第19讲微粒间的相互作用与物质的性质

第十九讲微粒间的相互作用与物质的性质
第一课时
[ 考试目标]
1．了解化学键的定义,了解离子键、共价键的形成。

2．理解离子键的形成。

能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

（选考内容）
[ 要点精析]
一、化学键的含义与类型
1．化学键：相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用。

注意：（1）化学键定义中的原子是广义上的原子，既包括中性原子，也包括带电原子或原子团（即离子）；（2）化学键定义中“相邻” “强烈的相互作用”是指原子间紧密的接触且能产生强烈电子与质子、电子与电子、质子与质子间的电性吸引与排斥平衡作用。

物质内不相邻的原子间产生的弱相互作用不是化学键；（3）化学键的形成是原子间强烈的相互作用的结果。

如果物质内部相邻的两个原子间的作用很弱，如稀有气体原子间的相互作用，就不是化学键。

它们之间的弱相互作用叫做范德瓦尔斯力（或分子间作用力）。

化学键的常见类型：离子键、共价键、金属键。

二、共价键
1. 共价键的概念：原子之间通过共用电子形成的化学键称为共价键。

2. 成键元素: 通常电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键为共价键。

结果是使每个原子都达到8 或2 个电子的稳定结构, 使体系的能量降低, 达到稳定状态。

3. 形成共价键的条件: 同种或不同种的原子相遇时，若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。

4. 共价键的本质：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用是共价键的本质
5. 共价键的特征（选考内容）：
（1）共价键的饱和性：
每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共建键的形成过程中一个原子含有几个未成对电子，通常就能与其他原子的未成对电子配对形成共价键。

也就是说，一个原子所形成的共价键的数目不是任意的，一般受未成对电子数目的限制，这就是共价键的饱和性。

共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系.
例如HO分子的形成：氧原子的最外层有两个未成对电子，因此一个氧原子能与两个氢原
子共用两对电子形成共价键, 所以.分子中氢原子和氧原子的个数比为2:1 。

（2）共价键的方向性：
在原子轨道中，除s 轨道是球形对称的外，其他原子轨道在空间都有一定的分布特点。

在形成共价键时，原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率就越大，所形成的共价键就越牢固。

因此，在可能情况下，共价键的形成将沿着原子轨道最大重叠的方向进行，这就是共
价键的方向性。

共价键的方向性决定了分子的立体构型。

6．常常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。

氢分子和氯化氢分子可分别表示为H-H和H-CI,而水分子可表示为H-O-H。

依次类推,"="表示原子间共用两对电子
三、离子键1．离子键的概念：离子键：阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

2．成键元素：一般存在于金属和非金属之间。

3．形成离子键的条件：成键原子的得、失电子能力差别很大（典型金属与典型非金属之间）成键原子的电负性差值一般大于1.7 。

4．离子键的本质：阴、阳离子间的静电作用。

5. 离子键的强弱：离子键的强弱与阴阳离子所带电荷及阴阳离子的核间距离有关，与阴阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴阳离子的核间距离的平方成反比。

6. 离子键的特征：没有方向性和饱和性，每个离子周围尽可能多的排列带异性电荷的离子，这样使体系能量最低。

例如：在氯化钠的形成过程中，由于钠是金属元素很容易失电子，氯是非金属元素很容易得电子，当钠原子和氯原子靠近时，钠原子就失去最外层的一个电子形成钠阳离子，氯原子最外层得到钠的一个电子形成氯阴离子（两者最外层均达到稳定结构），阴、阳离子靠静电作用形成化学键——离子键，构成氯化钠。

由于钠和氯原子之间是完全的得失电子，他们已形成了离子，因此NaCI中的微粒不能再叫原子，而应该叫离子。

例题1.下列关于化学键的叙述正确的是（）
A.化学键既存在于相邻的原子之间，又存在于相邻分子之间
B•两个原子之间的相互作用叫做化学键
C•化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈的相互作用
D.阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小
解析：化学键的定义强调两个方面：是“相邻的两个或多个原子之间”是“强调相互
作用”。

选项AB中都没有正确说明这两点，所以不正确。

选项D只强调离子键中阴、阳离子
之间的吸引作用，而没有排斥作用，所以不正确。

只有C选项正确。

例题2.下列物质中离子键最强的是（）
A. KCl
B.CaCl 2
C.MgO
D.Na2O
解析：四个选项中的物质共涉及到两种阴离子和四种阳离子，其中电荷最多而半径最小的阴
离子和阳离子分别是02一和Mg 2+，故MgO的离子键最强。

例题3. 下列过程中，共价键被破坏的是（）
A. 碘升华
B. 溴蒸气被木炭吸附
C. 酒精溶于水
D.HCl 气体溶于水
解析：A B C之破坏了分子间作用力，没破坏化学键。

HCI气体溶于水后。

完全电离为H + Cl —共价键被破坏。

四、离子化合物与共价化合物
1离子化合物：含有离子键的化合物。

如：NaCI、CaCl2、KOH CaO^
2．共价化合物：只．含有共价键的化合物。

如：HCI、H2O、CH4、NH3 、CO2
3．判断离子化合物与共价化合物：（1）当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子
化合物（2）当一个化合中同时存在离子键和共价键时，以离子键为主，该化合物也称为离子化合物（3）只．有．当化合物中只存在共价键时，该化合物才称为共价化合物。

（4）在离子
化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素；共价化合物一般只含有非金属元素（NH4+例外）
例题4.下列说法正确的是（）
A. 由分子组成的物质中一定存在共价键
B. 由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C•非极性键只存在于双原子单质分子里
D.两个非金属元素原子间不可能形成离子键
解析：由分子组成的物质也可能是稀有气体，稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A 错；而由非金属元素组成的化合物如NH4CI，则是离子化合物，所以B正确。

非极性键不仅存
在于双原子单质分子里，也存在于离子化合物（如Na?。

?）和多原子共价化合物（如H2O2）中，C 错误；两个非金属元素原子间不能得失电子形成离子键，只能通过共用电子对形成共价键，所以D 正确。

例题5.下列物质中属于共价化合物的是（）
A.NaHS0 4
B.BaCI 2
C.H2SO4 D」2
解析：大多数非金属元素之间形成的化合物是共价化合物。

大多数典型的金属元素与非金属
元素间形成的化合物是离子化合物。

当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合
物，当一个化合中同时存在离子键和共价键时，以离子键为主，该化合物也称为离子化合物，
只有当化合物中只存在共价键时，该化合物才称为共价化合物。

在离子化合物中一般既含有
金属元素又含有非金属元素；共价化合物一般只含有非金属元素（NH+例外）。

所以C正确。

例题6.下列关于离子键的特征的叙述中，正确的是（）
A. 一种离子对带异性电荷离子的吸引作用于其所处的方向无关，故离子键无方向性
B. 因为离子键无方向性，故阴阳离子的排列是没有规律的，随意的
C•因为氯化钠的化学式是NaCI，故每个Na+离子周围吸引一个CI-
D.因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子
解析：离子键的特征是没有饱和性和方向性。

因为离子键无方向性，故带异性电荷的离子间
的相互作用与其所处的相对位置无关，但是，为了使物质的能量最低，体系最稳定，阴、阳离子的排列还是有规律的，不是随意的；离子键的无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可
能多的吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受到两种离子半径比（即空间条件是否允许）和个数比的影响，如NaCI和CsCI,每个Na+周围吸引6个CI-,每个CI 周围吸引6个Na+,故Na+和CI-的个数比是1: 1，而每个Cs+离子周围吸引8个CI-，而每个CI-周围也吸引8个Cs+。

故A正确。

4•用电子式表示共价化合物与离子化合物的形成过程
（1）电子式：在元素符号的周围用小点或（X ）来描述分子中原子共用电子以及原子中未成键
的价电子情况，这种式子叫电子式•
（2）表示方法：反应物原子的电子式T生成物原子的电子式。

同种原子可以合并。

指出下列化合物内部的键型和化合物的分类（离子化合物、共价化合物）。

例如：氯化钠的形成过程可表示为
Na^+^- Cl : —^丽CI :
■ B1即*
溴化镁的形成过程可表示为
:Br :——E :Br ：
氯化氢分子的形成过程可表示为
第二课时
[ 考试目标]
（1）了解化学键和分子间作用力的区别。

（选考内容）
（2）了解范德华力与物质性质之间的关系。

（选考内容）
（3）知道氢键的形成条件及对物质性质的影响。

（选考内容）
（4）理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

（选考内容）
[ 要点精析]
[ 过关训练]
一、分子间作用力
1．范德华力
（1）范德华力
是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它比化学键的作用要小的多，没有方向性和饱和性。

它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态和液态）存在。

例如：降低气体的温度时，气体分子的平均动能逐渐减小。

随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服范德华力时，分子就会聚集在一起形成液体甚至固体。

（2）范德华力的大小
范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多。

化学键的键能一般为100/ 600kJ • mol-1，范德华力的作用能一般只有2〜20KJ • mol -1。

（3）影响范德华力的因素主要包括：分子的大小，分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。

分子极性越大，分子间作用力越大；对组成和结构相似的分子，其范德华力的一般随着相对分子质量的增大而增大。

（4）范德华力与物质性质对物质熔、沸点的影响一般来说，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、沸点越高。

例如：I 2 > Br2> Cl 2> F2
Rn> Xe> Kr > Ar > Ne> He
(2)对物质溶解度的影响
例如：在273K、101KPa时，氧气在水中的溶解量比氮气在水中的溶解量大，原因是Q与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大。

2. 氢键
(1)氢键：在水分之中，氢原子以共价键与氧原子结合。

氧原子的电负性很强，强烈吸引
共用电子对使之偏向自己，从而使自身带部分负电荷，同时使氢原子带部分正电荷，就好象使氢原子核“裸露”出来一样。

当一个水分子中的这种氢原子和另一个分子中的氧原子接近
时，原子核“裸露”的氢原子允许带有部分负电荷的氧原子充分接近它，并产生静电相互作
用和一定程度的轨道重叠作用，这种作用就是“氢键”。

(2 )氢键的表示形式
通常用X-H • -Y表示氢键，其中X-H表示氢原子与X原子以共价键相结合。

氢键的键长是指X和Y的距离。

氢键的键能是指X-H • •Y分解为X-H和Y所需要的能量。

(3 )氢键的形成条件
在用X-H - •Y表示的氢键中，氢原子位于其间，氢原子两边的X原子和Y原子具有很强的
电负性、很小的原子半径，主要是N、0、F三种元素。

同种分子间能形成氢键的物质有HF、NH3、出0、N2H4、出02、醇、酚、含氧酸、羧酸、胺、氨基酸、蛋白质、糖类、DNA等。

此外，醛、酮、醚可以与水分子间形成氢键。

氢键有方向性和饱和性。

⑷氢键的类型
氢键可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。

(4 )氢键对物质性质的影晌
氢键的作用能一般不超过4OJmol-1，比化学键的键能小得多，比范德华力的作用能大一
些。

例如：0-H 键的平均键能为 467kJ-mol-1，而冰中0…H -0氢键的作用能只有 18.8KJ mol-1。

氢键的形成赋予物质一些特殊的性质， 分子间形成氢键使分子缔合， 主要表现为物质的熔点 和沸点升高。

另外， 氢键对物质的电离、 溶解等过程也产生影响。

溶质分子与水分子形成氢 键，彼此缔合，使物质在水中的溶解度增大。

如 NH 3 • H 2O 。

（5）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非金属单质分子之 间，及稀有气体分子之间。

3. 化学键与范德华力的对比
、金属键
1. 定义：金属晶体中金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫金属键。

2. 成键微粒：金属阳离子和自由电子。

3. 成键性质：电性作用。

2. 金属键的特征：金属键没有方向性和饱和性，金属原子紧密的堆积在一起。

3. 金属键的强弱：与金属阳离子的半径大小和金属原子的价电子的多少有关。

金属阳离子的
半径越小，金属原子的价电子越多，金属键越强。

4．金属键与金属的物理性质
金属键是在整个晶体的范围内起作用
（1） 导电性与导热性：金属晶体中的自由电子在外加电场的作用下发生定向移动，形成电 流；升高温度， 导电性减弱；自由电子通过碰撞进行能量传递，使金属晶体具有良好的导热 性；
（2） 金属晶体的延展性：金属晶体通常采用密堆积方式，在锻压或捶打时，密堆积层的金 属原子之间比较容易产生相对滑动， 但是不会破坏密堆积的排列方式， 而且在滑动的过程中 自由电子能够维系整个金属键的存在， 因此金属虽然发生了形变但是不致断裂， 所以金属通 常具有良好的延展性和可塑性。

（3） 金属晶体的熔点、硬度取决于金属键的强弱，金属的价电子数越多，原子半径越小， 金属键越强，晶体的熔点越高、 硬度越大。

因为金属键的强弱差别较大，金属晶体的熔点和
硬度差别也较大。

三、化学键变化与物质变化的关系
二者的辩证关系是： 化学键发生变化， 物质不一定发生化学变化； 物质发生化学变化时， 化学键一
定义 相邻的两个或多个原子间强烈的相
互作用
存在
强弱
对物质的影响
分子内或物质内部 强烈 100 〜600kJ • mol 影响化学性质与物理性质 物质的分子间存在一种微弱的相互 作用力 分子之间 -1 微弱2〜20KJ- mol 只影响物理性质
定发生变化。

物理变化中可能有化学键的断裂，也可以没有化学键的断裂。

化学变化的实质是：旧的化学键的断裂和新的化学键的形成。

化学变化的特点是：发生化学变化过程中有新物质生成。

例题1. 关于范德华力的叙述中，正确的是（）
A. 范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B. 范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C. 任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D. 范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量
解析：范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用（120〜800KJ - mol-）,
范德华力只有几到几十千焦每摩尔，故范德华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍地存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用。

所以只有B正确。

例题2. 下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是（）
A. 范德华力是决定由分子构成物质熔、沸点高低的唯一因素
B. 范德华力与物质的性质没有必然的联系
C. 范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D. 范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素
解析：范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔点、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。

例题3.出0与H2S结构相似，都是V型的极性分子，但是HO的沸点是100°C,H2S的沸点是-60.7 o G引起这种差异的主要原因是（）
A. 范德华力
B. 共价键
C. 氢键
D. 相对分子质量
解析：水分子之间存在氢键和范德华力两种分子间作用力，而H2S分子之间只有范德华力，
没有氢键，所以，H2O的沸点高。

例题4. 金属的下列性质中，与金属键无关的是（）
A.良好的导电性
B. 反应中易失电子
C. 良好的延展性
D. 良好的导热性
解析：根据金属具有的物理性质的通性知，大多数金属有金属光泽，硬度大，熔点高，不透明，良好的导电性、导热性、延展性等。

而金属易失电子是金属性的化学性质。

所以， B 正确。

例题5、下列关于金属键的叙述中，不正确的是（）
A. 金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈的相互作用，其实质与
离子键类似，也是一种电性作用
B. 金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，
也有方向性和饱和性
C. 金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D. 构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
解析：从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征是都
无方向性和饱和性，自由电子是由金属原子提供的，并且在这个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但是两者又有明显的不同。

不正确是B.。