第15讲 微粒之间的相互作用一、化学键1概念：使离子相结合或原子相结合的强烈的相互作用力通称为化学键。2、类型化学键化学键类型类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键概念概念阴阳离子间通过静电作用阴阳离子间通过静电作用所形成的化学键所形成的化学键原子间通过共用电子原子间通过共用电子对所形成的化学键对所形成的化学键金属阳离子与自由电子间通金属阳离子与自由电子间通过相互作用而形成的化学键过相互作用而形成的化学键成键微粒成键微粒阴阳离子阴阳离子原子原子金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子成键性质成键性质静电作用静电作用共用电子对共用电子对电性作用电性作用形成条件形成条件活泼金属与活泼的非金属活泼金属与活泼的非金属元素元素非金属与非金属元素非金属与非金属元素金属内部金属内部实例实例NaCl、MgOHCl、H2SO4Fe、Mg 共价化合物一定有共价键，一定没有离子键，有共价键的不一定是共价化合物，共价键广泛存在于各种物质中。共价键的极性判断看共价键是否在同种元素原子之间，若共价键存在于同种元素原子之间一般是非极性共价键，若共价键存在于不同种元素原子之间一般是极性共价键。3.化学反应的本质 化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 离子化合物一定有离子键，可能有共价键，有离子键也一定是离子化合物。离子键存在于离子化合物中，是阴阳离子通过静电作用形成的化学键，成键微粒是阴阳离子。一般由活泼金属与活泼非金属化合时因失去和得到电子而形成，但也不一定由金属和非金属元素组成，完全由非金属也可形成离子键如NH4Cl。二、电子式与结构式书写1原子的电子式中性原子最外层电子数未发生变化，书写时应把最外层电子都一一表示出来。例如：硫原子_；镁原子_；碳原子_等2简单阴离子的电子式若是非金属原子得到电子形成的简单阴离子，其最外层达8电子结构(H最外层为2个电子)，得到的电子数等于阴离子带的电荷数。在书写电子式时，不但要表示出最外层所有电子数(包括得到的电子)，而且还应用方括号“”括起来，并在括号外的右上角注明阴离子所带的负电荷数。例如：氯离子_； 硫离子_等3复杂离子的电子式通常把带电荷的原子团称为复杂离子，也分为阳离子和阴离子。这种离子内的原子之间常以共价键结合。复杂离子都要用“”括起来，并在右上角标明电荷数。例如：氢氧根离子_； 铵根离子_等4离子化合物的电子式将组成离子化合物的阴、阳离子的电子式按该离子化合物的化学式的个数排列起来的式子。相同的离子要对称分布，不可合并。例如：NaCl _； MgCl2_等 5共价分子的电子式将组成共价分子的原子的电子式按该分子化学式的个数排列起来，能描述所含原子最外层电子数目及成键情况的式子。例如：Cl2_； H2O_等6结构式在化学上常用一根短线表示一对共用电子，这样得到的式子叫做结构式。三、分子间作用力与氢键1分子间作用力(1)定义：把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力，又称范德华力。(2)特点分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。分子间作用力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在分子间作用力。(3)变化规律：一般说来，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、沸点也越高。例如，熔、沸点：I2Br2Cl2F2。2氢键NH3、H2O、HF等分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键。氢键不属于化学键，它属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间。氢键对物质性质的影响：溶质分子和溶剂分子间形成氢键，则溶解度骤增；氢键的存在，使分子的熔、沸点升高；水分子间的氢键使水结冰时体积膨胀、密度减小；氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因，DNA双螺旋的两个螺旋链也是以氢键相互结合的。 要注意区分各种作用力分别对物质的哪些性质产生影响，如化学键影响原子晶体、离子晶体、金属晶体的熔沸点，但不影响分子晶体的熔沸点，分子晶体的熔沸点受分子间作用力影响。【典例1】2007年9月，美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，这伟大的发现，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述“结合力”实质是() A分子间作用力 B氢键 C非极性共价键 D极性共价键【解析】水中含分子间作用力、氢键，本题破坏的结合力，是将水中化合态H原子转化为氢原子，说明是水分子中化学键被破坏，水分子中的化学键是极性共价键。 【点拨】化学变化一般要破坏化学键。但物理变化要具体分析，可能是破坏化学键也可能破坏分子间作用力。 【参考答案】D【迁移训练1】现有如下各说法：在水中氢、氧原子间均以化学键相结合。金属和非金属化合形成离子键。离子键是阳离子、阴离子的相互吸引。根据电离方程式HCl=HCl，判断HCl分子里存在离子键。H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。上述各种说法正确的是( ) A正确 B都不正确 C正确，其他不正确 D仅不正确【解析】水中存在分子内H、O原子间的相互作用，分子间的H、O原子也相互作用。而化学键只指分子内相邻原子间强烈的相互作用，故叙述不正确。离子键是活泼金属与活泼非金属化合时才形成的化学键，不是存在于任何金属和非金属微粒间，故不正确。 HCl分子中不存在单个离子，它属于共价化合物，分子中没有离子键，在溶液中，化学反应的本质是旧键断裂，新键形成的过程，HH、ClCl、HCl都是共价键不是离子键，故不对。在离子化合物中，阴、阳离子间存在的相互作用包括阴、阳离子的吸引力及核与核、电子与电子的相互排斥力，故不对【参考答案】B【典例2】下列化学用语正确的是()ANa2O2中氧元素的化合价为2B乙醇的分子式：CH3CH2OHC16S的结构示意图：D甲烷的结构式：CHHHH【解析】A选项氧元素在化合物中的化合价并非总是2，在过氧化物中，氧的化合价为1，在超氧化物中，氧的化合价为 ；B选项CH3CH2OH是乙醇的结构简式而非分子式，其分子式为C2H6O；C选项原子结构示意图中原子核中应该写成16；D选项该结构式为甲烷的结构式，正确。 【点拨】化学用语在此处可以对比分析，以免学生概念上混淆。结构式、结构简式、分子式、化学式、原子结构示意图、核外电子排布式、电子式不能混淆。 【参考答案】D【迁移训练2】(2010泗阳中学调研)100多年来科学家没有间断对纯氮物种的研究和发现。第一次是1772年分离出N2，第二次是1890年合成了重氮离子，1999年是高能氮阳离子，甚至科学家预计能合成N8。(1)1890年合成的重氮离子(N3 )中有一个氮氮叁键，请写出其电子式_。 【解析】(1)根据氮原子的外围电子及电子式的书写规则，可写出N3的电子式。 (2)经分析，1999年合成的高能氮阳离子中有5个氮原子，它们成V字形，且含有2个氮氮叁键，每个氮原子最外层均达到8电子稳定结构，试推断该离子所带的电荷数为_，写出其电子式_。【解析】(2)结合第(1)题中N3的电子式和题中所给关于N5+的信息，写出N5+的电子式。1个单位正电荷 【解析】(3)根据(1)(2)小题，可联想到N8应是由N3与N5+组成的电中性物质，由元素组成判断物质类别，根据电子式判断化学键类型，并可判断该物质具有离子化合物的性质。单质 离子键、非极性 共价键、配位键固较高会(3)请你预计科学家即将合成的N8的电子式_；N8属于_(填写“单质”、“共价化合物”或“离子化合物”)；其含有的化学键有_预计它在常温下是_体，熔沸点_，熔融状态下_(填“会”或“不会”)导电。 【典例3】下列叙述正确的是()A原子晶体中各相邻原子之间都以共价键结合B分子晶体中都存在范德华力，分子内都存在共价键CHF、HCl、HBr、HI四种物质的沸点依次升高D干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用属于同种类型【解析】 A正确；B项单原子分子内不存在共价键； C项HF分子间存在氢键，沸点是最高的； D项中干冰气化克服的是范德华力，氯化铵气化克服的是离子键和共价键。 【点拨】要注意与选修部分的知识联系，将晶体中的作用力、化学键与晶体性质之间的关系讲清楚 【参考答案】A【迁移训练3】下列物质中，含有非极性共价键的离子化合物的是( ) ANH4NO3 BCl2 CH2O2 DNa2O2【解析】NH4NO3是含有极性共价键的离子化合物，故A不正确；Cl2属于单质，不是化合物，故B不正确；H2O2中虽然含有非极性共价键，但它不是离子化合物，故C不正确；Na2O2虽然是离子化合物，但其O22内部含有非极性共价键(OO2)，故D正确。 D【典例4】下列叙述正确的是()A1个甘氨酸分子CH2(NH2)COOH中存在9对共用电子BPCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构CH2S和CS2分子都是含极性键的极性分子D熔点由高到低的顺序：金刚石碳化硅晶体硅【解析】甘氨酸的结构简式为 ，由结构简式可以看出1个甘氨酸分子中存在10对共用电子；选项B中根据|元素的化合价|原子的最外层电子数8，则P原子的最外层达到8个电子的稳定结构，BCl3中B原子的最外层电子数为3，化合价为3价，因此B原子未达到8个电子的稳定结构； 选项C中H2S和CS2都是以极性键结合而成，H2S的空间结构呈角形，正负电荷重心不重合，属于极性分子，而CS2为直线形分子，正负电荷重心重合，属于非极性分子； 选项D中三种物质均为原子晶体，原子晶体的熔点与该晶体中的原子半径有关，一般来说，原子半径小的，熔点高，所以选项D正确。 【参考答案】D【点拨】8电子稳定结构的判断 1根据分子结构与最外层电子数判断对于某些非金属单质分子来说，可由其分子结构来判断，看该分子中一个原子形成的共价键数目和该原子的最外层电子数之和是否等于8，若等于8，则满足8个电子的稳定结构，否则不满足。如白磷等就可用这种方法判断。 2由元素化合价与最外层电子数判断对于共价化合物来说，看其组成元素化合价的绝对值与其最外层电子数之和是否等于8，如果都等于8，则该元素的原子最外层满足8个电子的稳定结构，否则将不满足。如：SiCl4分子中，硅的化合价为4价，硅原子最外层有4个电子，二者之和等于8，氯的化合价为1价，氯原子最外层有7个电子，化合价的绝对值与其最外层电子数之和也等于8，所以SiCl4分子中所有原子都满足最外层8电子结构；在PCl5分子中，磷元素的化合价为5价，而磷原子的最外层有5个电子，二者之和不为8，所以PCl5分子中磷原子不满足最外层8电子结构。这种方法适合于各种共价化合物。 3由元素化合价判断 首先看分子中有无氢元素，若含有氢元素，则一定不符合题意；如果没有氢元素，只利用化合价即可求解，看元素总的化合价绝对值之和是否等于8，若等于8，则分子中所有原子都满足最外层8电子结构，若不等于8则分子中原子就不都满足最外层8电子结构。如CCl4分子中总的化合价绝对值之和为4148，所以CCl4分子中所有原子都满足最外层8电子结构；BF3分子中总的化合价绝对值之和为3136，所以BF3分子中不满足所有原子最外层8电子结构。这种方法简单易行，能够快速得出答案。