物质结构与性质专题三复习.ppt

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1、物质结构专题三复习课件,常铁燕,1、离子键的定义：使带相反电荷的阴、阳离子结合的相互（静电）作用,思考：这些微粒之间的静电作用包括哪些？,一、离子键的形成,静电作用指：在离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引；阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。,思考：离子键形成的主要原因是什么？,含有离子键的物质：,1、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。,2、活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物,3、铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离子）形成的盐。,原子：

2、,离子：,离子化合物：,二、用电子式表示离子化合物的形成,1.电子式：在元素符号周围用小点（或）来表示原 子的最外层电子，这种式子叫电子式。,2、用电子式表示离子化合物的形成过程,例：,1.晶格能,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.用U 表示:,四、离子键的强度,2.意义一般而言，晶格能越大，离子晶体的离子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。,三、离子键的特征,无方向性和饱和性,3.影响离子键强度的因素,1)离子电荷数的影响,2)离子半径的影响,离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，离子键就越强,应用：离子键越强，其形成化合物的熔沸点就越高,一、离 子 晶

3、体,1、定义：,离子间通过离子键结合而成的晶体,（2）、硬度较高，密度较大，难 压缩，难挥发，熔沸点较高。,（1）、晶体不导电，在熔融状态或水溶液中导电,不存在单个分子,2、特点：,3、哪些物质属于离子晶体？,强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。,二、离 子 晶 体的空间结构,1、NaCl 型,2、CsCl 型,观察给出的氯化钠晶体的结构，分析氯化钠的化学式用NaCl表示的原因。能否把NaCl称为分子式？,NaCl的晶体结构示意图,正八面体,小结：,1、每个Na+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Na+，而Na+数目与Cl-数目之比为 化学式为,2、根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分

4、析其构成。每个晶胞中有 Na+，有 个Cl-,3、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个,6,6,1：1,NaCl,4,4,12,CsCl的晶体结构示意图,思考,1、每个Cs+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Cs+，而Cs+数目与Cl-数目之为 化学式为,2、根据氯化的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Cs+，有 个Cl-,3、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个,8,8,1：1,CsCl,1,1,12,一、共价键,1、定义：,2、成键微粒：,3、成键本质：,4、成键原因：,原子间通过共用电子对所形成的的化学键。,原 子,共用电子对,不稳定要趋

5、于稳定；体系能量降低,共 价 键,5、成键的条件：,电负性相同或差值小的非金属原子之间且成键的原子最外层未达到饱和状态,即成键原子有成单电子。,6、存在范围：,非金属单质共价化合物离子化合物,7、影响共价键强弱的主要因素,键长（成键原子的核间距）,一般键长越，键能越，共价键越，分子就越。,小,大,牢固,稳定,二、共价键的特点,共价键具有：饱和性和方向性,a、电子式：,b、结构式：,8、共价键的表示方法,1、共价键的形成条件,二、共价键的形成,未成对,重叠,2、共价键的本质,成键原子相互接近时，原子轨道发生，自旋方向 的 电子形成，两原子核间的电子密度，体系的能量。,重 叠,相 反,未成对,共用

6、电子对,增 加,降 低,认识共价键的类型,键与键,极性共价键：（定义）,共价键的特征,非极性共价键：（定义）,例、下列分子中，含有非极性键的化合物的是 ANaOH BCO2 CH2O DC2H4,注意：成键原子吸引电子能力的差别越大，共用电子对的偏移程度越大，共价键的极性越强,共价键的键能与化学反应热,1、共价键键能定义：101kP、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和气态B原子的过程中所吸收的热量，称为AB间的共价键键能。,结论：键长越短，共价键键能越，形成的 物质越,大,稳定,三、原子晶体,1、定义：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。如（金刚石、碳化硅、晶

7、体硅、二氧化硅、）,2、原子晶体的特点：硬度大、容沸点高、难于压缩、不导电。,3、原子晶体容沸点比较规律：一般而言，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，其晶体的熔沸点就越高。如金刚石碳化硅晶体硅,4、哪些物质属于原子晶体？金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等,5、金刚石（硅）,每个碳原子周围有4个碳原子，形成正四面体构型,1）、金刚石晶体中每个碳原子和几个碳原子相连？形成的什么样的空间构型？,2）、晶体中有最小的环是什么样的环？,最小的环是六元环，但不共平面,3）、晶体中每个碳原子参与了 条C-C键的形成，碳原子个数与C-C键数比为,4,1：4/2=1：2,金 属 键,1、金属晶体的特点：金属

8、晶体是由金属阳离子和自由电子组成，其中自由电子并不属于某个固定的金属阳离子，而可以在整个金属中自由移动。金属键：金属离子与自由电子之间的强烈的相互作用。,定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。,形成:成键微粒:金属阳离子和自由电子 存在:金属单质和合金中,影响金属键强弱的因素,（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。,2、金属的特点,常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外；大多数金属呈银白色，有金属光

9、泽，但金(Au)色，铜(Cu)色，铋(Bi)色，铅(Pb)色。,黄 红 微红,蓝白,不同金属熔沸点，硬度差别较大；,良好的导电性，分析原因：,金属中存在着大量的可自由移动的电子。,良好的导热性，分析原因：,通过自由电子和金属阳离子的相互碰撞传递热量。,良好的延展性。,金,铂,金属单质在化学反应中只作还原剂，在化合物中金属元素只显正价。,3、金属的分类：,按颜色：,黑色金属：Fe Cr Mn,有色金属：除以上三种金属以外,按密度：,轻金属：4.5g/cm3 Na Mg,重金属：4.5g/cm3 Zn Cu,按含量,常见金属：Fe Mg Al,稀有金属：锆、钒、钼,根据以上分类：金属镁、铝属于、金

10、属,有色,轻 常见,金属的共性,二.金属晶体,1.晶体(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。(2)其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。2.晶胞：能够反映晶体结构特征的基本重复单元,3.合金,(1)定义：把两种或两种以上的金属(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。(2)特点 合金的熔点比其成分中金属(低，高，介于两种成分金属的熔点之间；)具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。,低,金属晶体中原子的堆积方式,非密置层,简单立方堆积,体心立方堆积,密置层,六方密堆积,面心立方堆积,三种最常见堆积方式,金属晶体

11、中原子的堆积方式,六方堆积,面心立方堆积,体心立方堆积,立方堆积,钾型,铜型,钋型,镁型,一、分子间作用力,.概念：将气体分子凝聚成相应的固体或液 体的作用。,3.类型：常见的分子间作用力:范德华力和氢键,2.实质：分子间作用力是一种静电作用，但 比化学键弱得多,分子间作用力,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。,范德华(J.D.van der Waals,18371923)，荷兰物理学家。他首先研究了分子间作用力，因此，这种力也称为范德华力。,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,(1)把分子聚集在一起的作

12、用力(范德华力),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，分子间的作用力为 21kJ/mol。,分子间作用力与化学键的区别:,二、范德华力,1.存在：,范德华力普遍存在固体、液体、和气体分子间,2.方向性与饱和性：,范德华力一般没有方向性、饱和性，只要分子周围空间准许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能吸引更多的其它分子,3.影响范德华力的因素,影响范德华力的因素很多：分子的大小、分子的空间构型、分子中的电荷分布情况,4.范德华力与物质性质的关系,对于分子构成的物质，范

13、德华力影响物质的熔、沸点、溶解度,例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分子之间的范德华力大,分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响,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，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。,相似相溶原理:（溶解度影响）由极性分子组成的溶质易溶解于极性分子的溶剂之中;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂之中.,2、氢键形成条件 故只有部分分子之间才存在氢键，如HF、H2O、NH3分子之间存在氢键。如H2O中，H-O中的共用电子对强烈的偏向氧原子，使氢原子几乎成为“裸露”的质子。便与另一个水分子带部分负电荷的氧原子

14、相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。,3.氢键的表示方法：,X H Y,化学键,氢键,强烈、距离近,微弱、距离远,、两原子可以相同,氢键不是化学键，为了与化学键相区别。H一X YH中用“”来表示氢键注意三个原子(HX Y)要尽可能在同一条直线上(X、Y可相同或不同)。,不仅同种分子间可形成氢键，不同种分子间也可以形成氢键。如NH3和H2O间的氢键。,.氢键的类型：,(1).分子间氢键,(2).分子内氢键,F H F H,4.氢键的方向性与饱和性：,氢键具有方向性与饱和性,.氢键对物质性质的影响,(1).氢键对物质溶、沸点的影响,分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的溶、沸点升高。所以对羟基苯甲

15、酸高于邻羟基苯甲酸,分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。分子内氢键的形成势必削弱分子间氢键的形成.故有分子内氢键的化合物的沸点、熔点不是很高。一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低,分子晶体熔、沸点高低的比较规律分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。,（1）组成和结构相似的物质，_烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸

16、点反常。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。,分子量越大，熔沸点越高。,（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，_。如沸点：正戊烷 异戊烷 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“_”的顺序。,熔沸点越低,邻位 间位 对位,(2).氢键物质溶解性的影响,分子间存在氢键使得溶质分子和溶剂分子间的作用力增大，溶质在溶剂中的溶解度增大。例乙醇与水任意比互溶,小结:化学键与分子间作用力的比较,分子晶体,1、分子晶体：,构成微粒：微粒间的作用力：,（1）定义：分子间通过分子间作用力结合而成晶体。,分子分子间作用力,（2）、分子晶体特点：,有单个分子存在，化学式

17、就是分子式。熔沸点较低，硬度较小。熔融状态不导电。相似相溶。,（4）、物质类别：大多数共价型的非金属单质和化合物分子，可形成分子晶体。室温下所有的气态物质、易挥发的液体，在一定条件下，都可形成分子晶体。此外，易熔化、易升华的固体也都是分子晶体。如:卤素、氧气、氢气、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物等,（3）、共同的物理性质：一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。但极性分子的晶体溶于水可形成水合离子，形成一种导电的溶液。一般硬度较小，具有较低的熔点和沸点，并有较大的挥发性，易溶于非极性溶剂。,(1)所有非金属氢化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)部分非金属单质:X2,N2,O2,

18、H2,S8,P4,C60(3)部分非金属氧化物:CO2,SO2,N2O4,P4O6(4)几乎所有的酸：H2SO4,HNO3,H3PO4(5)大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖,典型的分子晶体,二氧化碳晶体结构模型,一个晶胞中CO2分子的个数：81/8+61/2=4,干冰的晶体结构图(一),返回,每个CO2分子紧邻12个CO2分子（同层4个，上层4个，下层4个），距离为晶格的一个面上有5个CO2分子，其中一个CO2分子位于中央,石墨（混合型）的晶体结构图,返回,每个平面六边形有6个碳原子，由共价键形成的6个碳原子环为平面六边形，晶体中每个碳原子由3个六边形共用，故碳原子个数与键数之比为1：3/2=

19、2/3,石墨,石墨为什么很软？石墨的熔沸点为什么很高？,石墨为层状结构，各层之间是以分子间作用力相结合，容易滑动，所以硬度很小。,石墨各层均为平面网状结构，同层碳原子之间以较强的共价键结合，所以熔沸点很高。,过渡型或混合型晶体,阴阳离子,原子,分子,金属阳离子和自由电子,离子键,共价键,分子间作用力,金属键,较硬,很硬,较小,较高,很高,较低,一般较大部分小,一般较大部分小,氯化钠氯化铯,金刚石石英,干冰白磷,所有金属,晶体类型的判断,从组成上判断（仅限于中学范围）：有无金属离子？(有：离子晶体)是否属于“几种原子晶体”？以上皆否定，则多数是分子晶体。从性质上判断：熔沸点和硬度；(高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体)熔融状态的导电性。(导电：离子晶体),不同晶体类型的熔沸点比较,一般：原子晶体离子晶体分子晶体（有例外）,同种晶体类型物质的熔沸点比较,离子晶体：,组成相似的离子晶体,离子半径越小、离子电荷数越多,熔沸点越高,原子晶体：,原子半径越小键长越短键能越大,熔沸点越高,分子晶体：,相对分子质量越大,熔沸点越高,组成和结构相似的分子晶体,金属阳离子半径越小、离子电荷数越多,金属晶体：,熔沸点越高,