化学键与晶体结构化学键与晶体结构第一课时第一课时考点考点11、化学键与分子间作用力的比较、化学键与分子间作用力的比较2、离子键和共价键的比较、离子键和共价键的比较(1)离子键离子键： Na+118 12 Cl +178 72NaNa+ + ClCl- -+1182+178 82Na+Cl-概念：使阴、阳离子结合成化合物的概念：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用静电作用，叫做离子键。叫做离子键。形成离子键的微粒是形成离子键的微粒是阴、阳离子。阴、阳离子。活泼的金属与活泼的非金属之间易形成离子键。活泼的金属与活泼的非金属之间易形成离子键。离子键的形成条件离子键的形成条件除了静电相互吸引的作用外，还有电子与电除了静电相互吸引的作用外，还有电子与电子，原子核与原子核之间的相互排斥作用，当两种子，原子核与原子核之间的相互排斥作用，当两种离子接近到一定距离时，离子接近到一定距离时，吸引与排斥作用达到平衡吸引与排斥作用达到平衡，于是阴、阳离子之间就形成了稳定的化合物。于是阴、阳离子之间就形成了稳定的化合物。活泼金属活泼金属活泼非金属活泼非金属化合化合M-ne-Mn+X+me-Xm-吸引、排斥吸引、排斥达到平衡达到平衡离离子子键键思考思考：在离子化合物中是否存在分子：在离子化合物中是否存在分子?在氯化钠晶体中不存在氯化钠晶体中不存在在NaCl这样一个个的这样一个个的分子，只有在蒸气状分子，只有在蒸气状态时，才有态时，才有NaCl分子。分子。 (2)共价键共价键概念概念:原子之间通过原子之间通过共用电子对共用电子对所形成的相互作所形成的相互作用，叫做用，叫做共价键共价键。形成共价键的微粒是形成共价键的微粒是原子原子共价键的形成条件是共价键的形成条件是非金属元素原子之间非金属元素原子之间3、根据形成共价键的数目可分为、根据形成共价键的数目可分为单单键、键、双双键、键、叁叁键键 ；根据键的极性可分为；根据键的极性可分为极性极性键、键、非极性非极性键。由键。由同种原子间同种原子间形成的共价键是形成的共价键是非极性键非极性键；由；由不同种不同种原子间原子间形成的共价键是形成的共价键是极性键极性键。4、极性分子和非极性分子、极性分子和非极性分子(1)非极性分子：分子内电荷分布对称非极性分子：分子内电荷分布对称(正负电荷重正负电荷重心重合心重合)。几何结构对称几何结构对称。(2)极性分子：分子内电荷分布不对称极性分子：分子内电荷分布不对称(正负电荷重正负电荷重心不重合心不重合)。 几何结构不对称几何结构不对称。H2 N2 CO2 BF3 CH4HCl H2O NH3(3)分子的极性由分子的极性由键的极性键的极性和和键的空间分布的对称键的空间分布的对称性性两方面决定。两方面决定。非极性分子如非极性分子如:H2、O2、N2、O3等等极性分子极性分子双原子双原子(AB)分子的极性取决于键的极性分子的极性取决于键的极性非极性分子非极性分子CO2(直线型直线型)、BF3(平面型平面型)、CH4(正四面体型正四面体型)多原子分子多原子分子(ABn)的极性取决于分子的空间构型的极性取决于分子的空间构型极性分子如极性分子如:HCl、HF、CO、NO等等H2O(析线型析线型)、NH3(三角锥型三角锥型)考点考点2、电子式的书写、电子式的书写1、写出下列离子的电子式：、写出下列离子的电子式： 钠离子、氧离子、铵根离子、过氧根离子钠离子、氧离子、铵根离子、过氧根离子2、写出下列离子化合物的电子式：、写出下列离子化合物的电子式： 氧化钾、氯化铵、氢氧化钠、过氧化钠氧化钾、氯化铵、氢氧化钠、过氧化钠3、用电子式表示、用电子式表示Na2S、MgBr2的形成过程的形成过程4、写出下列物质的电子式：、写出下列物质的电子式： Cl2、N2、HCl、NH3、 CH4 、 CO2 、 H2O25、用电子式表示下列化合物的形成过程：、用电子式表示下列化合物的形成过程：H2O思考：在下列物质中：思考：在下列物质中：含离子键的物质是含离子键的物质是 ；含有共价键化合物的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由非极性键形成的非极性分子是 。A、Cl2B、NalC、 H2SD、 CO2E、 CaCl2F、 N2G、CCl4H、Na2OI、NH3J、HBr B、E、HC、D、G、I、JG、 DA、F化学键与晶体结构化学键与晶体结构(2)专题十六专题十六食盐食盐雪花雪花金刚石金刚石考点考点3、晶体结构和性质、晶体结构和性质一、晶体一、晶体1、定义：内部原子、定义：内部原子(或分子、离子、原子集团或分子、离子、原子集团)有有规则地呈周期排列的固体。规则地呈周期排列的固体。2、特征、特征:有规则的几何形状有规则的几何形状;具有一定的熔点。具有一定的熔点。二、晶体类型二、晶体类型(1)离子晶体离子晶体(2)分子晶体分子晶体(3)原子晶体原子晶体(4)金属晶体金属晶体1、分类依据：构成晶体的粒子种类及粒子之间的、分类依据：构成晶体的粒子种类及粒子之间的相互作用。相互作用。2、分类、分类1、离子晶体、离子晶体NaNa+ +ClCl- -NaNa+ +ClCl- -NaNa+ +ClCl- -NaNa+ +ClCl- -NaNa+ +(1)定义定义离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。构成晶体的粒子构成晶体的粒子:阴、阳离子阴、阳离子粒子间的作用粒子间的作用:离子键离子键三、四大晶体的比较三、四大晶体的比较n(Na+):n(Cl-)=1 : 1(2)两种离子晶体的晶体结构两种离子晶体的晶体结构氯化钠的晶体结构氯化钠的晶体结构Na+Cl- 一个钠离子同时吸引一个钠离子同时吸引个氯个氯离子离子,一个氯离子同时吸引一个氯离子同时吸引 个个钠离子钠离子;66正八面正八面12Na+(或或Cl-)周围距离最近且相周围距离最近且相等的等的6个个Cl- (或或Na+)相邻的连线相邻的连线构成的是构成的是_体体;每个每个Na+(或或Cl-)周围与之距离周围与之距离最近且距离相等的最近且距离相等的Na+(或或Cl-)有有_个。个。n(Cs+):n(Cl-)=1 : 1氯化铯的晶体结构氯化铯的晶体结构Cs+Cl-(1)每个铯离子有每个铯离子有_个个氯离子与其对应氯离子与其对应,同时每同时每个氯离子有个氯离子有_个铯离个铯离子与其对应子与其对应.(2)每个每个Cs+与与_个个Cs+等距离相邻。等距离相邻。886Cs+Cl-(3)离子晶体的物理性质离子晶体的物理性质熔沸点较高、硬度较大熔沸点较高、硬度较大 ;不同的离子晶体不同的离子晶体,溶解度相差很大溶解度相差很大 ；熔融状态或水溶液里能导电熔融状态或水溶液里能导电,固态时不导电固态时不导电 。(4)强碱、大部分盐、部分金属氧化物可形成离强碱、大部分盐、部分金属氧化物可形成离子晶体。子晶体。 2、原子晶体、原子晶体(1)定义定义相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网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状结构的晶体 。构成粒子构成粒子:原子；原子；粒子间作用粒子间作用:共价键。共价键。10928共价键共价键金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构(2)两种原子晶体两种原子晶体正四面体型的空间网状结构正四面体型的空间网状结构 空间构型：每个空间构型：每个C原子原子与与_个个C原子紧邻原子紧邻,由由_个个C原子形成原子形成_体体结构单元。结构单元。由共价键构成最小环状由共价键构成最小环状结构中有结构中有_个个C原子原子,_同一平面上。同一平面上。晶体中每个晶体中每个C原子参与原子参与了了_个个C-C键的形成键的形成,而在而在每条键中的贡献只有每条键中的贡献只有_,C原子个数与原子个数与C-C键数之键数之比为：比为：_。44正正四面四面6不不41/21:2(2)晶体硅结构晶体硅结构(3)碳化硅晶体结构碳化硅晶体结构(1)金刚石晶体结构金刚石晶体结构二氧化硅晶体结构二氧化硅晶体结构(1)每个每个Si与与_个个O原子原子紧邻紧邻,每个每个O与与_个个Si原原子紧邻子紧邻,硅、氧原子个数硅、氧原子个数之比为之比为 ;(2)每每1mol SiO2晶体中晶体中,Si-O键键_mol。4241:2(3)晶体里由共价键构成的晶体里由共价键构成的的最小环状结构中有的最小环状结构中有_个原子个原子,其中有其中有_个个O与与_个个Si原子。原子。1266(3)原子晶体的物理性质原子晶体的物理性质:熔沸点很高熔沸点很高,硬度很大硬度很大 ;难溶于一般的溶剂难溶于一般的溶剂 ;大部分不导电大部分不导电 。(4)常见的原子晶体常见的原子晶体:金刚石、金刚石、SiO2晶体、晶体硅、晶体、晶体硅、SiC晶体等。晶体等。 层状结构的混合晶体层状结构的混合晶体;每一层内每一层内,原子间以共价键结合原子间以共价键结合,形成正六边形平面网状结构形成正六边形平面网状结构;相邻层间相邻层间,以范德华力相结合。以范德华力相结合。 (4)石墨的晶体结构石墨的晶体结构【思考思考1】石墨为什么石墨为什么很软很软？【思考思考2】石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔沸点为什么很高？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。在很强的共价键，故熔沸点很高。(1) 由共价键形成的由共价键形成的_个个C原子原子环为平面六边形环为平面六边形 。(2)晶体中每个晶体中每个C原子由原子由_个六边个六边形共用形共用,每个每个C-C键键_个六边形个六边形共用共用,故故C原子个数与原子个数与C-C键数之键数之比为：比为：_。(3) 每一层内每一层内,六边形排列成为六边形排列成为_结构结构,以以_结结合合,且碳碳键键能很大且碳碳键键能很大,所以熔点所以熔点_;(2)相邻层间相邻层间,以以_相相结合结合,所以层与层之间易滑动所以层与层之间易滑动,质质软。软。 6232:3平面网状平面网状共价键共价键很高很高分子间作用力分子间作用力3、分子晶体、分子晶体(1)定义定义:分子间通过范德华力相结合的晶体。分子间通过范德华力相结合的晶体。构成粒子构成粒子:分子；分子；粒子间的作用粒子间的作用:分子间作用力。分子间作用力。OC范德华力范德华力共价键共价键(2)干冰的晶体结构干冰的晶体结构在每个干冰晶胞中在每个干冰晶胞中,有有_个个CO2分了分了,与每与每个二氧化碳分子等距个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳离且最近的二氧化碳分子有分子有_个。个。412(3)物理性质物理性质:熔点和沸点较低熔点和沸点较低,硬度较小；硬度较小；固态及熔化时都不导电固态及熔化时都不导电,溶于水时部分导电。溶于水时部分导电。 溶解性差异较大溶解性差异较大,根据根据“相似相溶相似相溶”原理判断。原理判断。(4)绝大多数非金属单质绝大多数非金属单质 、非金属氧化物、非金属氧化物( 除除SiO2外外) 、含氧酸、气态氢化物、大多数有机物可形、含氧酸、气态氢化物、大多数有机物可形成分子晶体。成分子晶体。-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期一些氢化物的沸点一些氢化物的沸点(5)氢键氢键 定义定义:在某些氢化物分子间存在着一种比分子间在某些氢化物分子间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用力作用力稍强的相互作用力,称为氢键称为氢键; 强度强度:比分子间作用力稍强比分子间作用力稍强,但比化学键弱得多但比化学键弱得多; 表示方法表示方法:用用“”表示表示 ; 影响影响:氢键的存在使物质的熔点、沸点相对较高氢键的存在使物质的熔点、沸点相对较高; 存在氢键的几种分子晶体存在氢键的几种分子晶体:NH3、H2O、HF 。【问题探究问题探究】怎样确定物质的化学式和分子式？怎样确定物质的化学式和分子式？1、晶体中重复出现的最基本的结构单元叫、晶体中重复出现的最基本的结构单元叫晶晶体的基本单位体的基本单位晶胞晶胞2、确定方法、确定方法: 均摊法。均摊法。均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。晶体：具有规则的几何外形，是因其内部的质晶体：具有规则的几何外形，是因其内部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。构单元重复出现的结果。立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8晶胞对组成晶胞的各质点的拥有率晶胞对组成晶胞的各质点的拥有率 例例1、在一个氯化钠离子、在一个氯化钠离子晶胞中有晶胞中有 个氯离子，个氯离子， 个钠离子个钠离子。44Cl-Cs+Cl-Cs+ 例例2、在一个氯化铯离、在一个氯化铯离子晶胞中有子晶胞中有 个氯离个氯离子，子， 个铯离子个铯离子。11例例3、根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子、根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式晶体的化学式(1)AB或或BA(2)CD2或或D2C(3)EF或或FE(4)XY3Z例例4、C60晶体结构如图晶体结构如图:它是由正五边它是由正五边形和正六边形构成的足球状空心结构形和正六边形构成的足球状空心结构,共有共有32个面。个面。(1)求共有几条棱？求共有几条棱？(2)求求正五边形、正六边形分别有几个？正五边形、正六边形分别有几个？(3)有多少个有多少个C-C单键、单键、C=C双键双键?解解:设正五边形和正六边形分别有设正五边形和正六边形分别有x、y个个,则有则有:5x/3+6y/3=60x + y = 32x=12 y=20共有棱共有棱:1252+2062=90设设C-C单键有单键有m个个,C=C双键有双键有n个个:m +n=902m + 4n = 460m= 60, n = 30例例5、（2000年全国奥赛预赛试题）最近发现年全国奥赛预赛试题）最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示：如右图所示： 顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是的原子是碳原子，它的化学式是_。Ti14C13【解析解析】题中交待：它是一个分子，而非像题中交待：它是一个分子，而非像NaCl晶体那样的巨型分子，因此图中的晶体那样的巨型分子，因此图中的Ti和和C原子个数原子个数就是一个分子中含有的原子个数。就是一个分子中含有的原子个数。TiC例例6、晶体具有规则的几何、晶体具有规则的几何外形外形,晶体中最基本的重复晶体中最基本的重复单位称为晶胞。单位称为晶胞。NaCl晶体晶体结构如图所示。已知结构如图所示。已知NaCl的密度是的密度是2.2gcm-3,NaCl摩尔质量为摩尔质量为58.5gmol-1,阿阿氏常数为氏常数为6.011023mol-1,求氯化钠晶体的边长是多求氯化钠晶体的边长是多少少?解析解析：在：在NaCl晶胞中有晶胞中有4个个Na+和和4个个Cl-，则有：，则有：M = V/4 NAV= 4M/NAa即即a3= 4M/NA