四种类型的晶体

思考1：从微粒间的作用力的角度解释下列现象（1）1mol干冰气化成CO2气体，需吸收16kJ热量（2）将1molNaCl固体气化为自由离子，需吸收786kJ热量（3）将1mol金刚石固体气化为自由原子，需吸收308kJ的热量思考2：（1）将1mol金属钠固体完全气化成相互远离的气态原子需要吸收108.4kJ的热量（即原子化热为108.4kJ/mol），由此可以得出什么结论？（2）金属固体能导电的原因是什么？从中你能猜测构成金属的微粒和存在的作用力分别是什么吗？一、金属键与金属的通性1、概念：化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用力称为金属键，由此形成的晶体称为金属晶体2、构成微粒3、微粒间作用力金属阳离子自由电子[问题解决1]运用金属键理论解释金属为什么具备导电性、导热性和延展性等通性[问题解决2]从结构和能量两个角度比较并解释下列物质的熔点高低LiNaK原子核外特征电子排布2s13s14s1原子半径/pm152186255原子化热/kJ·mol-1147.2108.490.0熔点/℃180.597.563.4结论：同主族金属元素的单质，从上到下，金属原子半径增大，原子化热减小，金属的熔点降低[问题解决2]从结构和能量两个角度比较并解释下列物质的熔点高低NaCa原子核外特征电子排布3s14s2原子半径/pm186197原子化热/kJ·mol-1108.4150.0熔点/℃97.5842结论：金属原子半径相近，单位体积内价电子数越多，原子化热增大，金属的熔点越高[问题解决2]从结构和能量两个角度比较并解释下列物质的熔点高低NaMgAl原子核外特征电子排布3s13s23s23p1原子半径/pm186160143.1原子化热/kJ·mol-1108.4146.4326.4熔点/℃97.5650660结论：同周期金属元素的单质，从左到右，金属原子半径减小，且单位体积的自由电子数增加，原子化热增大，金属的熔点升高。二、金属键强弱的量度及其影响因素1、金属键强弱的量度指标——原子化热2、影响金属键强弱的因素（1）金属原子半径（2）单位体积内的自由电子数（价电子数）思考：（1）从书本p33表格数据分析为什么钠和铬的最外层电子数相同，但钠质地柔软，而铬是最硬的金属思考：（2）为什么过渡元素一般都具有较高的熔点和硬度？（3）从原子化热的定义思考固态的金属熔融后，液态的金属中还有没有金属键？三、金属晶体模型及化学式计算金属Li体心立方六方最密堆积面心立方最密堆积金属Mg金属Cu18128118648218128思考1：由Na、H、Cl三种元素组成的化合物有哪些？依据所学的化学键的知识，写出它们的电子式思考2：说出在不同的化合物中这些元素是如何达到8e-（H为2e-）稳定结构的？思考3：用电子式表示NaCl和HCl的形成过程，比较两者形成过程的差异讨论：Na+只与1个Cl-形成离子键吗？H原子只与1个Cl原子形成共价键吗？++++++++++++++++++++一、离子键的成键特点无饱和性和方向性思考：Na+周围最近的Cl-有几个，Cl-周围最近的Na+有几个？思考：在NaCl晶胞中真正拥有的离子数分别有几个？Cl-Cs+CsCl的晶体结构思考1：Cs+周围最近的Cl-有几个，Cl-周围最近的Cs+有几个？思考2：在CsCl晶胞中真正拥有的离子数分别有几个？讨论：①都是AB型离子化合物，为什么阳离子周围的阴离子数不同？②由此你如何理解离子键没有饱和性和方向性这一观点？思考3：假设阳离子周围的带负电的阴离子的体积小得可以忽略不计，你觉得它与什么晶体类似呢？思考4：解释为什么固态的离子化合物不导电而熔融状态导电？思考5：解释为什么离子晶体有较高的硬度和熔点？并猜测NaCl和CsCl熔点的高低？二、离子晶体中离子键强弱的量度——晶格能1、晶格能（符号U）：指拆开1mol离子晶体使之成为气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量AB型离子晶体NaClNaBrNaIMgOCaO离子电荷数11122核间距/pm282298311210239晶格能/kJ·mol-178674768637213401熔点/℃80174766228522030摩氏硬度2.5＜2.5＜2.56.54.5思考：从表中数据分析影响晶格能大小的因素有哪些？二、离子晶体中离子键强弱的量度——晶格能1、晶格能（符号U）：指拆开1mol离子晶体使之成为气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量2、影响晶格能的主要因素：（1）离子半径（离子半径越大，晶格能越小）（2）离子所带的电荷数（离子所带电荷数越大，晶格能越大）结论：晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大122qqr即：晶格能+11+17思考1：判断Na原子失去一个电子至很远处的过程中的能量变化（Na-e-=Na+）思考2：判断Cl原子从很远处得到一个电子的过程中的能量变化（Cl+e-=Cl-）结论：克服引力做功，需吸收热量，体系能量增大，引力做正功，向环境释放热量，体系能量降低。能量E0核间距E0为两个远离的氢原子的能量之和++两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近的模拟动画++能量E0核间距E0为两个远离的氢原子的能量之和E1=-436kJ/molr=74pm两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近的模拟动画思考1：从两个模拟动画中可以得出什么结论？能量E0核间距E0为两个远离的氢原子的能量之和E1=-436kJ/molr=74pm思考2：由此可知共价键形成的本质是什么？思考3：你认为可把图中的r=74pm和E1=436kJ/mol定义为什么比较恰当？思考4：当两个自旋相反的氢原子的1s轨道最大重叠成键后，能否再与另一个氢原子成键，为什么？讨论：如下原子轨道式，表述HF中共价键是如何形成的？1sH2px2py2pz2sF2s22px22py22pz1F原子1s1H原子思考1：当F原子与H原子成键后，F原子能否再与其它氢原子形成共价键思考2：比较离子键成键特点，总结共价键的成键特点HF中共价键的形成共价键有方向性和饱和性一、共价键1.定义：原子间通过共用电子对所形成的化学键2.本质：原子轨道重叠，自旋相反的未成对电子形成电子对，原子核间电子密度增加，体系能量降低。3.共价键的特点：饱和性和方向性4.共价键的键参数（1）键长：（2）键能：……两原子核间的平均间距1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子过程中吸收的能量5.键强度量度：定量可用键能定性可用键长——引申到原子半径[问题解决]（1）写出氮原子的轨道表示式（2）写出N2分子的电子式和结构式（3）分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何形成共价键的？2px2py2pzNN2px2py2pz2sN2sN2p2s22px12py12pz1N原子2s22px12py12pz1N原子σ键π键π键σ键：“头碰头”π键：“肩并肩”NNπ键π键σ键二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分σ键：有s-ss-pp-p等π键：p-ps-s(σ键)σ键电子云1s11s1HHHH3p1ss-p(σ键)σ键电子云3p3pp-p(σ键)σ键电子云ppp-p(π键)π键电子云s-s(σ键)p-p(σ键)s-p(σ键)pz-pz(π键)py-py(π键)不偏移偏向氯不偏移H－HH－ClCl－Cl思考：判断H2、Cl2、HCl、H2O分子中共用电子对是否发生偏移，若偏移判断偏移方向H－O－H偏向氧0000+1-1+1-2+1二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分σ键：有s-ss-pp-p等π键：p-p2、按共用电子对是否偏移的方式分极性共价键非极性共价键练习：完成教材p47交流与讨论NH3+H+==NH4+NHHHH+形成配位键二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分σ键：有s-ss-pp-p等π键：p-p2、按共用电子对是否偏移的方式分极性共价键非极性共价键3、按共用电子的方式分一般共价键配位键[问题解决2]（1）观察金刚石晶胞，判断碳原子的成键情况及每个晶胞中所含碳原子数（2）推测同为原子晶体的晶体硅和碳化硅SiC的晶胞是怎样的？（3）比较三种原子晶体的熔点和硬度的高低，说明理由？金刚石晶体硅碳化硅原子晶体键能/kJ·mol键长/pm熔点/℃硬度金刚石（C－C）348154355010晶体硅（Si－Si）34823414157碳化硅（C－Si）34818426009（4）对照三种原子晶体的键长、键能数据，体会影响原子晶体熔点和硬度大小的因素三、原子晶体1、构成微粒3、影响原子晶体熔点、硬度的因素2、作用力干冰晶胞碘晶胞C60晶胞材料1：观察下列分子晶体的晶胞，回答下列问题（1）判断上述物质中存在哪些作用力？（2）维系晶体结构的作用力是什么？（3）由干冰、碘等晶体推测分子晶体一般具有哪些性质？为什么具有这些性质？（4）分析三种物质晶胞中各分子周围的分子数有多少？由此可以想象分子聚集为分子晶体过程中有何特点？每个分子尽可能吸引更多的分子，达到分子的紧密堆积判断范德华力是否具有饱和性和方向性范德华力特点：无饱和性和方向性材料2：依据下列几组物质的熔点或沸点数据，总结影响范德华力的因素物质F2Cl2Br2I2熔点(℃)-219.6-101-7.2113.5物质N2CO熔点(℃)-209.9-199物质丁烷正戊烷异戊烷新戊烷己烷沸点(℃)-0.536.127.99.568.9第一组第二组第三组结论1：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。结论2：同分异构体中，分子的支链越多，分子间越难靠近，分子间距离就越大，范德华力越小。结论3：相对分子质量相同的分子，分子内部电荷分布不均匀（即分子极性），范德华力增大。一、分子间作用力——范德华力1、范德华力的特点：2、影响范德华力大小因素：无方向性和饱和性相对分子质量分子空间结构分子中电荷分布是否均匀3、范德华力大小对由分子构成物质的物理性质的影响：熔、沸点、溶解度等[问题解决]解释下列各主族氢化物的沸点变化规律氢化物CH4SiH4GeH4SnH4沸点(℃)-160-112-88-52氢化物H2OH2SH2SeH2Te沸点(℃)100-61-41-20思考1：第ⅥA族中的H2O的沸点“反常”高说明了什么？思考3：H2O中的氢键是如何形成的呢？思考2：水分子之间除了范德华力之外，额外增加的作用力的原因可能是什么？角型分子δ+δ+δ-δ-OHH示意图氧原子半径小，电负性大（3.5)几乎成了裸露的“质子”键的极性很大OHHδ+δ-δ+δ-OHHδ+δ-δ+δ-OHHδ+δ-δ+δ-OHHδ+δ-δ+δ-OHHδ+δ-δ+δ-OHHOHHOHHOHHOHH思考4：每个水分子最多可与个水分子形成个氢键，n(氢键)∶n(H2O)的最大比值为。思考5：氢键有方向性和饱和性吗？氢键：0.177nm共价键:0.965nm思考6：你觉得HF分子之间存在氢键吗？其强度相对于水如何？δ+2δ-δ+2δ-2δ-2δ-2δ-δ+δ+δ+δ+δ+δ+δ+δ+2δ-δ+δ+δ+δ+δ-δ-二、分子间作用力——氢键1、氢键定义：指已经以共价键与其它原子成键的氢原子与另一个原子之间产生的分子间作用力。用X—H……Y表示2、氢键形成条件：（1）含X—H强极性键（2）X、Y为电负性大、半径小的原子(如F、O、N)3、氢键特点：有饱和性和方向性4、氢键的强弱：F—H…F＞O—H…O＞N—H…N物质HFHClHBrHI分子间作用力/kJ·mol-128.121.1423.1126.00键能/kJ·mol-1567432366298（1）比较键能和分子间作用力数据可得出的结论为。（2）四种氢化物的键能依次减小的原因是。（3）除HF外，其余三种氢化物作用力数据减小的原因是。HF分子间作用力数据异常大的原因是。[问题解决1]：第ⅦA族元素的氢化物的分子间作用力和键能数据如下表结论1：分子间存在氢键时，要使这些物质熔化或汽化需破坏氢键，因而这些物质有较高的熔沸点[问题解决2]解释下列现象（1）NH3极易溶于水生成NH3·H2O（2）低级醇（如甲醇、乙醇）、乙酸易溶于水结论2：由于溶质与溶剂分子间存在氢