微粒間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)

12

基礎(chǔ)知識回顧

1.化學(xué)鍵有

、

和

三種基本類型。共價鍵具有

和

兩個特征，共價鍵的鍵型有兩種，一種是σ鍵，其成鍵電子云成軸對稱，一種是π鍵，其成鍵電子云成鏡像對稱；這兩種鍵相對不穩(wěn)定的是π鍵。描述共價鍵性質(zhì)的參數(shù)有

。離子鍵共價鍵金屬鍵方向性飽和性鍵長、鍵角和鍵能3

配位鍵是指共用電子對由一個原子單方面提供給另一原子共用所形成的共價鍵。配位鍵可能存在于簡單離子中，如銨根離子(或

)，也可能存在于配離子中，如四水合銅離子或［Cu(H2O)4］2+。4

2.范德華力是指分子之間存在的相互作用力，范德華力很弱，它主要對物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等物理性質(zhì)產(chǎn)生影響。結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量

，范德華力

；分子極性越強(qiáng)，范德華力越大。氫鍵存在于由已經(jīng)與N、O、F等電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負(fù)性很大的原子之間。一般用A—H…B—表示。氫鍵主要影響著物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。越大越大5

3.晶體的內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律呈周期性的有序排列，晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本單元。晶體有分子晶體、原子晶體、金屬晶體和離子晶體四種類型，這四種晶體存在的微粒分別是

、

、

和

，晶體中的作用力分別是

、

、

和

。分子原子金屬陽離子和自由電子陰陽離子分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵6重點(diǎn)知識歸納1.共價鍵(1)定義：共價鍵是原子間通過共用電子對形成的強(qiáng)烈的相互作用。本質(zhì)：是原子間形成共用電子對，即電子云的重疊，使得電子出現(xiàn)在核間的概率增大。特征：共價鍵具有飽和性和方向性。7(2)共價鍵類型：①按電子云的重疊方式分：σ鍵和π鍵σ鍵π鍵成鍵方向沿鍵軸方向“頭碰頭”平行或“肩并肩”電子云形狀軸對稱鏡像對稱牢固程度強(qiáng)度大，不易斷裂強(qiáng)度小，易斷裂成鍵判斷規(guī)律單鍵是σ鍵；雙鍵有一個是σ鍵，另一個是π鍵；叁鍵中一個是σ鍵，另兩個為π鍵。8②按鍵的極性分：極性鍵和非極性鍵非極性鍵極性鍵定義由同種元素的原子形成的共價鍵，共用電子對不發(fā)生偏移由不同種元素的原子形成的共價鍵，共用電子對發(fā)生偏移原子吸引電子能力相同不同共用電子對位置不偏向任何一方偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子一方9續(xù)表非極性鍵極性鍵成鍵原子的電性判斷依據(jù)不顯電性顯電性舉例單質(zhì)分子（如H2、Cl2）和某些化合物（如Na2O2、H2O2）中含有非極性鍵氣態(tài)氫化物，非金屬氧化物、酸根和氫氧根中都含有極性鍵

③配位鍵：一類特殊的共價鍵，一個原子提供空軌道，另一個原子提供一對電子所形成的共價鍵。10(3)共價鍵的三個鍵參數(shù)概念作用鍵長分子中兩個成鍵原子核間距離（米）反映共價鍵的強(qiáng)弱和分子的穩(wěn)定性。鍵長越短，鍵能越大，化學(xué)鍵越強(qiáng)，形成的分子越穩(wěn)定鍵能在101.3kPa，298K條件下，拆開1mol共價鍵所需的能量鍵角多原子分子中兩個化學(xué)鍵的夾角描述分子的空間構(gòu)型和分子的極性鍵能與反應(yīng)熱：反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和112.化學(xué)鍵與晶體(1)三種化學(xué)鍵比較化學(xué)鍵類型離子鍵共價鍵金屬鍵非極性鍵極性鍵配位鍵成鍵方式陰陽離子的相互作用共用電子對金屬陽離子與自由電子的強(qiáng)烈相互作用共用電子對無偏向共用電子對有偏向共用電子對由一方提供成鍵規(guī)律活潑金屬與活潑非金屬相結(jié)合同種非金屬原子不同非金屬原子一方有孤對電子，一方有空軌道金屬元素或不同的金屬元素12續(xù)表化學(xué)鍵類型離子鍵共價鍵金屬鍵非極性鍵極性鍵配位鍵形成物質(zhì)離子化合物非金屬單質(zhì)；共價化合物金屬單質(zhì)和合金形成晶體離子晶體分子晶體或原子晶體金屬晶體鍵的強(qiáng)弱離子電荷越高，半徑越小，離子鍵就越強(qiáng)鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定金屬陽離子電荷越大，半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)特點(diǎn)無方向性和飽和性有方向性和飽和性無方向性和飽和性13(2)四種晶體比較晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體定義陰陽離子間通過離子鍵形成的晶體分子間通過分子間作用力或氫鍵形成的晶體相鄰原子間通過共價鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀的晶體由金屬陽離子和自由電子間相互作用形成的晶體結(jié)構(gòu)微粒陰、陽離子分子原子金屬原子(或離子和自由電子）微粒間作用力離子鍵分子間作用力共價鍵金屬鍵代表物NaCl，NaOH，MgSO4等干冰，I2，P4，H2O等金剛石，SiC，晶體硅，SiO2等鎂、鐵、金、鈉等14續(xù)表晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體物理性質(zhì)硬度較大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高，多數(shù)易溶于水等極性溶劑；熔化或溶于水時能導(dǎo)電硬度小，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低；相似相溶；熔化時不導(dǎo)電，其水溶液可能導(dǎo)電硬度大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高；難溶解；有的能導(dǎo)電，如晶體硅，但金剛石不導(dǎo)電硬度差異較大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)差異較大，難溶于水(鈉、鈣等與水反應(yīng))；晶體導(dǎo)電，熔化時也導(dǎo)電15續(xù)表晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體決定熔沸點(diǎn)高低的主要因素離子鍵強(qiáng)弱(晶格能大小)分子間作用力的大小(氫鍵或相對分子質(zhì)量)共價鍵強(qiáng)弱(鍵能和鍵長)金屬鍵強(qiáng)弱(原子半徑和電荷數(shù))16(3)晶體熔沸點(diǎn)大小比較：①異類晶體：一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，如SiO2＞NaCl＞CO2。②同類晶體：構(gòu)成晶體質(zhì)點(diǎn)間作用力大，則熔沸點(diǎn)高。17(4)常見晶體的結(jié)構(gòu)晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)微粒分布干冰與每個CO2分子相鄰且等距離的CO2分子共有12個。每個晶胞含有的CO2分子數(shù)為8×+6×=4金剛石或晶體硅C—C鍵之間夾角為109°28′，成正四面體形，最小的碳原子環(huán)上有6個碳原子，C原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶218續(xù)表晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)微粒分布二氧化硅晶體最小環(huán)為12元環(huán)(6個硅原子和6個氧原子)，每個12元環(huán)實(shí)際擁有6×＝個硅原子，擁有×6＝1個氧原子，故硅、氧原子個數(shù)比為1∶2氯化鈉晶體每個Na+被6個Cl-包圍，每個Cl-被6個Na+包圍，每個晶胞中Cl-為1+12×1/4=4(個)；Na+為8×1/8+6×1/2=4(個)19續(xù)表晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)微粒分布氯化銫晶體每個Cs+被8個Cl-包圍，每個Cl-被8個Cs+包圍，每個晶胞中Cs+為1(個)；Cl-為8×1/8=1(個)石墨晶體層狀結(jié)構(gòu)，每一層內(nèi)，碳原子以正六邊形排列成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個正六邊形平均擁有兩個碳原子。片層間存在范德華力，是混合型晶體。熔點(diǎn)比金剛石高203.分子間作用力（范德華力和氫鍵）(1)分子間作用力和化學(xué)鍵的比較化學(xué)鍵分子間作用力概念相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用分子間微弱的相互作用范圍分子內(nèi)或某些晶體內(nèi)分子間能量鍵能一般為120~800kJ·mol-1約幾到幾十kJ·mol-1性質(zhì)影響主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（穩(wěn)定性）主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔沸點(diǎn)）21(2)范德華力與氫鍵的比較范德華力氫鍵概念物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用分子間（內(nèi)）電負(fù)性較大的成鍵原子通過H原子而形成的靜電作用存在范圍分子間分子中含有與H原子相結(jié)合的原子半徑小、電負(fù)性大、有孤對電子的F、O、N原子22續(xù)表范德華力氫鍵強(qiáng)度比較比化學(xué)鍵弱得多比化學(xué)鍵弱得多，比范德華力稍強(qiáng)影響因素隨分子極性和相對分子質(zhì)量的增大而增大性質(zhì)影響隨范德華力的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高、溶解度增大分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高、硬度增大、水中溶解度增大；分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低、硬度減小23

(考查微粒間作用力與性質(zhì))C、Si、Ge、Sn是同族元素，該族元素單質(zhì)及其化合物在材料、醫(yī)藥等方面有重要應(yīng)用。請回答下列問題：

(1)Ge的原子核外電子排布式為

。

。

(2)C、Si、Sn三種元素的單質(zhì)中，能夠形成金屬晶體的是

。1s22s2Sn2p63s23p63d104s24p224

(3)按要求指出下列氧化物的空間構(gòu)型、成鍵方式或性質(zhì)：

①CO2分子的空間構(gòu)型及碳氧之間的成鍵方式

；

②SiO2晶體的空間構(gòu)型及硅氧之間的成鍵方式

。

。

。

③已知SnO2是離子晶體，寫出其主要物理性質(zhì)

(寫出2條即可)。熔融時能導(dǎo)電、較高的熔點(diǎn)直線形；共價鍵(或σ鍵與π鍵)Si—O通過共價鍵形成四面體結(jié)構(gòu)，四面體之間通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；共價鍵(或σ鍵)25

(4)CO可以和很多金屬形成配合物，如Ni(CO)4，Ni與CO之間的鍵型為

。

(5)碳氧鍵的紅外伸縮振動頻率與鍵的強(qiáng)度成正比，已知Ni(CO)4中碳氧鍵的伸縮振動頻率為2060cm-1，CO分子中碳氧鍵的伸縮振動頻率為2143cm-1，則Ni(CO)4中碳氧鍵的強(qiáng)度比CO分子中碳氧鍵的強(qiáng)度

(填字母)

A.強(qiáng)

B.弱

C.相等

D.無法判斷配位鍵B26

(1)Ge是第四周期第ⅣA元素，因此易得核外電子排布式。(2)只有是金屬才能形成金屬晶體，因此只有金屬錫能形成金屬晶體。(3)①CO2是非極性分子，空間構(gòu)型呈直線形，碳氧之間為極性共價鍵相連接。②SiO2是原子晶體，硅氧原子形成正四面體結(jié)構(gòu)。(4)羰基鎳中Ni和CO是以配位鍵相連，配位鍵是一類特殊的共價鍵。(5)根據(jù)題中信息“碳氧鍵的紅外伸縮振動頻率與鍵的強(qiáng)度成正比”即可得出答案。方法指導(dǎo)：要知道四種晶體的構(gòu)成微粒，微粒間作用力及主要物理性質(zhì)。了解配位鍵的成因。27

（考查晶胞的空間結(jié)構(gòu)）某離子晶體部分結(jié)構(gòu)如右圖所示：

(1)晶體中每個Y同時吸引著最近的

個X，每個X同時吸引著最近的

個Y，該晶體的化學(xué)式為

。48XY2（或Y2X）28

(2)晶體中每個X周圍與它最近且距離相等的X共有

個。

(3)晶體中距離最近的2個X與一個Y形成的夾角∠XYX的角度

。

(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，晶體密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體中兩個距離最近的X中心間距離為

cm。12109°28′29

(1)從圖中可知，Y位于立方體中心，X位于立方體相向的四個頂點(diǎn)，故一個Y同時吸引著最近的X有4個，每個X同時吸引著最近的8個Y，由此確定其化學(xué)式。

(2)由于頂點(diǎn)X是8個小立方體共有，每個頂點(diǎn)是兩個小立方體共享，故晶體中每個X周圍與它最近且距離相等的X應(yīng)有8×3×

=