四种类型的晶体.ppt

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1、化学选修化学选修专题专题3 3思考思考1 1：从微粒间的作用力的角度解释下列现象从微粒间的作用力的角度解释下列现象（1 1）1mol1mol干冰气化成干冰气化成COCO2 2气体，需吸收气体，需吸收16kJ16kJ热量热量（2 2）将）将1mol NaCl1mol NaCl固体气化为自由离子，需吸收固体气化为自由离子，需吸收786kJ786kJ热量热量（3 3）将）将1mol 1mol 金刚石固体气化为自由原子，需吸收金刚石固体气化为自由原子，需吸收308kJ308kJ的热量的热量思考思考2 2：（1 1）将）将1mol1mol金属钠固体完全气化成相互金属钠固体完全气化成相互远离的气态原子需要

2、吸收远离的气态原子需要吸收108.4 kJ108.4 kJ的热量（即原子的热量（即原子化热为化热为108.4kJ/mol108.4kJ/mol），由此可以得出什么结论？），由此可以得出什么结论？（2 2）金属固体能导电的原因是什么？）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？是什么吗？一、金属键与金属的通性一、金属键与金属的通性1 1、概念：化学上把这种金属、概念：化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的离子与自由电子之间强烈的相互作用力称为金属键，由相互作用力称为金属键，由此形成的晶体称为金属晶体此形成的晶体

3、称为金属晶体2 2、构成微粒、构成微粒3 3、微粒间作用力、微粒间作用力金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子 问题解决问题解决1 1 运用金属键理论解释金属为什么具备运用金属键理论解释金属为什么具备导电性、导热性导电性、导热性和和延展性延展性等通性等通性 问题解决问题解决2 2 从从结构结构和和能量能量两个角度比较并解释下两个角度比较并解释下列物质的熔点高低列物质的熔点高低LiLiNaNaK K原子核外特征电子排布原子核外特征电子排布2s2s1 13s3s1 14s4s1 1原子半径原子半径/pm/pm152152186186255255原子化热原子化热/kJmol/kJmol-1-1147.

4、2147.2108.4108.490.090.0熔点熔点/180.5180.597.597.563.463.4结论：结论：同主族金属元素的单质，从上到下，金属原子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，金属的熔点降低半径增大，原子化热减小，金属的熔点降低 问题解决问题解决2 2 从从结构结构和和能量能量两个角度比较并解释下两个角度比较并解释下列物质的熔点高低列物质的熔点高低NaNaCaCa原子核外特征电子排布原子核外特征电子排布3s3s1 14s4s2 2原子半径原子半径/pm/pm186186197197原子化热原子化热/kJmol/kJmol-1-1108.4108

5、.4150.0150.0熔点熔点/97.597.5842842结论：结论：金属原子半径相近，单位体积内价电子数越多，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，金属的熔点越高原子化热增大，金属的熔点越高 问题解决问题解决2 2 从从结构结构和和能量能量两个角度比较并解释下两个角度比较并解释下列物质的熔点高低列物质的熔点高低NaNaMgMgAlAl原子核外特征电子排布原子核外特征电子排布3s3s1 13s3s2 23s3s2 23p3p1 1原子半径原子半径/pm/pm186186160160143.1143.1原子化热原子化热/kJmol/kJmol-1-1108.4108.414

6、6.4146.4326.4326.4熔点熔点/97.597.5650650660660结论：结论：同周期金属元素的单质，从左到右，金属原子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。增大，金属的熔点升高。二、金属键强弱的量度及其影响因素二、金属键强弱的量度及其影响因素1 1、金属键强弱的量度指标、金属键强弱的量度指标原子化热原子化热2 2、影响金属键强弱的因素、影响金属键强弱的因素（1 1）金属原子半径）金属原子半径（2 2）单位体积内的自由电子数（价电子数）单位体积内的自由电子数（价

7、电子数）思考：思考：（1 1）从书本）从书本p33p33表格数据分析为什么钠和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，而铬是铬的最外层电子数相同，但钠质地柔软，而铬是最硬的金属最硬的金属思考：思考：（2 2）为什么过渡元素一般都具有较高的）为什么过渡元素一般都具有较高的熔点和硬度？熔点和硬度？（3 3）从原子化热的定义思考固态的金属熔融后，）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？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三、金属晶体模型及化学式计算金属金属LiLi体心立方体心立方六方最密堆积六方最密堆积面心立方最密堆积面心立方最密堆积

8、金属金属MgMg金属金属CuCu化学选修化学选修专题专题3 3思考思考1 1：由由NaNa、H H、ClCl三种元素组成的化合物三种元素组成的化合物有哪些？依据所学的化学键的知识，写出它们有哪些？依据所学的化学键的知识，写出它们的电子式的电子式思考思考2 2：说出在不同的化合物中这些元素是如何说出在不同的化合物中这些元素是如何达到达到8e8e-（H H为为2e2e-）稳定结构的？）稳定结构的？思考思考3 3：用电子式表示用电子式表示NaClNaCl和和HClHCl的形成过程，的形成过程，比较两者形成过程的差异比较两者形成过程的差异讨论：讨论：NaNa+只与只与1 1个个ClCl-形成离子键吗？

9、形成离子键吗？H H原子只与原子只与1 1个个ClCl原子形成共价键吗？原子形成共价键吗？+一、离子键的成键特点一、离子键的成键特点无饱和性和方向性无饱和性和方向性思考：思考：NaNa+周围最近的周围最近的ClCl-有几个，有几个，ClCl-周围最近的周围最近的NaNa+有几个？有几个？思考：思考：在在NaClNaCl晶胞中真正拥有晶胞中真正拥有的离子数分别有几个？的离子数分别有几个？Cl-Cs+CsCl的晶体结构的晶体结构思考思考1 1：CsCs+周围最近周围最近的的ClCl-有几个，有几个，ClCl-周围周围最近的最近的CsCs+有几个？有几个？思考思考2 2：在在CsClCsCl晶胞中晶

10、胞中真正拥有的离子数分别真正拥有的离子数分别有几个？有几个？讨论：讨论：都是都是ABAB型离子型离子化合物，为什么阳离子周化合物，为什么阳离子周围的阴离子数不同？围的阴离子数不同？由此你如何理解离子键由此你如何理解离子键没有饱和性和方向性这一没有饱和性和方向性这一观点？观点？思考思考3 3：假设阳离子周围假设阳离子周围的带负电的阴离子的体积的带负电的阴离子的体积小得可以忽略不计，你觉小得可以忽略不计，你觉得它与什么晶体类似呢？得它与什么晶体类似呢？思考思考4 4：解释为什么固态解释为什么固态的离子化合物不导电而的离子化合物不导电而熔融状态导电？熔融状态导电？思考思考5 5：解释为什么离子解释为

11、什么离子晶体有较高的硬度和熔点晶体有较高的硬度和熔点？并猜测？并猜测NaClNaCl和和CsClCsCl熔熔点的高低？点的高低？二、离子晶体中离子键强弱的量度二、离子晶体中离子键强弱的量度晶格能晶格能1、晶格能（符号、晶格能（符号U）：）：指拆开指拆开1mol离子晶体使之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型离子晶体型离子晶体NaCl NaBr NaIMgO CaO离子电荷数离子电荷数11122核间距核间距/pm282298311210239晶格能晶格能/kJmol-17867476863721 3401熔点熔点/8017476622

12、852 2030摩氏硬度摩氏硬度2.52.5 2.5 6.54.5思考：思考：从表中数据分析影响晶格能大小的因素有哪些？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二、离子晶体中离子键强弱的量度晶格能晶格能1、晶格能（符号、晶格能（符号U）：）：指拆开指拆开1mol离子晶体使之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：、影响晶格能的主要因素：（1）离子半径）离子半径（离子半径越大，晶格能越小）（离子半径越大，晶格能越小）（2）离子所带的电荷数）离子所带的电荷数（离子所带电荷数越大，（离子所带

13、电荷数越大，晶格能越大）晶格能越大）结论：结论：晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大化学选修化学选修专题专题3 3+11+17思考思考1 1：判断判断NaNa原子原子失去失去一个电一个电子至很远处的过程中的能量变化子至很远处的过程中的能量变化 （Na-eNa-e-=Na=Na+）思考思考2 2：判断判断ClCl原子从很远处原子从很远处得得到到一个电子的过程中的能量变化一个电子的过程中的能量变化（Cl+eCl+e-=Cl=Cl-）结论：结论：克服引力做功，需吸收热量，体系能量增大，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，

14、体系能量降低。引力做正功，向环境释放热量，体系能量降低。能量能量E0核间距核间距E E0 0为两个远离的氢为两个远离的氢原子的能量之和原子的能量之和+两个核外电子两个核外电子自旋方向相同自旋方向相同的氢原子靠近的的氢原子靠近的模拟动画模拟动画+能量能量E0核间距核间距E E0 0为两个远离的氢为两个远离的氢原子的能量之和原子的能量之和E1=-436kJ/molr=74pm两个核外电子两个核外电子自旋方向相反自旋方向相反的氢原子靠近的的氢原子靠近的模拟动画模拟动画思考思考1：从两个模拟动画中可以得出什么结论？从两个模拟动画中可以得出什么结论？能量能量E0核间距核间距E E0 0为两个远离的氢为两

15、个远离的氢原子的能量之和原子的能量之和E1=-436kJ/molr=74pm思考思考2：由此可知共价键形成的本质是什么？由此可知共价键形成的本质是什么？思考思考3：你认为可把图中的你认为可把图中的r=74pm和和E1=436kJ/mol 定定义为什么比较恰当？义为什么比较恰当？思考思考4：当两个自旋相反的氢原子的当两个自旋相反的氢原子的1s轨道最大重叠轨道最大重叠成键后，能否再与另一个氢原子成键，为什么？成键后，能否再与另一个氢原子成键，为什么？讨论：讨论：如下原子轨道式，表述如下原子轨道式，表述HF中共价键是如何形成中共价键是如何形成的？的？1sH2px2py2pz2sF2s22px22py

16、22pz1F原子原子1s1H原子原子思考思考1 1：当当F F原子与原子与HH原子成键后，原子成键后，F F原子原子能否再与其它氢原子能否再与其它氢原子形成共价键形成共价键思考思考2 2：比较离子键比较离子键成键特点，总结共价成键特点，总结共价键的成键特点键的成键特点HFHF中共价键的形成中共价键的形成共价键有共价键有方向性方向性和和饱和性饱和性一、共价键一、共价键1.1.定义：定义：原子间通过共用电子对所形成的化学键原子间通过共用电子对所形成的化学键2.2.本质：本质：原子原子轨道重叠轨道重叠，自旋相反自旋相反的未成对电子形成的未成对电子形成电子对，原子核间电子对，原子核间电子密度增加电子密

17、度增加，体系能量，体系能量降低降低。3.3.共价键的特点：共价键的特点：饱和性和方向性饱和性和方向性4.4.共价键的键参数共价键的键参数（1 1）键长：）键长：（2 2）键能：）键能：两原子核间的两原子核间的平均间距平均间距1mol1mol气态气态ABAB分子生成气态分子生成气态A A原子原子和和B B原子过程中吸收的能量原子过程中吸收的能量5.5.键强度量度：键强度量度：定量定量可用键能可用键能定性定性可用键长可用键长引申到原子半径引申到原子半径 问题解决问题解决 （1 1）写出氮原子的轨道表示式）写出氮原子的轨道表示式（2 2）写出）写出N N2 2分子的电子式和结构式分子的电子式和结构式

18、（3 3）分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何形成共）分析氮分子中氮原子的原子轨道是如何形成共价键的？价键的？2px2py2pz2px2py2pz2s N2sN2p2s22px12py12pz1N N原子原子2s22px12py12pz1N N原子原子键键键键键键键：键：“头碰头头碰头”键：键：“肩并肩肩并肩”NN键键键键键键二、共价键的分类二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分、按轨道重叠方式分键：有键：有s-s s-p p-p等等键：键：p-p s-s(键键)键电子云键电子云1s1 1s13p1ss-p(键键)键电子云键电子云3p3pp-p(键键)键电子云键电子云ppp-p(键键)键电子云键电

19、子云s-s(s-s(键键)p-pp-p (键键)s-ps-p (键键)p pz z-p-pz z(键键)p py y-p-py y(键键)不偏移不偏移偏向氯偏向氯不偏移不偏移H HHHHHClClClClClCl思考：思考：判断判断H2、Cl2、HCl、H2O分子中共用电子分子中共用电子对是否发生偏移，若偏移判断偏移方向对是否发生偏移，若偏移判断偏移方向H HO OH H偏向氧偏向氧0000+1-1+1-2+1二、共价键的分类二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分、按轨道重叠方式分键：有键：有s-s s-p p-p等等键：键：p-p 2、按共用电子对是否、按共用电子对是否偏移的方式分偏移的方式分

20、极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键练习：练习：完成教材完成教材p47交流与讨论交流与讨论NHNH3 3+H+H+=NH=NH4 4+形成配位键形成配位键二、共价键的分类二、共价键的分类1、按轨道重叠方式分、按轨道重叠方式分键：有键：有s-s s-p p-p等等键：键：p-p 2、按共用电子对是否、按共用电子对是否偏移的方式分偏移的方式分极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键3、按共用电子的方式分、按共用电子的方式分一般共价键一般共价键配位键配位键 问题解决问题解决2 2（1 1）观察金刚石晶胞，判断碳原子的）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成键情况及

21、每个晶胞中所含碳原子数（2 2）推测同为原子晶体的晶体硅和碳化硅）推测同为原子晶体的晶体硅和碳化硅SiCSiC的晶的晶胞是怎样的？胞是怎样的？（3 3）比较三种原子晶体的熔点和硬度的高低，说明）比较三种原子晶体的熔点和硬度的高低，说明理由？理由？金刚石金刚石晶体硅晶体硅碳化硅碳化硅原子晶体原子晶体 键能键能/kJmol/kJmol 键长键长/pm/pm 熔点熔点/硬度硬度金刚石金刚石（C CC C）348348154154355035501010晶体硅晶体硅（SiSiSiSi）348348234234141514157 7碳化硅碳化硅（C CSiSi）348348184184260026009

22、 9（4 4）对照三种原子晶体的键长、键能数据，体会影）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响原子晶体熔点和硬度大小的因素三、原子晶体三、原子晶体1、构成微粒、构成微粒3、影响原子晶体熔点、硬度的因素、影响原子晶体熔点、硬度的因素2、作用力、作用力化学选修化学选修专题专题3 3干冰晶胞干冰晶胞碘晶胞碘晶胞C60晶胞晶胞材料材料1 1：观察下列分子晶体的晶胞，回答下列问题观察下列分子晶体的晶胞，回答下列问题 （1 1）判断上述物质中存在哪些作用力？）判断上述物质中存在哪些作用力？（2 2）维系晶体结构的作用力是什么？）维系晶体结构的作用力是什么？（3 3）由干冰

23、、碘等晶体推测分子晶体一般具有哪）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？些性质？为什么具有这些性质？（4 4）分析三种物质晶胞中各分子周围的分子数有）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多少？由此可以想象分子聚集为分子晶体过程中有何特点？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判断范德华力是否具有饱和性和方向性范德华力特点：范德华力特点：无饱和性和方向性无饱和性和方向性材料材料2 2：依据下列几组物质的熔点或沸点数据，依据下

24、列几组物质的熔点或沸点数据，总结影响范德华力的因素总结影响范德华力的因素 物质物质F F2 2ClCl2 2BrBr2 2I I2 2熔点熔点()()-219.6-219.6-101-101-7.2-7.2113.5113.5物质物质N2CO熔点熔点()()-209.9-199物质物质丁烷丁烷 正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷 己烷己烷沸点沸点()()-0.5-0.5 36.136.127.927.99.59.568.968.9第一组第一组第二组第二组第三组第三组结论结论1：组成和结构相似的分子，组成和结构相似的分子，相对分子质量相对分子质量越大，越大，范德华力越大。范德华力越大。结论

25、结论2：同分异构体中，分子的支链越多，分子间同分异构体中，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。越难靠近，分子间距离就越大，范德华力越小。结论结论3：相对分子质量相同的分子，相对分子质量相同的分子，分子内部电荷分子内部电荷分布不均匀（即分子极性）分布不均匀（即分子极性），范德华力增大。，范德华力增大。一、分子间作用力一、分子间作用力范德华力范德华力1 1、范德华力的特点：、范德华力的特点：2 2、影响范德华力大小因素：、影响范德华力大小因素：无方向性和饱和性无方向性和饱和性相对分子质量相对分子质量分子空间结构分子空间结构分子中电荷分布是否均匀分子中电荷分布是否均匀3

26、3、范德华力大小对由分子构成物质的物理性质的、范德华力大小对由分子构成物质的物理性质的影响：影响：熔、沸点、溶解度等熔、沸点、溶解度等 问题解决问题解决 解释下列各主族氢化物的沸点变化规律解释下列各主族氢化物的沸点变化规律氢化物氢化物CHCH4 4SiHSiH4 4GeHGeH4 4SnHSnH4 4沸点沸点()()-160-160-112-112-88-88-52-52氢化物氢化物H H2 2O OH H2 2S SH H2 2SeSe H H2 2TeTe沸点沸点()()100100-61-61-41-41-20-20思考思考1 1：第第AA族中的族中的H H2 2O O的沸的沸点点“反常

27、反常”高说明了什么？高说明了什么？思考思考3 3：H H2 2O O中的氢键是如何形成的呢？中的氢键是如何形成的呢？思考思考2 2：水分子之间除了范德华力之外，额外增加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？的作用力的原因可能是什么？角型分子角型分子+-示意图示意图氧原子氧原子半径小半径小，电负性大电负性大（3.5)几乎成了裸露的几乎成了裸露的“质子质子”键的键的极性很大极性很大+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-思考思考4：每个水分子最多可与每个水分子最多可与 个水分子形成个水分子形成 个个氢键，氢键，n(氢键氢键)n(H2O)的最大比值为的最大比值为 。思考思考5

28、：氢键有方向性和饱和性吗？氢键有方向性和饱和性吗？氢键：氢键：0.177nm共价键共价键:0.965nm思考思考6：你觉得你觉得HF分子之间存在氢键吗？其强度相分子之间存在氢键吗？其强度相对于水如何？对于水如何？+2-+2-2-2-2-+2-+-二、分子间作用力二、分子间作用力氢键氢键1、氢键定义：、氢键定义：指已经以共价键与其它原子成键的指已经以共价键与其它原子成键的氢原子氢原子与另一个与另一个原子之间产生的原子之间产生的分子间作用力。用分子间作用力。用XHY表示表示2、氢键形成条件：、氢键形成条件：（1 1）含）含XHXH强极性键强极性键（2 2）X X、Y Y为电负性大、半径为电负性大、

29、半径小的原子小的原子 (如如F F、OO、N)N)3、氢键特点：、氢键特点：有饱和性和方向性有饱和性和方向性4、氢键的强弱：、氢键的强弱：FHFFHFOHOOHONHNNHN物物 质质HFHFHClHClHBrHBrHIHI分子间作用力分子间作用力/kJmol/kJmol-1-128.128.1 21.1421.14 23.1123.11 26.0026.00键能键能/kJmol/kJmol-1-1567567432432366366298298（1）比较键能和分子间作用力数据可得出的结论为）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）四种氢化物的键能依

30、次减小的原因是 。（3）除）除HF外，其余三种氢化物作用力数据减小的原外，其余三种氢化物作用力数据减小的原因是因是 。HF分子间作用力数据异常大的原因是分子间作用力数据异常大的原因是 。问题解决问题解决11：第第AA族元素的氢化物的分子间作族元素的氢化物的分子间作用力和键能数据如下表用力和键能数据如下表 结论结论1：分子间存在氢键时，要使这些物质熔化或分子间存在氢键时，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汽化需破坏氢键，因而这些物质有较高的熔沸点 问题解决问题解决2 2 解释下列现象解释下列现象（1 1）NHNH3 3极易溶于水生成极易溶于水生成NHNH3 3HH2 2

31、OO（2 2）低级醇（如甲醇、乙醇）、乙酸易溶于水）低级醇（如甲醇、乙醇）、乙酸易溶于水结论结论2 2：由于溶质与溶剂分子间存在氢键，使溶由于溶质与溶剂分子间存在氢键，使溶质的溶解度增加质的溶解度增加 问题解决问题解决3 3 材料：气态的水分子中分子间作用力很小，材料：气态的水分子中分子间作用力很小，忽略不计，随着温度降低时，气体分子的平均动能减小，忽略不计，随着温度降低时，气体分子的平均动能减小，分子间距减小，此时分子间作用力增大，当分子平均动分子间距减小，此时分子间作用力增大，当分子平均动能不足以克服分子间作用力时，分子开始聚集为液态或能不足以克服分子间作用力时，分子开始聚集为液态或固态。请解释（固态。请解释（1 1）冰的密度比水小）冰的密度比水小（2 2）为什么）为什么44的水的密度最大。的水的密度最大。冰冰液态水液态水