离子晶体、分子晶体和原子晶体(第一课时)

• HF HCl
HBr
HI
有些氢化物的熔点和沸 点的递变却与以上事实 不完全符合。从上图可 以看出，NH3、H2O和 HF的沸点反常。例 如， HF的沸点按沸点 曲线的下降趋势应该在 -90 ℃以下，而实际上 是20 ℃；H2O的沸点 按沸点曲线下降趋势应 该在-70 ℃以下，而实 际上是100 ℃
氯化铯晶胞中平均 占有（ 1 ）个铯 离子与（ 1 ）个 氯离子。 Cs+： 8× 1/8=1 1=1 Cl-： 1×
应用：
某晶胞结构如右图所示， 其中含A、B、C三种元素的 离子，则该晶体中A、B、C 三种元素的离子个数之比 为 （ ） D A、 8∶6∶1 B 、 4 ∶3 ∶1 C、 1∶6∶1 A 体心 1×1=1 D 、 1 ∶3 ∶1 B 面心 6×1/2=3 C 顶点 8×1/8=1
（A）1:3:1 （B） 2:3:1 （C）2:2:1 （D）1:3:3
立方晶胞顶点粒子为8个晶胞共有
棱上粒子为4个晶胞共有 面上粒子为2个晶胞共有
A:B:C = 1/8×8 : 1/2×6 : 1 = 1 : 3 : 1
练习 3 某物质的晶体中含A、B、C三种元素， 其排列方式如图，则该离子晶体的化学式是 (AB3C)
这说明在NH3、H2O和 HF分子中存在一种特 殊的键——氢键
2 、氢键
在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很 强，H—F键的极性很强，共用电子对强烈 地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子 吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。 这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另 一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。 这种静电吸引作用就是氢键。
讨论：
如果水分子之间没有氢键存在，地球上将会是什么面貌？
氢键的形成过程
共价键
氢键
温度/℃ H2O 温度/100 ℃ 沸点/℃ 250 75 沸点 250 熔点 CBr 200 沸点 4 × × 50 200 150 I2 CI4 150 25 HF 100 CCl 熔点 × 100 4 × CBr4 I 0 H2Te 50 2 100 150Br 50 SbH3 2 -25 0 2Se 200 300 400 H 500 × NH3 100 H S HI 0 Br 2 2 200 -50 50 250 -50 CCl4 -50 × AsH Cl 3 相对分子质量 SnH4 2 -100 HCl 相对分子质量 -100 -75 HBr CF × Cl 4 2 -150 × PH3 GeH4 -150 × -100 -200 F2 CF 4 SiH 4× -200 -125 F2 -250 -250
在钠离子的周围,与 其距离最近且距离 相等的钠离子有 （ 12 ）个。
链接
NaCl晶体的空间结构
ClNa+
氯化钠晶胞中平均 占有（ 4 ）个钠 离子与（ 4 ）个 氯离子。
Na+ ： 体心
链接
1 棱上 12 1× 1+12× 1/4=4 顶点 8 面心 6 Cl ： 6× 1/2+8× 1/8=4
分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响 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，克服分子间 引力使物质熔化和气化就需要更多的能量， 熔、沸点越高。 分子间作用力的影响因素
分子量 分子极性 分子间距离
试比较：第四主族的氢化物由上而下熔沸点高低
TO
第五主族元素的氢化物由上而下熔沸点高低
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分子晶体
1、定义： 分子间通过分子间作用力结合而成晶体 有何事实证明分子间存在作用力？
降温加压 降温
气态
分子距离缩短
液态
分子距离缩短
固态
分子有规则排列
分子无规则运动
说明了物质的分子间存在着作用力 这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力。
范德瓦耳斯(J.D.van der Waals,1837～1923)，荷兰物理学家。他 首先研究了分子间作用力，因此，这种力也称为范德瓦耳斯力。
A : B : C = 1/8×8 : = 1 : 3 : 1
12×1/4 : 1
练习4、下列物质中，属于离子晶体的是 ________；含共价键的离子晶体是_______。 KBr、NaOH、HCl、CO2 、NH4Cl、I2
练习5、下列说法正确的是（ ） A.离子晶体中只含离子键 B. 不同元素组成的多原子分子里的化学 键一定是极性键 C.共价化合物分子里一定不含离子键 D.非极性键只存在于双原子单质分子里
在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在；在液态水中，经常 是几个水分子通过氢键结合起来，形成(H2O)n (如左图）； 在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成 相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀， 密度减小，因此冰能浮在水面上。
结冰时体积膨胀，密 度减小，是水的另一 反常性质，也可以用 氢键来解释。
（ 3 ） 每 个 NaCl 晶 胞 中 平 均占有几个 Na+ ？几个 Cl- ？
NaCl晶胞
NaCl晶体的空间结构
每个钠离子周围 有（ 6 ）个氯离 子, 每个氯离 子周围有（ 6 ） 个钠离子。
链接
NaCl晶体的空间结构
ClNa+
在氯离子的周围, 与其距离最近且距 离相等的氯离子有 （ 12 ）个。
2、当晶体溶于水时，由于水分子的作用，使 Na+和Cl-之间的作用力减弱，NaCl成为能自由移 动的水合钠离子和水合氯离子，所以NaCl水溶液 能导电。
思考：
为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？
Na+ 与Cs+ 均带一个单位正电荷， 阴离子均为氯离子。 Na+半径比Cs+ 小 Na+与Cl- 的相互作用比Cs+与Cl- 的相互作用强 NaCl晶体中的离子键较强，
2、以上作用力的实质是什么？
3、常见的离子化合物与共价化合物有哪些？
[练习]
1.指出下列物质中的化学键类型。
KBr
2.下列物质中哪些是离子化合物？哪些是共价 化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？哪 些是既含离子键又含共价键的离子化合物？
CCl4
N2
CaO
H2S NaOH
KCl HCl Na2SO4 NH4Cl O2 Na2O2
二、分子晶体
1、分子间作用力
把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间 (1)定义： 作用力，又称范德瓦耳斯力。（荷兰物理学家）
范德华力
化 学 键
存在于何种
微粒之间
分子与分子
间的作用力
相邻原子间
的相互作用 强（ 120～ 800 kJ/mol）
相互作用
的强弱
弱（几到几十
kJ/mol）
HCl分子中， H－Cl 键能为
小结
应用：
钙、钛、氧可以形成图 中所示的晶胞，则该物 质的化学式可表示为 （ A、Ca8TiO12 B、 Ca4TiO6 C、 Ca4TiO3
D ）
D、 CaTiO3
Ca O Ti
8×1/8=1 12×1/4=3
1×1=1
小结
ClNa+
NaCl晶体不导电，但在熔融状态或水 溶液时能导电？
1、当晶体受热熔化时，由于温度的升高，离 子的运动加快，克服了阴、阳离子间的引力，产 生了能自由移动的阴、阳离子，所以熔融的NaCl 能导电。
练习
[讨论]: 对于立方体
在内部（体心） , 占 1 在面心, 只占
1/2 1/4
在棱上,
只占
在顶点, 只占
1/8
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CsCl晶体的空间结构
（1）氯化铯晶体中每个 Cs+吸引几个Cl-，每个 Cl-吸引几个Cs+ ？ （2）每个Cs+周围距离 最近且相等的Cs+有几个， 每个Cl-周围距离最近且 相等的Cl-有几个？ （3）氯化铯晶胞中平均 占有几个铯离子与几个 氯离子？
CsCl
645
1290
3、离子晶体熔沸点高低的影响因素 离子所带的电荷(Q)和离子半径(r) Q越大、r越小，则离子键越强熔沸点越高 如：NaF ＞ NaCl＞NaBr ＞NaI
4 、离子晶体的构成和作用力:
阴、阳离子和离子键
5、哪些物质属于离子晶体？ 强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。 6 、晶型代表
花
什么叫晶体？ 具有规则几何外形的固体叫晶体。 · 具有规则的几何外形
· 具有固定的熔点
离子晶体、分子晶体 和原子晶体
复习巩固
1.什么是化学键？什么是离子键、共价键？
相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用叫化 学键；使阴、阳离子结合成化合物的静电作用叫 做离子键；原子之间通过共用电子对所形成的相 互作用叫做共价键；
让我们一起来欣赏美丽的晶 体 雪
孔雀石是含铜的碳酸盐矿 翡翠是一种以硬玉为主 玛瑙和玉髓均为隐晶 三氧化二铝（ Al2O3）， 物，化学成分为 的纤维状、致密块状的钠铝 质石英，矿物学中统称为 因含微量元素钛（ Ti4+） Cu 硅酸盐矿物集合体，化学分 玉髓。宝石界将其中具纹 2[CO 3](OH)2， 2+ 或铁（ Fe ）而呈蓝色。 晶 CuO71.9% ，CO 19.9% ， 子式为 NaAl[Si ]。硬玉 带构造隐晶质块体石英称 2 2O 6 属三方晶系。晶体形态常 H 是自然界中最常见的造岩矿 玛瑙，如果块体无纹带构 2O8.15%。属单斜晶系。 呈筒状、短柱状、板状等， 物之一辉石族中的一种少见 造则称玉髓。玛瑙的化学 体 SiO2为主，还常含 成分以 品种，属单斜晶系。晶体形 几何体多为粒状或致密块 态为短柱状、纤维状微晶集 有微量元素，如铁、锰、 状。 合体。 镍等。
NaCl型
CsCl型
NaCl晶体的空间结构
在晶体内，能表达出晶体结构特征 的最小重复单位，称为晶胞。晶胞在空 间做有规律的重复排列即得宏观晶体。
NaCl晶体的空间结构
（1）氯化钠晶体中每个 Na+ 吸引几个 Cl- ，每个 Cl吸引几个Na+ ？ （ 2 ）每个 Na+ 周围距离最 近且相等的Na+有几个，每 个Cl-周围距离最近且相等 的Cl-有几个？
物质熔、沸点与相对分子质量之间的 关系
物质熔、沸点与相对分子质量之 间的关系
一般对于组成和 结构相似的物质， 相对分子量越大， 其熔、沸点越高； 分子间作用力越 大。
判断下列物质的熔、沸点的高 低
• CH4 SiH4 GeH4 SnH4 AsH3 SbH3 H2Se H2Te • NH3 PH3 • H2O H2S
CsCl晶体的空间结构
每个铯离子周围 有（ 8 ）个氯离 子, 每个氯离 子周围有（ 8 ） 个铯离子。
下一题
CsCl晶体的空间结构
在铯离子的周围,与其 距离最近且距离相等 的铯离子有（ 6 ） 个， 在氯离子的周围,与其 距离最近且距离相等 的氯离子有（ 6 ） 个。
下一题
CsCl晶体的空间结构
431kJ/mol ,
HCl分子间， 分子间的作用力为 21kJ/mol 。
（2）分子间作用力的特征
①能量小； ②存于分子之间，且分子必须充分接近； ③实质是电性引力； ④主要影响属于分子晶体类型物质的物理性质。
（3）分子间作用力对物质的熔沸点、溶解 度的影响
规律： 分子间作用力越大，熔沸点越高 溶质分子与溶剂分子间的作用 力越大，则溶质的溶解度越大
NaCl晶体的熔沸点较高。
练习 1 某离子晶体的结构（局部如图），X位 于立方体的顶点，Y位于立方体的中心，则该晶 (XY2) 体的化学式是
X
Y
X : Y = 1/8×4 1 = 1 :2
:
练习2 某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排 列方式如图所示（其中前后两面心上的B原子不能画
出）。晶体中的A、B、C的原子个数比依次为：
HNO3
晶
体
1、定义： 由于内部微粒有规则的排列而形成的具 有规则的 有规则几何外形的固体。 2、分类： 依据：构成晶体 的粒子种类及粒 子之间的作用 离子晶体
分子晶体
原子晶体 金属晶体
离子晶体
1、定义： 离子间通过离子键结合而成的晶体 2、特点： （1）、晶体不导电，在熔融状态或水 溶液中导电,不存在单个分子 （2）、硬度较高，密度较大， 难 熔沸点较高。 压缩，难挥发， 熔点℃ NaCl 801 沸点℃ 1413
氢键——一种比较强的分子间作用力
氢键的形成条件：
氢原子和非金属性强的元素之间，使共用电子对 强烈偏向非金属性强的元素，这时氢原子几乎成了质 子，这时的带正电荷的H核和带负电荷的非金属性强 的元素之间的相互吸引，这种静电吸引作用就是氢键 氢键的表示法：“· · ·” 而且要在同一直线上（见下图） 氢键的作用： 如：熔沸点、密度的大小、溶解性
讨论：如果水分子之间没有 氢键 存在，地球上将会是什么面貌？
• 我们不能痛痛快快地滑 冰。 • 水的沸点降到－80℃左 右，占据地球表面70％ 以上的海洋，江湖及地 表水全要变成水蒸汽。 地表干裂、动植物灭 绝……
氢键与分子间作用力的关系
氢键是一种特殊的分子间的作 用力，比普通的分子间作用力稍强， 但比化学键弱得多。