
金属元素的原子半径越小，金属键越强。
单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。
或金属阳离子所带电荷或价电子数
或金属阳离子半径的大小
金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。
二、金属晶体
定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。
微粒间的作用力：金属键
组成粒子：金属阳离子和自由电子。
注意：
②在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。
①在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
③金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但金属键并没有被破坏。
将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式：简单立方、体心立方、面心立方和六方。
切割法计算晶胞中粒子数
如某个粒子为x个晶胞所共有，则该粒子有 属于一个晶胞。
顶角
棱上
面上
体内
平行六面体
1
三、离子键
成键粒子 键的本质 成键元素(判断依据)
离子键
阴阳离子
静电作用（吸引和排斥）
活泼金属 + 活泼非金属
包括:正价原子团如：NH4+
包括:负价原子团如：OH-
注意:并非所有金属元素和非金属元素组成的都是离子键，如BeCl2、AlCl3等。
离子键没有方向性和饱和性。
四、离子晶体
胆矾
CuSO4·5H2O
明矾
KAl(SO4)2·12H2O
莹石
CaF2
重晶石
BaSO4
1、定义：由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体。
2、成键粒子：
阴、阳离子
3、相互作用力：
离子键
强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
4、常见的离子晶体：
是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。
NaCl(s)→ Na+(g)＋Cl－(g) U=786 kJ·mol－1
晶格能
符号为：U
——衡量离子晶体中阴、阳离子间相互作用力的大小。
5、离子晶体的性质
1
具有较高的熔、沸点，难挥发
离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴、阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，可用晶格能的大小来衡量。
晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。而对于同种类型的离子晶体，离子所带的电荷数越多，半径越小，晶格能越大。
如MgO＞Na2O；NaCl＞CsCl等
5、离子晶体的性质
2
硬而脆，无延展性
离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
施加外力
发生滑动
阳离子
阴离子
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
5、离子晶体的性质
3
导电性
离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。
离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，离子晶体不导电。
当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外电场作用下，离子定向运动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外电场作用下，阴、阳离子定向运动而导电.
6、离子晶体的结构
氯化钠型
KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。
Cl
Na+
氯化铯型
Cl
Cs+
CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等
CaF2型
ZnS型
6、离子晶体的结构
五、共价键的形成
当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。
共价键形成的本质：
通常情况下，吸引电子能力相近的原子(电负性差值一般小于1.7)之间易通过共用电子对形成共价键。
形成共价键的条件
非金属单质、共价化合物、某些离子化合物。
存在共价键的物质
形成共价键时，只有成键原子中自旋方向相反的未成对电子才能形成共用电子对。成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。
所以在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。
共价键具有饱和性
→共价键的饱和性决定了分子的组成
→所有的共价键都具有饱和性。
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，共价键越牢固。
因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性（s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性）。
s轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式
共价键具有方向性
→决定分子的空间结构
→并不是所有的共价键都具有方向性
六、共价键的类型
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
(1)σ键
σ键
s－s σ键
s－p σ键
p－p σ键
成键时，原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键。
轴对称
HCl
H2
Cl2
形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
(2)π键
镜面对称
π 键( p - p π 键 )
成键时，原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的共价键
原子轨道重叠程度比σ键小，π键稳定性较弱。
共价三键——1个σ键、2个π键
共价单键——1个σ键
共价双键——1个σ键、1个π键
一般规律
2.极性键与非极性键
由同种原子形成的共价键
电子对发生偏移，F原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性
电子对不发生偏移
H—H
H—F
由不同种原子形成的共价键
两个成键原子吸引电子的能力相同
非极性共价键，简称非极性键
两个成键原子吸引电子的能力不同
极性共价键，简称极性键
3.配位键
由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价键。
在NH4+中，4个N—H键是完全相同的。
在表示分子或离子的结构式时，常用“→ ”表示配位键，其箭头指向接受孤电子对的原子。
配位键可以是键也可以是π键，看具体位置而定
NH4+的结构式
七、共价键键能与化学反应的反应热
反应物
生成物
化学反应实质：
旧化学键的断裂
新化学键的形成
(吸收能量E吸)
(释放能量E放)
若E吸为放热反应
若E吸>E放，为吸热反应
反应物的总键能
生成物的总键能
H=反应物的总键能-生成物的总键能
八、共价晶体
概念：
相邻原子间以共价键结合而形成空间网状结构的晶体。
组成的粒子：原子
粒子间的作用力：共价键
常见的共价晶体
（1）硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）
（2）金刚砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）
（3）极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)
共价晶体的物理性质
①熔点很高
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。
②硬度很大：共价键作用强。
③一般不导电，但晶体硅是半导体
④难溶于一般溶剂
熔点高（通常＞1000 ℃），如金刚石的熔点大于3 550 ℃。
共价晶体中原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔、沸点就越高。
晶体熔、沸点比较思路
1.不同类别晶体
先判断晶体类型,主要依据构成晶体的微粒及微粒间的作用力;一般情况下共价晶体的熔、沸点最高。
2.同类别晶体
(1)共价晶体:原子半径→键长→共价键键能→熔、沸点高低。
(2)离子晶体:离子所带电荷数、离子半径→离子键强弱→熔、沸点高低。
(3)金属晶体:金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径→金属键强弱→熔、沸点高低。
九、范德华力
1.概念：
范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力。
2.特点:
①范德华力比化学键键能小；
化学键是强烈的相互作用(100～600 kJ·mol-1),范德华力只有2～20 kJ·mol-1
②一般没有方向性和饱和性。
只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
实质是分子间的一种静电作用
③对于组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大。
3.影响因素：
对于结构相同的物质：
①组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
互为同分异构体的物质:
②同分异构体，支链越多(空间位阻越小)，范德华力越小，熔、沸点越低。
③相对分子质量相近，分子极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
相对分子质量相近的物质：
4.对物质性质的影响
溶质与溶剂分子间的范德华力越大，物质的溶解度越大。
十、氢键
1.概念：
由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中氢)与另一分子中电负性很强的原子(如水分子中氧)之间的作用力。
2.实质：
①部分裸露的氢原子核。
②电负性很大且半径小的原子提供孤电子对。
分子间的一种静电作用。
3.构成条件：
4.表示方法：
氢键通常用X—H…Y 表示。
其中X和Y代表电负性大而原子半径较小的非金属原子，如氟、氧、氮等。
5.特征：
介于化学键与范德华力间，不属于化学键。
①强度大小：化学键＞氢键＞范德华力
②具有方向性和饱和性。
分子内氢键
分子间氢键
邻羟基苯甲醛
熔点2 ℃
沸点196.5℃
对羟基苯甲醛
熔点115 ℃
沸点246.6℃
分子间缔合能力加强， 熔沸点更高。
6.类型：
7.氢键对物质性质的影响
①氢键主要影响物质的熔、沸点。
①熔沸点高低：
分子间存在氢键＞分子间不存在氢键
②氢键类型不同：
分子间存在氢键＞分子内存在氢键
7.氢键对物质性质的影响
②氢键可影响物质的溶解度。
不同种分子之间不仅同种分子之间可以存在氢键，某些不同种分子之间也可能形成氢键。溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
例如 NH3与H2O之间，所以这就导致了氨气在水中的惊人溶解度：1体积水中可溶解700体积氨气；
乙醇和水能以任意比例互溶等。
7.氢键对物质性质的影响
甘油、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为黏稠状液体。
③氢键可影响液体的黏度。
加入其他会增加氢键作用的物质如糖、淀粉等作为溶质时，则会更进一步地通过增加氢键的强度来提升液体的粘性。
范德华力、氢键、化学键的比较
概念 范德华力 氢键 共价键
定义 物质分子之间普遍存在的一种作用力 已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的静电作用 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用微粒 分子 H与N、O、F 原子
特征 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性
强度 共价键>氢键>范德华力 概念 范德华力 氢键 共价键
影响 强度的 因素 ①随分子极性的增大而增大 ②分子组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大 对于X—H…Y,X、Y的电负性越大,Y原子的半径越小,作用越强 成键原子半径和共用电子对数目。键长越小,键能越大,共价键越稳定
对物质 性质的 影响 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 ②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高,如CF4H2S ②分子内氢键降低物质的熔、沸点 共价键键能越大,分子稳定性越强
十一、分子晶体
分子晶体
1.概念：只含分子的晶体
2.构成微粒：分子
3.分子内：共价键
4.分子间：分子间作用力
范德华力
氢键
常见的分子晶体
（1）所有非金属氢化物：
（2）部分非金属单质:
（3）部分非金属氧化物:
（4）几乎所有的酸：
（5）绝大多数有机化合物的晶体：
H2S 、NH3 、 CH4、HX 等
O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有气体等
CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等
乙醇、冰醋酸、蔗糖等
典型分子晶体的结构特征
分子的形状、分子的极性以及分子之间是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。
5.分子晶体的物理特性
分子晶体中的微粒间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的,因此,分子晶体的沸点较低,密度较小,硬度较小,较易熔化和挥发，且不导电。
十二、混合晶体
石墨的层状结构
石墨晶体形成二维网状结构，层内每个碳原子以共价键与周围的三个碳原子结合，层间为分子间作用力，因此石墨晶体是一种混合晶体。
石墨晶体中层内的π键
碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。
在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合，形成六元环层。
石墨晶体的性质
1.石墨具有导电性，具有一定的方向性。
①层内p轨道形成大π键，电子可以整个层内运动（导电性）
2.石墨质软，具有具有良好的润滑性。
石墨晶体中层与层之间发生相对滑动
②电子不能从一层跳跃到另一层（方向性）
几种类型晶体的结构和性质
晶体类型 金属晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体
结 构 构成微粒 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 原子 分子
微粒间作用力 金属键 离子键 共价键 分子间作用力
性 质 熔、沸点 差异较大 高 很高 低
硬 度 差异较大 硬而脆 很大 小
导电性 导电 熔化或溶于水导电 一般不导电，硅是半导体 固体及熔融状态不导电,有的溶于水能导电。
举 例 金属、 金属合金 离子化合物 金刚石、Si、SiO2、SiC 硫、干冰、冰、
冰醋酸、蔗糖

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