化学键与晶体结构.ppt

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1、一轮复习,5-3 化学键 晶体结构 第 1 课时 化学键,第四章 物质结构 元素周期律,2023年10月31日星期二,1,常温下状态、气味,制取,最高价氧化物的水化物为最强酸,典型性质,电负性,粒子半径,金属性,非金属性,第一电离能,熔沸点,氢化物的稳定性,未成对电子,能层电子,能级电子,轨道,最外层电子,电子运动状态种类,电子层结构,化合价,化学键,晶体类型,价电子,质量数中子数质子数,分子间作用力,氢键,课本反应,信息反应,盖斯定律,反应热,主要用途,一、化学键,1、概念：相邻的两个或多个原子、离子之间强烈的相互作用，叫做化学键。,3、强弱关系化学键氢键分子间作用力,2、分类 离子键，共价

2、键，金属键，配位键,举例：沸点H2O H2S,1.定义：使阴阳离子结合成化合物的静电作用，叫做离子键。,成键微粒：阴阳离子,相互作用：静电作用（静电引力和斥力）,成键过程：阴阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥达到平衡，就形成了离子键。,*含有离子键的化合物一定就是离子化合物。,二、离子键,思考,1、哪些物质能形成离子键？,(1)活泼的金属元素（IA，IIA）和活泼的非金属元素（VIA，VIIA）之间 如：K2S、MgCl2等,(2)NH4、CO32、SO42等原子团之间或与活泼的非金属、金属元素之间 如：(NH4)2S、(NH4)2CO3、MgSO4等,(3)强碱与大多数盐都存在离子键 如：

3、NaOH、KOH、BaCO3等,2、电子式表示离子化合物的形成过程,用电子式表示氯化钠的形成过程：,二、常考物质的电子式归纳：H2、l2、O2、N2HCl、H2O、NH3、CH4、CCl4、CO2、CS2、H2O2、HClO、C2H4、C2H2、N2H4、OH、CH3NaCl、NaOH、NaClO、Na2O2、NaH、CaC2、Mg3N2、NH4Cl,3、影响离子键强弱的因素,离子半径,离子电荷,离子半径越小所带电荷越多,离子键越强,离子化合物的熔点、沸点越高,练习：,下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（）A.可溶于水 B.具有较高的熔点C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电,D,

4、判断下列哪些物质是离子化合物,1.MgCl2 2.Br23.H2O 4.NH35.H2O2 6.CO27.NaOH 8.Na2O29.Na2CO3 10.CH4,三、共价键,1.原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。,成键微粒：原子,相互作用：共用电子对,*只含有共价键的化合物是共价化合物,共价键,成键过程：原子之间通过共用电子对使各自达到稳定结构，形成共价键。,说明：多数非金属单质，气态氢化物，酸分子，酸酐分子，大多数有机物里都有共价键。,3.用电子式表示共价分子的形成过程,H,氯化氢分子的形成：,H,H,氢分子的形成：,*含有共价键的化合物不一定是共价化合物,判断下列哪些物质

5、中含有共价键,1.MgCl2 2.Br23.H2O 4.NH35.H2O2 6.CO27.NaOH 8.Na2O29.Na2CO3 10.CH4,(1).键能:,H+H H2+436kJ,键能越大，键越牢固。,H2+436kJ H+H,四、键 参 数,破坏1mol共价键所吸收的能量或形成1mol共价键所放出的能量。,(2).键长:,分子中两个成键的原子的核间距离叫做键长。,HH 0.7410-10 m,CC 1.5410-10 m,ClCl 1.9810-10 m,一般说来，键越短，键能越大,键越牢固。,四、键 参 数,在分子中键和键之间的夹角叫做键角。,O=C=O,10430（折线型）,18

6、0（直线型）,10928（正四面体）,10718（三角锥形）,(3).键角:,四、键 参 数,总结：,键能,键长,键角,判断共价键的稳定性,确定分子在空间的几何构型,反应热=所有生成物键能总和所有反应物键能总和,反应 H2(气)+Cl2(气)=2HCl(气)+179kJ键能数据：H-H 436kJ/mol H-Cl 431kJ/mol,试回答：Cl-Cl 的键能是多少？氢分子、氯分子和氯化氢分子中，哪种分子最稳定？为什么？,Cl-Cl 的键能=(2431)-179 436=247(kJ/mol),氢分子最稳定，因H-H的键能最大。,解：反应热=所有生成物键能总和-所有反应物键能总和,(1)、非

7、极性键：共用电子对不偏向任何一个原子，成键两原子电荷分布均匀而不显电性。,电子对不偏移,(2)、极性键：共用电子对偏向得电子能力强的原子，使成键的两原子电荷分布不均匀，一个带部分正电荷，另一个带部分负电荷。,电子对偏向Cl,同种原子间,不同种原子间,五、非极性键和极性键,练习：指出下列物质中的化学键类型,O2 CH4 CO2 H2O2 Na2O2 NaOH,非极性键,极性键,极性键,极性键 非极性键,离子键、非极性键,离子键、极性键,下列物质中，1含离子键的物质();2.含非极性共价键的物质是();3.含极性共价键的物质是()；4.属于离子化合物的是（）；5.属于共价化合物的是（）。A.KF

8、B.H2O C.N2 D.NaOHE.CS2 F.CaCl2、G.CH4H.CCl4 I.H2O2 J.PH3,A、D、F,B、D、E、G、H、I、J,C、I,练习：,A、D、F,B、E、G、H、I、J,下列物质中，1含离子键的物质();2.含非极性共价键的物质是();3.含极性共价键的物质是()。A.KF B.H2O C.N2 D.F2E.CS2 F.CaCl2、G.CH4H.CCl4 I.Br2 J.PH3,A、F,B、E、G、H、J,C、D、I,练习：,*非极性分子和极性分子,(一)非极性分子：整个分子的电荷分布均匀的、正负电荷中心重合的分子是非极性分子。如：H2、Cl2、N2、O2等。

9、,*非极性分子和极性分子,(二)极性分子：整个分子中电荷分布不均匀、正负电荷重心不重合的分子叫做极性分子。如：HCl、H2O、NH3等。,判断非极性分子和极性分子的依据:,双原子分子,极性键,非极性键,多原子分子,都是非极性键,有极性键,几何结构对称,几何结构不对称,极性分子HCl，CO，NO,非极性分子H2，O2，N2,非极性分子如：CO2，CH4,极性分子如：NH3，H2O,非极性分子P4，C60,说明：键有极性，分子不一定有极性。,直线型、正三角形、正四面体。如直线型分子CO2、CS2、C2H2；正三角形分子BF3；正四面体分子CCl4、CH4等。,一般对称的几何形状：,CS2,BF3,

10、CCl4,CH4,三角锥形、V形（折线形）如：NH3为三角锥形；H2O、H2S、SO2等为V形。,不对称的分子有：,NH3,H2O,H2S,SO2,练习:,1、下列说法正确的是（）A离子化合物中一定含有离子键B、共价化合物中可能含有离子键C以极性键结合的分子一定是极性分子D化学键只存在于分子之间,A,2、在下列物质中：含离子键的物质是；含有共价键化合物的是；由极性键形成的非极性分子是；由非极性键形成的非极性分子是。A、Cl2 B、Nal C、H2S D、CO2E、CaCl2 F、N2 G、CCl4H、Na2O I、NH3 J、HBr,B、E、H,C、D、G、I、J,G、D,A、F,练习:,一轮

11、复习,5-3 化学键 晶体结构 第 2 课时 晶体结构,第四章 物质结构 元素周期律,2023年10月31日星期二,40,四、晶 体,1、定义：经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。一般晶体有固定的熔沸点。,注意,微粒间的结合力决定晶体的物理性质：,2、特点：晶体中的微粒（分子、原子或离子）按一定规则排列，微粒间存在作用力。,结合力越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。,3、晶体分类:,离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体,常见的离子化合物(NaCl、MgO、NaOH等）,性质：,熔沸点较高；硬度较大，密度较大，难压缩，难挥发。,一、离子晶体：,强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。,（1

12、）NaCl晶体结构示意图,Na+,Cl-,在NaCl晶体中，每个Na+同时 吸引6个Cl-,每个Cl-同时 吸引6个Na+。,NaCl晶体中阴、阳离子配位数,（2）CsCl晶体结构解析图,Cs+,Cl-,在CsCl晶体中，每个Cs+同时吸引8个Cl-,每个Cl-同时吸引8个Cs+。,CsCl晶体结构示意图,NaCl和CsCl两种晶体中，均无单个分子存在，,NaCl和CsCl不是分子式。,*离子晶体的化学式并不能代表其真实组成。表示的是晶体中阴阳离子的个数比。如：Na2S,2Ca2+的配位数：,F-的配位数：,1一个CaF2晶胞中含：,4个Ca2+和8个F,8,4,(3)CaF2型晶胞,Ca2+

13、,F-,Ca2+配位数：8配位多面体：立方体,Ca2+,F-,CaF2晶体结构,F-配位数：4配位多面体：正四面体,Ca2+,F-,氟化钙晶胞的结构特点：,8个Ca2+占据立方体8个顶点，6个Ca2+占据立方体的6个面心，8个F-在立方体内；Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4；不存在单个的CaF2 分子，每个晶胞平均含4个Ca2+和8个F-。化学式CaF2 仅表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为2:1,(4)ZnS型晶胞,2阳离子的配位数：,阴离子的配位数：,1一个ZnS晶胞中含：,4个阳离子和4个阴离子,4,4,硫化锌晶胞的结构特点：,8个Zn2+占据立方体8个顶点，6个Zn2+占据立方

14、体的6个面心，4个S2-在立方体内；阴、阳离子的配位数均为4；不存在单个的ZnS 分子，每个晶胞平均含Zn2+和S2-各4个。化学式ZnS 仅表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为1:1,离子晶体的特点：（1）没有单个分子存在；“NaCl”分子式。（2）熔沸点较高，硬度较大而脆，难挥发、难压缩；原因：。（3）一般 溶于极性溶剂（如水），而难溶于非极性溶剂；（4）固态 电，水溶液或者熔融状态下 电。,不表示,随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，熔点升高,易,不导,能导,怎样证明分子间存在作用力？,说明了物质的分子间存在着作用力。,*这种分子间的作用力又叫做范德华力。,气态,液态,固态,降温加压,降

15、温,分子距离缩短,分子距离缩短,分子无规则运动,分子有规则排列,二.分子晶 体,分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔沸点越高。,二.分子晶 体,1、定义：分子间通过分子间作用力结合而成的晶体。,2、特点：,3、实例：,熔沸点较低，硬度较小。,有单个分子存在，化学式就是分子式。,1、所有的非金属氢化物2、大部分非金属单质3、部分非金属氧化物4、几乎所有的酸5、绝大多数有机物的晶体6、所有常温下呈气态、液态的物质(除汞外)、易挥发的固态物质,干冰晶体结构示意图,CO2 分子,Na+,Cl-,每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。,4、分子间作用力和氢键,(一)分

16、子间作用力：,定义：把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力（也叫范德华力）。,（1）分子间作用力不是化学键，比化学键弱得多，是一种微弱的相互作用，它主要影响物质的熔、沸点等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。,（2）分子间作用力存在于分子与分子之间，由分子构成的物质中，如：多数非金属单质、稀有气体、非金属氧化物、酸、非金属氢化物、有机物等。,（3）分子间作用力的范围很小,只有分子间的距离很小时才有。,（4）一般来说，对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。,再如：对于CF4、CCl4、CBr4、CI4，其熔沸点如何变化？,预测：,CH4、SiH

17、4、GeH4、SnH4的熔沸点依次升高,H2O、H2S、H2Se、H2Te的熔沸点依次升高,NH3、PH3、AsH3、SbH3的熔沸点依次升高,HF、HCl、HBr、HI的熔沸点依次升高,你说的对吗？,为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常偏高呢？,一些氢化物的沸点,(二)、氢键(H2O HF NH3),如：水分子中的氢键,氢键的存在可使物质的熔点、沸点显著升高。,2、氢键,1)形成条件：非金属性很强的元素（N、O、F）的氢化物分子之间(即：NH3、H2O、HF),2)表示方法：XH YH（X、Y为N、O、F）,3)氢键强弱：比化学键弱很多但比分子间作用力强,特别说明：氢键不是化学键，氢键属于

18、分子间作用力,4)氢键作用：影响物质的熔沸点和溶解性,氢键理论的应用解释一些物质的性质（1）NH3、H2O、HF在相应一系列物质中熔沸点反 常高（2）能与水形成氢键的物质易溶于水、且溶解度大 如：乙醇与水任意比互溶,氨气极易溶于水（3）分子间能形成氢键的物质，易液化。如：氨气（4）等量的H2O由液体变为固体时，为何体积增 大，而密度减小？（5）DNA的结构和生理活性都与氢键的作用有关。,分子间作用力（或氢键）与化学键的比较,原子间（分子内）,分子之间,作用力大,作用力小,影响化学性质和物理性质,只影响物理性质（熔沸点等）,注意：分子之间无化学键,三.原子晶体,定义：原子间以共价键相结合而形成的

19、空间网状结构的晶体。,性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。,实例：,原子晶体：原子半径越小，键长越短，键能越大，键越强晶体熔沸点越高,某些非金属或金属单质某些非金属化合物某些氧化物,金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、金属锗（Ge）、灰锡（Sn）等,碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体等,二氧化硅（SiO2）晶体,金刚石晶体结构示意图,C原子,正四面体结构单元,金刚石是以碳碳单键结合而成的正四面体的空间网状结构。,石墨晶体结构示意图,C原子,正六边形结构单元,每一层是正六边形平面网状结构，相邻碳原子以共价键结合,石墨晶体是层状结构,结论：石墨是混合型晶体,层与层之间以范德华力相

20、结合。,请思考,1：在SiO2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是。2：在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；硅原子个数与SiO 共价键个数之比是；氧原子个数与SiO 共价键个数之比是_。3：在SiO2晶体中，每个Si与_个O原子结合，构成_结构，Si位于_,O位于_。3：在SiO2晶体中，最小环为 个Si和 个O组成的_元环。,2,1：2,4,4,2,1：4,1：2,12,4,6,6,正四面体,正四面体中心,正四面体顶点,C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表示出其中的一层）,（

21、1）C60、金刚石和石墨三者互为；,（2）固态时，C60属于（填“离子”、“原子”或“分子”）；,A、同分异构体 B、同素异形体,C、同系物 D、同位素,（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是 NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧原子的数目是；,（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有 个碳原子。,B,分子,2,6,2,金属原子,自由电子,四.金属晶体,有的熔沸点很高(钨)，有的熔沸点却很低(汞),Po(钋),金属晶体的四种堆积模型对比,密置层三维堆积,非密置层三维堆积,（2）金属晶体的原子堆积方式,a、简单立方堆积,配位数6；空间利用率52%,b、体心立方堆积

22、（钾型）,代表物：Be、Mg、Zn、Ti;配位数:12；空间利用率74%；方式ABAB,C、六方最密堆积（镁型）,代表物：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe;配位数 8；空间利用率 68%,d、面心立方最密堆积（铜型）,代表物：Cu、Au、Ag;配位数:12；空间利用率74%;方式：ABCABC,物质熔沸点比较的规律,不同晶体熔沸点比较,组成相似的离子晶体，离子半径越小，离子电荷越大，离子键越强，晶体的熔沸点越高。,组成和结构相似的分子晶体，式量越大，熔沸点越高。,原子晶体：原子半径越小，键长越短，键能越大，键越强晶体熔沸点越高,原子晶体 离子晶体 分子晶体,KF KCl KBr Al2O3 M

23、gO,如 金刚石 碳化硅 晶体硅,F2 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI,例（1999年，上海）下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的分子式的是（）（A）NH4NO3（B）SiO2（C）C6H5NO2（D）Cu,C,离子晶体,离子晶体、原子晶体、金属晶体中，实际不存在单个的分子，只有分子晶体的化学式才可以代表其真实组成。,原子晶体,分子晶体,金属晶体,例（1999年，全国）关于晶体的下列说法正确的是()（A）在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子（B）在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子（C）原子晶体的熔点一定比金属晶体的高（D）分子晶体的熔点一定比金属晶体的低,A,正确。离子晶体是由阳离子由阴离子通过离子键结合形成。,金属晶体中有金属阳离子，没有阴离子。,晶体硅的熔点(1410)就比铁的熔点(1535)低。,碘的熔点(113.5)就比金属汞的熔点(-38.9)高。,练习 某离子晶体的结构（局部如图），X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心，则该晶体的化学式是,X:Y=1/84:1,=1:2,XY2,练习 某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图，则该离子晶体的化学式是:,A:B:C=1/88:121/4:1,=1:3:1,AB3C,