第一编:基本理论 基本概念(5)

2019-08-03 11:33

H与酸根结合,酸根对电子吸引能力强,使H接近于失电子状态。而NH3中N元素原子存在孤对电子,接近于失电子状态的H结合N的孤对电子,从而失去电子形成NH4+阳离子。 同样道理H3O+也是有配位键结合生成的。

中学阶段接触到的有配位键的物质只有NH4+,H3O+存在配位键是酸溶液能够导电的主要原因。 化学键对比

金属键 — 金属单质 — 失电子 — 金属阳离子+自由电子 失 离子键 — 金属+非金属原子(团) — 金属阳离子+阴离子(团) 得失 配位键 — NH3+酸 — NH4+ +阴离子(团) 借用 共价键 — 非金属元素之间 — 不同种元素—偏移—极性 共用 同种元素—无偏移—非极性 <二>分子间力的作用

元素原子间通过共价键结合生成封闭结构的分子,分子间就存在着比化学键弱的多的分子间的作用。 1、分子间作用力

分子间相互吸引的能力,类似于万有引力。分子间作用力很小,其大小主要取决于分子量的大小。分子式量越大,分子间作用力也越大。 2、氢键

构成氢键的条件 非金属元素与氢结合生成氢化物

与氢结合的非金属元素对电子吸引足够强,使氢接近失电子状态 与氢结合的非金属元素核外有孤对电子

氢与孤对电子形成氢键,但氢没有失去自己的电子,因此氢键没有构成化学键 分子间距离要足够小,否则接近失电子的氢无法与孤对电子形成氢键 符合构成氢键条件的非金属元素有N、O、F

存在氢键的物质:只要分子间距离足够小,并且有氢与N、O、F直接相连就有氢键的存在。氢键不是化学键,有氢键的存在对物质性质却有较大的影响,在以后的学习中要特别注意有氢键的物质。

存在氢键的物质 无机物 HF

H2O NH3 醇 有机物 酸

蛋白质、DNA、氨基酸

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<三>化学键与熔沸点

三态变化的实质:粒子间距离的变化。 粒子间距离大—气态 粒子间距离较大—液态 粒子间距离小—固态

化学中所提及的粒子主要是指:分子、原子(团)、离子(团),也可以指电子、中子、质子,所以在学习中要注意区分所涉及的粒子到底是指那种粒子。

了解了三态变化的实质,也经过了化学键及分子间作用的学习,就不难理解在化学学习中对熔沸点的讨论实质就是分析两个问题: 熔化、沸腾时破坏的是什么键/作用 破坏键/作用所需能量的大小 键能比较:化学键 > 氢键 > 分子间作用力

离子键键能比较:应用库仑定律比较离子键键能大小 离子间距离

离子带电量的大小 共价键键能比较:主要看原子核之间距离

从前面的学习中知道原子每增加一个电子层,原子半径扩大很多,因此,化学键键能的主要影响因素是键长——粒子半径之和。当键长相近时再考虑带电量的影响。 <四>晶体知识

有规则的几何形状

晶体的特点 有固定溶沸点 固态纯净物 1、金属晶体

由金属单质形成的晶体,金属单质失去电子形成能够自由移动的电子。金属阳离子与自由电子间以金属键连接。

一个金属阳离子同时吸引多个自由电子;一个自由电子同时吸引多个金属阳离子,金属阳离子与自由电子相互吸引形成无限延展的规则结构(金属晶体)。 金属晶体的特点:

1)、金属晶体的熔沸点:金属晶体熔化时破坏的是金属键,不同金属生成的自由电子个数不同,且不同金属阳离子对自由电子吸引能力不同,这两方面的影响共同造成了金属晶体的熔沸点不一定 熔沸点最高——金属钨——灯丝——3000℃

溶沸点最低——金属汞——常温液态 2)、金属晶体的导电性

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金属晶体中存在能够自由移动的电子,在外接电源条件下,自由电子定向移动可导电。 金属熔化破坏金属键,也存在自由移动的电子,可以导电。

金属不存在溶液状态,一部分金属遇到水与水反应,其他金属不溶于水也不与水反应,因此不讨论金属水溶液导电问题。

3)、金属晶体的导热性和延展性

自由电子从高温区移动到低温区,从而表现为导热性。

自由电子与金属阳离子间的金属键连接使金属在被碾压很薄的情况下也不至于断裂,这种性质叫做金属的延展性。

4)、金属晶体的硬度

绝大多数金属硬度较大,但类似于金属钠比较反常,金属钠的物理性描述为质软——硬度小。 2、离子晶体

阴、阳离子既可以看作是带电的质点,又要以看作是带电的球体,其中,阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子(只要空间条件允许的话)这种结构向空间延伸,即晶体多大,分子就有多大,晶体内根本不存在单个的小分子,整个晶体就是一个大分子。

1)、典型离子晶体构型

A、氯化钠晶体结构构型

距一个钠离子距离最近且相等的氯离子有六个,钠离子与六个氯离子构成正八面体结构

氯化钠晶体是无限延展结构,氯化钠的化学式不能代表其真实组 成,只代表组成元素的个数比

晶胞概念:晶体中无限重复的最小结构单元。

用均摊法确定氯化钠晶体中离子个数:

处于顶点的粒子同时为8个晶胞所共有,每个粒子有1/8属于该晶胞 处于棱上的粒子同时为4个晶胞所共有,每个粒子有1/4属于该晶胞

处于面心的粒子同时为2个晶胞所共有,每个粒子有1/2属于该晶胞 处于体心的粒子,完全属于该晶胞 晶胞中钠离子个数:8×1/8 + 6×1/2 == 4 晶胞中氯离子个数:12×1/4 + 1×1 == 4 B、氯化铯晶体结构构型

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2)、离子晶体的熔沸点

在离子晶体中,构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的,即都是阴、阳离子。离子晶体发生三态变化,破坏的是离子键。也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低,又决定了晶体稳定性的强弱。 离子键的强弱可以由库伦定律进行判断。 3)、离子晶体的导电性

离子晶体中阴阳离子通过离子键形成无限延展结构,没有自由移动的阴阳离子,因此不能够导电。 离子晶体熔化是破坏的是离子键,离子键断裂形成可以自由移动的阴阳离子,可以导电。 离子晶体溶解,在水的作用下形成能够自由移动的阴阳离子,可以导电。 4)、离子晶体的硬度 硬度较高,且脆。 3、原子晶体

元素原子通过共价键形式结合生成无限延展结构,构成原子晶体。因此,原子晶体的化学式只代表组成元素的个数比,不能代表其真实结构。

中学阶段典型的原子晶体:金刚石、晶体硅、二氧化硅(俗名石英)、碳化硅。 1)、典型原子晶体结构: A、二氧化硅晶体结构

每个硅周围以极性共价键与4个氧原子结合 每个氧原子与2个硅原子结合

二氧化硅中硅原子与硅氧键之比为1:4 B、金刚石晶体结构

每个碳以非极性共价键形式与周围四个碳原子结合。 金刚石中碳原子与碳—碳键的个数比为1:2。 2)、原子晶体熔沸点

原子晶体熔化时破坏的是共价键。

成键的原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高:如金刚石> SiO2 >SiC>Si 3)、原子晶体导电性

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原子晶体中不存在导电的自由电子或阴阳离子,原子晶体熔化时破坏共价键形成原子并且原子晶体不溶于水,因此可以说原子晶体不导电。 4)、原子晶体硬度

原子晶体一般硬度很大,并具有较好的耐磨性。原子晶体中硬度最大的是金刚石。 4、分子晶体

元素原子之间通过共价键形式结合生成封闭的晶体结构。 1)、典型晶体结构——CO2

在CO2晶体结构中,每个质点都是一个小分子,该晶 体为立方体结构。每个立方体顶点上都有一个CO2分 子。在立方体的六个面心也有一个CO2分子存在。每 个CO2分子与12个CO2分子相邻。

白磷真实结构:白磷的真实分子式为P4,真实结构为正四面体。 2)、分子晶体熔沸点

分子晶体以封闭结构的分子构成,熔化时破坏的是分子间作用力,因此分子晶体的熔沸点较低。分子间作用力类似于万有引力,一般情况下分子晶体熔沸点高低由分子式量决定,分子式量越大,熔沸点越高。 例外情况 存在氢键的分子晶体,熔化时破坏分子间作用力和氢键,所以熔沸点较高 有机物分子支链越多,熔沸点越低 3)、分子晶体导电性

分子晶体中只存在分子,不能导电;分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力/氢键,形成的仍然是分子,也不能导电。

分子晶体的水溶液 酸——在水中形成H3O+,形成能导电的离子 溶于水形成酸可以导电

在水中仍以分子形式存在,不能够导电 4)、分子晶体的硬度:很小 5、混合晶体(过渡晶体) 1)、典型晶体结构——石墨

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