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第四节 化学键,化学键,原子为什么能结合成分子？,原子之间必然存在着相互作用,非直接相邻原子之间(较弱),(两个或多个)直接相邻原子之间强烈的相互作用,一、化学键,1.概念：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，叫做化学键。,2.特点：直接相邻，强烈作用。,常见的化学键有：离子键，共价键(配位键)，金属键，,思考,在氯化钠晶体中，Na+和Cl-间存在哪些力？,*Na+离子和Cl-离子间的静电相互吸引作用,*阴阳离子间电子与电子、原子核与原子核间的相互排斥作用。,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就是离子化合物。,二、离子键,2.离子键的形成：,活泼金属元素的原子,阳离子,活泼非金属元素的原子（原子团）,阴离子,。,离子键,失 e,得 e,思考,3.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和酸根离子（或活泼非金属元素）形成的盐。如：(NH4)2S、(NH4)2CO3、MgSO4等,(3)强碱与大多数盐都存在离子键 如：NaOH、KOH、BaCO3等,5.离子键强弱与离子化合物的性质,(1)有离子键的化合物一定是离子化合物,如：强碱、大多数盐、典型的金属氧化物,2.影响离子键强弱的因素,离子半径,离子电荷,3.离子键强弱与性质的关系：,影响物质的熔点、沸点等。,比较MgO和Na2O的溶沸点高低？,？,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,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,活泼的金属元素和活泼非金属元素化合时形成离子键。请思考，非金属元素之间化合时，能形成离子键吗？为什么？,非金属元素的原子间可通过共用电子对的方法使双方最外电子层均达到稳定结构。,讨论,分析氯化氢的形成过程,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。,2.形成共价键的条件,非金属元素的原子之间或非金属元素的原子与不活泼的某些金属元素原子之间形成共价键。,实例：,Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3、CO2,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。,四.电子式、结构式,在元素符号周围用“”或“”来表示原子最外层电子的式子，叫电子式。,(1)原子的电子式：常把其最外层电子数用小黑点“.”或小叉“”来表示。,(2)阳离子的电子式：不要求画出离子最外层电子数，只要在元素、符号右上角标出“n+”电荷字样。,(3)阴离子的电子式:不但要画出最外层电子数，而且还应用于括号“”括起来，并在右上角标出“n-”电荷字样。,H,Na,Mg,Ca,H+,Na+,Mg2+,Ca2+,练习 写出下列微粒的电子式：硫原子，溴原子，硫离子，溴离子,(4)离子化合物的电子式：由阴、阳离子的电子式组成，但相同离子不能合并,AB型,AB2型,A2B型,2,练习：用电子式表示氧化钙、氟化镁、氧化钾,(5)用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：,练习,用电子式表示Na2S、MgBr2、Na2O的形成过程,2,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,共用电子对不偏移，成键原子不显电性,共用电子对偏向氯原子，氯原子带部分负电荷，氢原子带部分正电荷,共价键特点：,共价键特点：,氢分子的形成：,碘,练习：用电子式表示下列共价分子的形成过程,水,氨,2 H,3 H,硫化氢,2 H,二氧化碳,2,练习：用电子式表示下列共价分子的形成过程,过氧化氢,氢氧化钠中，钠离子与氢氧根离子以离子键结合；在氢氧根离子中，氢与氧以共价键结合。请用电子式表示氢氧化钠。,过氧化钠晶体中，过氧根离子(O2)2-与钠离子以离子键结合；在过氧根离子中，两个氧原子以共价键结合。请用电子式表示过氧化钠。,*含有共价键的化合物不一定是共价化合物,判断下列哪些物质中含有共价键,1.MgCl2 2.Br23.H2O 4.NH35.H2O2 6.CO27.NaOH 8.Na2O29.Na2CO3 10.CH4,结构式：,概念：在化学上，常用一根短线来表示一对共用电子对，这样的式子叫做结构式。,如：HH、HCl、OCO等,H2和HCl都是靠共价键形成的分子，其共价键是否相同呢？,同种原子,不同种原子,相同,不相同,不偏向任何一个原子,偏向吸引电子能力强的原子一方,不显电性,显电性,非极性键AA,极性键AB,5、非极性键和极性键,非极性键：两同种原子间形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。,极性键：两种不同的原子间形成的共价键是极性共价键，简称极性键。,在单质分子中，同种原子形成共价键，电子对不偏移，为非极性键。,HH,HCl,Na+Cl,有极性（正负电荷重心不重合）,离子键有很强极性（正负电荷分离）,极性增强,极性增强,在化合物分子中，不同种原子形成共价键，电子对发生偏移，为极性键。,化合物分子中的两种原子得电子能力相差大则极性强。,判断非极性键和极性键的依据：,离子键和共价键的比较,阴、阳离子,原子,静电作用,共用电子对,典型的金属元素、典型的非金属元素之间,同种元素或同类非金属元素之间,无方向性,有方向性,离子半径大小与离子电荷多少,一般由原子半径大小决定,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：,判断下列说法是否正确？1、非极性共价键只存在于非金属单质中。2、离子化合物一定含金属元素。3、有离子键的化合物一定是离子化合物。4、离子化合物中可能有极性共价键。5、共价化合物中只有共价键。6、气态单质一定含有非极性键。,键能、键长和键角的概念及其对分子的影响,某些分子中的共价键无极性，其分子是否一定无极性？某些分子中的共价键有极性，其分子是否一定有极性？既然共价键有极性键和非极性键之分，分子是否也有极性分子和非极性分子之分？,思考：,*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、正负电荷重心重合的分子是非极性分子。如：H2、Cl2、N2、O2等。,*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,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,CCl4,CH4,三角锥形、折线型如：NH3为三角锥形；H2O、H2S、SO2等为折线型。,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:,键的极性与分子的极性的区别与联系,极性键和非极性键,是否由同种元素原子形成,极性分子和非极性分子,键的极性和分子构型,1.以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；,2.以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；,3.以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子，由该分子的空间构型决定。,键有极性，分子不一定有极性。,1.键能:,H+H H2+436kJ,键能越大，键越牢固，分子越稳定。,H2+436kJ H+H,*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:,*键 参 数,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,分子越稳定。,在分子中键和键之间的夹角叫做键角。,O=C=O,10430（折线型）,180（直线型）,10928（正四面体）,10718（三角锥形）,*键 参 数,3.键角:,总结：,键能,键长,键角,判断分子的稳定性,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,五、用化学键的观点来分析化学反应的本质是什么？,一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。,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,*晶 体,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：,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。,晶体,离子晶体,分子晶体,原子晶体,金属晶体,一.离 子 晶 体,定义：,离子间通过离子键结合而成的晶体。,硬度较高，密度较大，难压缩，难挥发。,实例：,常见的离子化合物(NaCl、MgO、NaOH等),熔沸点较高。,性质：,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+。,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,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。,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,分子与分子间的作用力,相邻原子间的相互作用,弱（几到几十kJ/mol）,强(120800 kJ/mol),HCl分子中，HCl 键能为 431kJ/mol,HCl 分子间的作用力为 21kJ/mol。,二.分子晶 体,定义：分子间通过分子间作用力结合而成的晶体。,特点：,实例：多数非金属单质（如卤素，氧气）,稀有气体（如氦，氖，氩）,氢化物（如氨，氯化氢）,非金属氧化物(如一氧化碳，二氧化硫）,熔沸点较低，硬度较小。,有单个分子存在，化学式就是分子式。,分子间作用力对物质的熔点、沸点有何影响？,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。,分子组成和结构相似时，分子量越大，分子间作用力越大。请解释，卤素单质熔沸点变化规律。,氟、氯、溴、碘的单质均是分子晶体，双原子分子，每个分子都是通过一个单键结合而成，随着分子量的增大，分子间作用力增大，故熔沸点递升。,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。,三.原子晶体,定义：原子间以共价键相结合而形成的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：金刚石、晶体硅、SiO2、金刚砂(SiC),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结合。,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),总结：,离子,分子,原子,离子键,范德华力,共价键,较 高,较 低,很 高,较大,较小,很大,NaClCaO,干冰碘,金刚石二氧化硅,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,原子晶体 离子晶体 分子晶体,KF KCl KBr Al2O3 MgO,如 金刚石 碳化硅 晶体硅,F2 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI,晶体熔沸点越高。,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。,固体金属单质是由金属原子紧密堆积而成的晶体。金属易失电子成为金属阳离子，金属阳离子与自由电子之间相互作用形成金属晶体。,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,练习：,天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构成8个笼，每个笼可以容纳1个CH4分子或者1个游离H2O分子。若每8个笼只有6个笼容纳了CH4分子,另外2个笼中填充了游离H2O分子。则天然气水合物的平均组成可表示为（）A.CH4.14H2O B.CH4.8H2O C.CH4.(23/3)H2O D.CH4.6H2O,B,周期表中元素之最,1.原子半径最小、最轻的元素：,H,2.最轻的金属单质：,Li,3.原子半径最大的是：,Fr,4.非金属性最强的元素是：,F,5.金属性最强的元素是：,6.地壳中含量最多的元素是：,7.地壳中含量最多的金属元素是：,8.最稳定的气态氢化物是：,9.酸性最强的无机含氧酸是：,Cs(Fr),O,Al,HF,HClO4,周期表中特殊位置的元素,1.族序数等于周期数的元素：,H,Be,Al,2.族序数等于周期数2倍的元素：,C,S,3.族序数等于周期数3倍的元素：,O,4.周期数是族序数2倍的元素：,Li,5.周期数是族序数3倍的元素：,Na,6.最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：,C,Si,7.形成的单质是自然界中硬度最大的元素：,C,8.气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：,C,9.常温下呈液态的非金属元素：,Br,金属元素:,Hg,10.空气中含量最多的元素：,N,11.元素的气态氢化物和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素：,S,第五章高考题：,1.1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子提的结构相似、物理性质相近。（1）根据以上原理，仅由第二周期元素构成的的共价分子中，互为等电子体的是：和；和。（2）此后，等电子原理又有所发展，例如由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，他们也有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有：。,N2O CO2,N2 CO,O3 SO2,2.第二主族元素R的单质及其相应的氧化物的混合物12g，加足量的水经完全反应后蒸干，得固体16g，试推测该元素可能是（）A.Mg B.Ca C.Sr D.Ba,BC,第五章高考题：,3.周期表前20号元素中有A、B、C、D、E五种元素。已知它们都不是稀有气体元素，且原子半径依次减小，其中A和E同族，A与C、B与E的电子层数都相差2，A、B原子最外层电子数之比为1:4。（1）写出元素符号：B.D.E.（2）A和C能以原子数1:1形成一种化合物，写出该化合物的化学式：。,Si F H,第五章高考题：,K2O2,4.不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(E),如图所示。,第五章高考题：,