第三讲　微粒间的作用力
晶体的结构与性质
1．了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
2．了解共价键的主要类型(σ键和π键)。能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3．了解极性键和非极性键。
4．了解分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别。
1．共价键类型的判断及强弱比较。
2．共价键、范德华力和氢键对物质性质的影响。
3．晶体的组成、结构以及晶体类型的判断。
4．同种和不同种晶体类型性质的比较。
一、化学键
1．概念：使离子相结合或原子相结合的强烈作用力。
2．化学反应的本质
反应物中的 和生成物中的 。
化学键断裂
化学键形成
所有物质中都存在化学键吗？化学键只影响物质化学性质吗？
提示　不是，稀有气体分子是单原子分子，分子中无化学键。
化学反应中物质变化的本质就是旧化学键断裂和新化学键形成，由此可知任何物质的化学性质都受其化学键的影响(稀有气体除外)，由于物质的类型不同，有的物质发生物理变化需要克服化学键，其物理性质受化学键的影响，如金刚石、晶体硅、NaCl晶体中的化学键越强，其熔点就越高，硬度就越大。而有的物质如HCl、HBr、H2O等其中的化学键只影响化学性质，而与物理性质无关。
二、常见的化学键
(一)离子键
1．概念： 离子之间通过 作用形成的化学键。
2．离子化合物：含有 的化合物。
阴、阳
静电
离子键
共用电子对
共价键
活泼金属和活泼非金属一定形成离子键吗？非金属原子间能否形成离子键？
提示　(1)由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。(2)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可形成离子键，如NH4Cl等。
4．共价键的本质和特征
共价键的本质是在原子之间形成 (电子云的 )。其特征是共价键具有 和 。
共用电子对
重叠
饱和性
方向性
5．共价键的类型
σ
头碰头
π
肩并肩
极性
偏移
非极性
偏移
单
双
三
一对
两对
三对
6.键参数
(1)键能： 原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越 ，化学键越稳定。
(2)键长：形成共价键的两个原子之间的 ，键长越 ，往往键能越 ，共价键越稳定。
(3)键角：在原子数超过 的分子中，两个共价键之间的夹角，是描述 的重要参数。
气态基态
大
核间距
短
大
2
分子立体结构
怎样判断化学键的类型和数目？
提示　(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。(2)通过物质的结构式，可以快速有效地判断共价键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。
三、分子间作用力与物质性质
1．概念：物质分子之间 存在的相互作用力，称为分子间作用力。
2．分类：分子间作用力最常见的是 和 。
3．强弱：范德华力 氢键 化学键。
4．范德华力：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说， 相似的物质，随着 的增加，范德华力逐渐 ，分子的极性越大，范德华力也越大。
普遍
范德华力
氢键
<
<
组成和结构
相对分子质量
增大
5．氢键
(1)形成：已经与 的原子形成共价键的 (该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中 的原子之间的作用力，称为氢键。
(2)表示方法：A—H…B
说明　①A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。②A、B可以相同，也可以不同。
(3)特征
具有一定的 性和 性。
(4)分类
氢键包括 氢键和 氢键两种。
(5)分子间氢键对物质性质的影响
主要表现为使物质的熔、沸点 ，对电离和溶解度等产生影响。
电负性很强
氢原子
电负性很强
方向
饱和
分子内
分子间
升高
6．相似相溶原理
非极性溶质一般能溶于 ，极性溶质一般能溶于 。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性 。
非极性溶剂
极性溶剂
越好
下列事实均与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。
(1)冰的硬度比一般的分子晶体的大；(2)甘油的粘度大；(3)邻硝基苯酚20 ℃时在,水中的溶解度是对硝基苯酚的0.39倍；(4)邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍；(5)氨气极易溶于水；(6)氟化氢的熔点高于氯化氢。
提示　(1)、(2)、(5)是分子间氢键；(3)、(4)中邻硝基苯酚、邻羟基苯甲酸存在分子内氢键，对硝基苯酚、对羟基苯甲酸存在分子间氢键；(6)中氟化氢存在分子间氢键，氯化氢无氢键。
四、晶体 1．晶体与非晶体
周期性有序
无序
有
无
固定
不固定
各向异性
各向同性
熔点
X射线衍射
2.晶胞
(1)概念：描述晶体结构的基本单元。
(2)晶胞的排列特征
①无隙：相邻晶胞之间没有 。
②并置：所有晶胞都是 排列的， 相同。
任何间隙
平行
取向
3．晶格能
(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位： 。
(2)影响因素
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越 。
②离子的半径：离子的半径越 ，晶格能越大。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越 ，且熔点越 ，硬度越 。
kJ·mol－1
大
小
稳定
高
大
固体物质都是晶体吗？玻璃属于晶体吗？
提示　不是。固体物质可分为晶体与非晶体。玻璃属于一种特殊的固体叫做玻璃态物质。
4．四种晶体的比较
分子
原子
金属阳离子
自由电子
阴、阳离子
分子间作
用力
共价键
金属键
离子键
水溶液中或熔融
大多数非金属单质
气态氢化物
酸
非金属
有机物
CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有较多相似，你知道原因吗？
提示　决定二者物理性质的因素：晶体类型及结构微粒间的作用力，CO2是分子晶体，其微弱的分子间作用力是其决定因素，SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是其决定因素。二者的化学性质均由其内部的化学键决定，而C—O与Si—O键都是极性键。
四个结论·
物质中的化学键
(1)离子化合物中一定有离子键，可能含有共价键简单 离子组成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等， 复杂离子(原子团)组成的离子化合物中既有离子键，又有共 价键，如(NH4)2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。
(2)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。
(3)在非金属单质中只有共价键，如Cl2、O2等。
(4)稀有气体是单原子分子，不存在化学键。
三种方法·
离子化合物和共价化合物的判断方法
(1)根据化学键的类型判断
凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有

(2)根据化合物的类型来判断
大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸和大多数有机物都属
共价键的化合物，一定是共价化合物。
共价化合物。
于
(3)根据化合物的性质来判断
①通常熔点、沸点较低的化合物是共价化合物。②溶于

③熔化状态下能导电的化合物是离子化合物，不导电的
水后不能发生电离的化合物是共价化合物。
化合物是共价化合物。
一个关系·
键参数与分子性质的关系
三点提醒·
氢键应用要注意：
(1)有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子间不一定有氢键。
(2)一个氢原子只能形成一个氢键，这就是氢键的饱和性。
(3)分子内氢键基本上不影响物质的性质。
三条途径·
获得晶体的三条途径
(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
在NaCl的晶胞中，如下图所示：
我的心得·
分子的极性与共价键的极性的关系
(4)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；
(5)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2 852 ℃。
(6)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。
问题征解·
为什么石墨的熔沸点很高，而且质软易滑？
提示　石墨的晶体结构如图：①同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔沸点很高。②层与层间分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。
必考点44 化学键与物质类别
1．离子键和共价键的比较
2.化学键与物质类别的关系举例
(1)只含共价键的物质
①只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。
②只含极性键的物质：不同种非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等。
③既有极性键又有非极性键的物质：如H2O2、N2H4、C2H2、CH3CH3、C6H6(苯)等。
(2)只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等。
(3)既含有离子键又含有共价键的物质，如Na2O2、CaC2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4等。
(4)无化学键的物质：稀有气体，如氩气、氦气等。
【典例1】
(2013·安庆二模)现有如下各说法：
①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合　②金属和非金属化合时一定形成离子键　③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引作用　④根据电离方程式：HCl===H＋＋Cl－，可判断HCl分子里存在离子键　⑤H2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．①②⑤ B．都不正确
C．④ D．②③④⑤
解析　水分子内的H、O原子之间的相互作用是共价键，分子间的H、O原子之间存在的相互作用是氢键。氢键不是化学键，①错误；活泼金属与活泼非金属化合时形成的化学键一般是离子键，如NaCl中的化学键是离子键，但AlCl3中的化学键是共价键，②错误；阴离子和阳离子间的离子键既包括二者的相互吸引作用，又包括二者的相互排斥作用，两种作用平衡时的静电作用就是形成的离子键，③错误；氯化氢属于共价化合物，分子中没有离子键。④⑤错误。
答案　B

——分析物质变化与化学键关系的思维模型
解析　A中断裂的是离子键，极性共价键，形成的是极性共价键。B中断裂的是极性共价键，形成的是离子键和极性共价键。C中断裂的是离子键，极性共价键、非极性共价键、形成的是离子键和极性共价键。D中同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成。
答案　D
必考点45 不同微粒间相互作用的比较
1．三种化学键的比较
2.范德华力、氢键、共价键的比较
【典例2】
(2013·皖北协作区联考)短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
回答下列问题：
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4，其中属于极性分子的是________(填序号)。
(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是________________________________________________________________________。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为________、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为________________________________________________________________________
(填化学式)。
(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________
(填化学式)。
解析　由五种元素为短周期非金属元素，以及s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H元素，B为C元素，C为O元素。由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si元素；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl元素。
(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。
(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者组成和结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为(HO)mROn(m≥1，n≥0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
答案　(1)③　(2)H2O分子间可形成氢键
(3)C6H6　H2O　大于　(4)SiCl4>CCl4>CH4
(5)HClO4>HClO3>HClO2>HClO
(1)在对物质性质进行解释时，是用化学键知识解释，还是用范德华力或氢键的知识解释，要根据物质的具体结构决定。
(2)范德华力越大，熔、沸点越高。组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。同分异构体中，支链越多，范德华力越小。相对分子质量相近的分子，极性越大，范德华力越大。
【应用2】
已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107.3°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”、“相似”或“不相似”)，P—H键________极性(填“有”或“无”)，PH3分子________极性(填“有”或“无”)。
(2)NH3比PH3热稳定性更强的原因是________________________________________________________________________。
(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________。
A．键的极性N—H比P—H强
B．分子的极性NH3比PH3强
C．相对分子质量PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
解析　(1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子的结构也相似，P—H键为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键。(2)N—H键比P—H键的键长短，键能大，所以NH3比PH3稳定。(3)NH3比PH3易液化的主要原因是NH3分子间存在氢键。
答案　(1)相似　有　有　(2)N—H键比P—H键的键长短、键能大，更稳定　(3)D
必考点： 晶体类型的判断方法
1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。
(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
2．依据物质的分类判断
(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
(4)金属单质是金属晶体。
3．依据晶体的熔点判断
(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。
(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
4．依据导电性判断
(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。
(2)原子晶体一般为非导体。
(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。
(4)金属晶体是电的良导体。
5．依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大且脆。
原子晶体硬度大。
分子晶体硬度小且较脆。
金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
现有几组物质的熔点( ℃)数据：
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是____________________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1)根据A组熔点很高，属原子晶体，是由原子通过共价键形成的；(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性；(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常；(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质；(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。
答案　(1)原子　共价键　(2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)　(4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)晶体的结构决定晶体的性质，晶体的性质反映了晶体的结构，物质的组成和结构是判断晶体类型的根本依据，在根据物质的性质和类别判断晶体类型时还要考虑到不同物质的特性，如一般情况下盐类是离子晶体，但AlCl3是分子晶体，原子晶体一般不导电，但晶体硅能导电等。
【应用3】
下列关于晶体的说法一定正确的是 (　　)。
A．第ⅠA碱金属元素与ⅦA元素所形成的化合物在固态时为离子晶体，晶体中阴、阳离子排列方式相同
B．晶体中存在阴离子就必定存在阳离子，存在阳离子就必定存在阴离子
C．离子晶体中只含有离子键，分子晶体、原子晶体中必定含有共价键
D．C60晶体(其结构模型如图)中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
解析　固体NaCl、CsCl为离子晶体，但两种晶体中阴阳离子的排列方式不同，A项错误；金属晶体中存在阳离子和自由电子，但没有阴离子，B项错误；离子晶体中一定含有离子键，也可能含有共价键，如Na2O2、NaOH，稀有气体的分子晶体中没有共价键，C项错误。
答案　D
必考点： 常见晶体的熔沸点高低的判断
1．不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律
原子晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。
2．原子晶体
由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>碳化硅>硅。
3．离子晶体
一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
4．分子晶体
(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F2 (3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。


(5)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。
5．金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaNa>K>Rb>Cs。
【典例4】
根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法中错误的是 (　　)。
A ．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是原子晶体
C．AlCl3加热能升华
D．NaCl的键的强度比KCl的小
解析　由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4应为分子晶体，A项正确；单质B可能为原子晶体，B项正确；AlCl3的沸点低于熔点，它可升华，C项也正确；NaCl的熔、沸点高于KCl的，表明Na＋与Cl－键断裂较K＋与Cl－键断裂难，即NaCl的键的强度大于KCl的，D项错误。
答案　D
(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。
【应用4】
下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 (　　)。
A．金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B．CI4>CBr4>CCl4>CH4
C．MgO>H2O>O2>Br2
D．金刚石>生铁>纯铁>钠
解析　对于A选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅<碳化硅，A

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