第三单元 3.1原子间的相互作用
3.1原子之间的互作用
像石墨结构内部层与层之间 的相互作用是一种较弱的作用力 。 这是物理作用力，属于分子作用 力。不属于化学键。
二、化学键的种类
（一）离子键 ——相邻的阴、阳离子存在强烈的静电作用。
钠原子最外层只有1个电子，很易失去它， 成为稳定结构。氯原子的最外层7个电子，较 易从别处获得1个电子，形成稳定结构。这样， 产生的钠离子和氯离子，阴阳离子达到引
思考：
卤素氢化物的稳定性是如何递变的呢？ 卤化氢 键能 KJ/mol 键长 nm HCl 432 0.127 HBr 366 0.141 HI 298 0.161 HF 568 0.092
稳定性： HF > HCl > HBr > HI
思考：
一百多种元素能组成世界上 3000多万种性能各异的物质，这种 情形与如下哪些因素有关？ (1)组成物质的元素种类各不相同 √ (2)所含的各种原子数目各不相同 √ (3)构成这些物质的原子在空间排 √ 列方式上各不相同 √ (4)连接原子的化学键种类各不相同 (5)化学键的键能大小各不相同 √
高 一
化 学
为什么100多种元 素能组成 3000 多万种 性能各异的物质呢？
3.1原子之间的相互作用
硬度高，熔点 相对于石墨低
柔软、润滑，熔点 相对于金刚石高
金刚石与石墨的结构
石墨滑动的结构示意
像金刚石、石墨中相邻的碳 原子之间存在强烈相互作用。我 们称之为化学键。 这种强烈作用是一种化学作 用力。这种力将邻近的原子紧密 结合在一起。
氯气的电子式
共价键
问题：共价键形成的条件是 什么？ 两个原子在电子的得失 能力相当之时结合，比较容 易形成共价键的形式。
如非金属原子之间的结合
高中化学《3探索原子构建物质的奥秘3.1原子间的相互作用化学键》186沪科课标教案课件教学设计
1《原子间的相互作用》教学设计【课题名称】原子间的相互作用【年级】高一【教材相关内容】化学高中一年级第一学期（试用本）第57页到59页一、教材和学情分析《原子间的相互作用》是第三章“探索原子构建物质的奥秘”第一节。
教材特点是：内容少，只有“化学键”一个概念；较抽象，主要是微观探析，理解概念内涵；具有承上启下的作用，上接原子结构，下连物质结构，《原子间的相互作用》为化学键学习奠定基础，可以当作绪论课。
学生知道原子、分子、离子是构成物质的微粒；学过原子结构和离子，具有原子趋向稳定结构的知识基础。
但是毕竟学生知道的物质结构少，而且抽象思维能力还较薄弱，需要以原有基础为生长点，通过教师引导，思考探究，以自然渐进的方式理解化学键概念和化学键形成过程，达到学习目的。
二、教学目标1、理解化学键的概念，知道化学键是通过物质中相邻原子间吸引、排斥而达到平衡的强烈相互作用，初步体验“平衡”的辩证内涵。
2、知道化学键有离子键、共价键和金属键。
3、通过讨论，理解原子结构差异是原子间形成不同类型化学键的根本原因。
4、了解某些物质宏观性质和微观结构的联系，体验“结构决定性质”的观念。
5、通过教学，培养学生的抽象思维能力。
三、教学重点和难点重点：化学键概念的形成难点：化学键概念的内涵、理解原子结构差异导致化学键的多样性2四、教学思路首先，通过比较同素异形体金刚石、石墨硬度的差异，让学生感受到物质结构对性质的影响，激发学习兴趣。
然后，组织学生阅读课文，初步了解学习内容。
接着，引导学生用已有知识来解释概念，加深理解。
再通过对一些具体物质结构的探究分析，让学生认识原子结构的差异是原子间形成不同类型化学键的根本动因。
最终理解化学键的形成过程，理解结构决定性质。
五、教学过程【引入】展示金刚石、石墨图片，哪种物质更硬？为什么同种元素组成的单质，性质却不相同？为什么已知元素不过百余种，而物质种类却数不胜数，性质各异？想要解决这些问题，就必须了解原子是如何构成物质的。
高中化学 第一册 第三章 探索原子构建物质的奥秘 3.1 原子间的相互作用教案 沪科版
3．1 原子间的相互作用一、教学目标 1．学问与技能（1）理解一些常见晶体材料；（2）理解化学键的概念和化学键的种类。
2．过程与方法（1）通过学习物质硬度差异的应用，关注生活、生产所用材料、及其与原子间相互作用和化学键的关系。
（2）通过对有关材料的调查、争辩、试验，感受实践创新活动的方法。
3．情感态度与价值观（1）了解材料科学给人类带来的意义。
（2）通过争辩原子间吸引与排斥的相互作用，体验辨证唯物主义的冲突对立同意的观点。
（3）通过对材料的优劣分析，感受事物的双韧性及环境爱护思想。
二．教学重点和难点 1．教学重点化学键的概念和种类。
2．教学难点原子间的相互作用，化学键的涵义。
三．教学用品几种硬度不同的物质，利用Flash 软件模拟原子间相互作用过程。
四．教学流程 1．设计思想提出问题：“一百多种元素的原子是怎样构成几千万种物质的呢？”；然后呈现：很多元素组成类似的物质，而性质却有很大差异，因此原子构成物质的方式不同，使物质呈现不同的性质；告知同学从本节课起将对原子构建物质的奇特作初步的探究，接着引出课题，逐一探究。
2．流程图3．流程图说明[创设情景，引出课题] 呈现几种硬度不同的样品。
设问：“一百多种元素的原子是怎样构成几千万种物质的呢？”[探究活动1]证明这几种样品硬度的大小。
[同学争辩1]为什么各种物质会具有不同的硬度？而同是碳元素组成的金刚石和石墨，其硬度差异又会这样大？（呈现金刚石和石墨结构模型，从物质的组成和结构来说明物质硬度大小的缘由）。
[归纳1]物质的硬度等某些性质不仅与组成物质的元素有关，还与原子间的相互作用的方式和作用的强弱有关。
[同学争辩2]原子是如何结合成分子的呢？分子中的原子间又存在怎样的作用呢？ [动画]原子间的相互作用（两个氢原子结合成一个氢分子）。
[归纳2]化学键的概念和化学键的分类[小结]物质的结构打算其性质，而性质又能体现其结构；化学键的涵义和分类五．教学案例1．主题引入呈现几种硬度不同的样品，并让同学探究其相对硬度。
高一化学上册 3.1《原子间的相互作用》课件 沪科版
二、化学键
相邻原子之间的强烈相互作用称为化学键。 离子键、共价键、金属键
Na
氯化钠的形成
Cl
电子转移
+11② ⑧ ①
⑦⑧②+17
+11 ② ⑧ Na+
⑧ ⑧② +17 +11 ② ⑧
NaCl
⑧ ⑧② +17 Cl–
氯化氢的形成
H +1
Cl +1 HCl
三、原子趋向稳定的途径 得失电子 ----活泼金属元素原子和活泼非金属元素原子间 电子共用 ----非金属元素的原子之间
离子的电荷 阳离子 Mg2+ NH4+ Ca2+ Na+ 阴离子 O2- Cl- SO42-
部分离子的 最外层2个电子 Li+ Be2+ 电子层结构 最外层8个电子 Na+ K+ Mg2+ Cl- O2-
离子的半径
阳离子半径小于相应的原子半径 阴离子半径大于相应的原子半径 电子层结构相同时，核大径小
三.离子化合物
以离子键结合的化合物叫离子化合物
离子化合物一般是晶体 ——离子晶体。
离子晶体的结构
离子晶体中，阴、阳离子按一定规律作空间排列
例 NaCl的晶体结构
离子晶体的性质
熔沸点较高 硬度较大 熔化时导电 溶于水时导电
ClNa+
NaCl是氯化钠的分子式吗？
在氯化钠晶体中, 不存(填在存在或不存在)分子；
物
子 式 表 示
❖ 已知：熔沸点NaCl>CsCl，则推测KCl， LiCl，CsCl熔沸点高低顺序。
答案: LiCl >KCl>CsCl
材料科学化学键
§3 化学键3.1 原子间的相互作用当两个原子相互靠近时，它们之间存在的相互作用力包括原子核与核外电子之间的吸引力，以及原子核、核外电子之间的排斥力。
这种原子之间的相互作用可用图2.2表示，在某一间距r0处，吸引力和排斥力达到平衡，势能最低，原子最稳定。
图2.4 两个原子之间的相互作用力、势能与原子间距的关系由于核外电子，特别是价电子的不同，原子之间的结合方式（化学键）也不同,包括：依靠电子的转移或共享形成的强键（一次键）,如金属键,离子键,共价键；借分子之间的偶极吸引力而形成的弱键（二次键），如范德华（V an der waals）键、氢键。
3.2 金属键金属原子形成晶体时，金属中的自由电子为整个晶体所共有，可以在整个晶体中自由运动，失去价电子的金属正离子则在三维空间中作周期性排列，这种键合称为金属键。
金属键的主要特点是无饱和性和方向性，从而导致密堆结构和良好延展性；价电子的自由运动则使金属具有良好的导电和导热性能。
图2.5 金属键示意图3.3 离子键金属原子和非金属原子分别形成正离子和负离子，正、负离子相互吸引结合在一起形成离子晶体，这种键合称为离子键。
由离子键构成的化合物称为离子化合物，如NaCl等。
由于负离子的体积比正离子的体积大，所以离子化合物的晶体结构特点是：负离子在三维空间中作周期性排列，正离子占据负离子所形成的间隙。
离子键的特点是键合作用强、无方向性。
另外，由于很难产生自由运动的电子，离子化合物都是良好的电绝缘体。
但当处在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，即呈现离子导电性。
图2.6 离子键示意图3.4 共价键两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键即为共价键。
共价键特点是有饱和性和方向性，因此以共价键形成的晶体结构稳定、熔点高、坚硬无塑性，一般是绝缘体。
图2.7 共价键示意图3.5 范德华力在某一瞬间，一个原子（分子）的正负电荷重心可能不重合，从而形成小的偶极子。
原子间作用力
三,离子结构的特征
1,离子是带电的原子或原子团 , 是饱和的. 是饱和的.
有关化学反应的计算
2,当原子得失电子形成离子时,,最外电子层 ,当原子得失电子形成离子时,,最外电子层 ,, 3,离子半径比较 , 结论一,金属原子半径＞ 结论一,金属原子半径＞金属阳离子半径 结论二, 结论二,非金属原子半径＜阴离子半径 结论三,对于核外电子层数相同的离子, 结论三,对于核外电子层数相同的离子, 离子半径与核内的质子数成反比. 离子半径与核内的质子数成反比.
(2)常温常压下,离子化合物一般均为 常温常压下, 常温常压下 离子晶体(即常温下是固体 即常温下是固体) 离子晶体 即常温下是固体 每个钠离子同时吸引6个氯离子, 每个钠离子同时吸引 个氯离子,每个氯 个氯离子 离子吸引6个钠离子 离子吸引 个钠离子 ——不存在单个氯化钠分子 不存在单个氯化钠分子 因为钠离子与氯离子个数比为1: , 因为钠离子与氯离子个数比为 :1, 所以氯化钠的化学式为NaCl,而不是 所以氯化钠的化学式为 , 分子式,只表示阴阳离子个数比为1:1 分子式,只表示阴阳离子个数比为
�
3.2
离子键
一,离子键的形成 1,离子键的概念 阴,阳离子间通过静电 作用形成的化学键称为 离子键. 离子键.
氯化钠的形成过程
Na
+11
281
Na+
+11 2 8
Na+
Cl-
Cl
+17
287
Cl-
+17
288
成键粒子: 成键粒子: 阴,阳离子 成键性质: 静电作用(静电引力和斥力) 成键性质: 静电作用(静电引力和斥力) 成键过程:阴阳离子接近到某一定距离时, 成键过程:阴阳离子接近到某一定距离时, 吸引和排斥达到平衡,就形成了离子键. 吸引和排斥达到平衡,就形成了离子键.
1.原子间的相互作用及离子键
一、离子键的定义
阴、阳离子间通过强烈的静电作用 形成的化学键称为离子键。
吸引 静电作用
排斥
由离子键形成的化合物叫做离子化合物。
二、离子键的存在 ——离子化合物中
常见的物质存在：
绝大多数的盐；
强碱；
活泼金属和活泼非金属形成的化合物；
活泼金属和活泼非金属形成的化合物:
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar S Cl K Ca Br I
注意：离子半径指阴阳离子半径之和(r1+r2)， 即核间距r0。 即： 离子所带电荷越多，半径越小，离子键就越强。 形成的化合物熔、沸点越高，晶体的硬度越大。
q1·2 q 影响离子键强弱的因素： f=k · 2 r0
表2.2
晶体 离子电荷 核间距 (r0/pm) NaF 1-1 230
某些晶体的电荷、核间距与熔点
C
石墨
金刚石
第三章 探索原子构建物质的奥秘
构成物质的四个不同层次：
原子
原子 原子 原子
得失e
物质
分子
稀有气体
物质 物质 物质 O2、N2 NaCl 金属
阴阳离子
金属阳离子 自由电子
3.1 原子间的相互作用
相距较远：吸引
距离一定：稳定 (平衡) 相距较近：排斥
一、化学键：
1.定义：物质中相邻原子之间的强烈 相互作用称为化学键。
一般规律： 离子所带的电荷越多，半径越小， 离子键越强；反之，越弱。 离子键越强 熔沸点越高
例：熔点 NaF > NaCl > NaBr > NaI
六、离子化合物
1. 定义:
由阴离子和阳离子构成的化合物。
3-1原子之间的相互作用
4种晶体类型总结
原子晶体：非金属氧化物、非金属单质、非金属互化物 分子晶体：酸、气态非金属单质、气态非金属氧化物、有机 化合物 离子晶体：盐、碱、活泼金属氧化物 金属晶体：金属
原子间的相互作用
原子、分子、物质
原子、分子、物质
100多种元素构成了数千万种物质 组成相同的物质其性质差别很大（石墨、金刚石） Dalton原子论1803 Avogadro分子论1860
原子间相互作用
核A+核B：排斥 电A+电B：排斥 电A+核B：吸引 核A+电B：吸引 距离越近排斥力和吸引 力均增大，但排斥力增 大更快 在某个适中的距离上， 吸引力和排斥力平衡
题目中出现的4种晶体类型
原子晶体：金刚石、二氧化硅（石英）、氮化硼 分子晶体：干冰、固体氖、四氯化碳、氯化氢、氢气、冰、 碘单质、碘化氢、酒精、氮化碳（氰气）、硫酸、醋酸、氩 气、四氯化硅 离子晶体：氯化钠、氧化钙、碘化钠、硝酸钾、氮化镁、苛 性钾、氢氧化钠、硫化钠、氧化镁、氯化镁、氧化铝、氯化 钾、氯化钙、氟化钠、溴化钠、碘化钠、氟化镁、氧化钠 金属晶体：铜、铁、钛合金、钠 混合晶体：石墨（层内原子晶体+金属晶体，层间分子晶体）
离子键
离子键
阴、阳离子键通过静电作用形成的化学键
离子键的形成过程
结果：8电子稳定结构（H- 、He、Li+ 、Be2+为K层2电 子）
离子键
不存在NaCl分子 NaCl不是分子式，是化学式 每个Cl-周围有6个Na+，每个 Na+周围有6个Cl Cl-和Na+交替排列，直接组成 NaCl固体 熔化或者溶解在水中电离成 自由的Cl-和Na+，可导电
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3.1 原子间的相互作用
【学习目标】
1. 了解元素的原子可能通过不同的途径、不同的方式构建成性能各异的物质。
2. 知道物质的组成，结构决定了性质。
3. 了解化学键的概念和化学键的种类。
【学习内容】
Ⅰ相关知识回顾
1. 原子结构。
原子是由原子核和核外电子两大部分组成。
原子核带正电荷，核外电子带负电荷。
2. 日常生活知识。
不同首饰的硬度，不同工具、不同物质的硬度等。
3. 化学式。
氯化钠中氯和钠的个数比为1:1.氯气分子是由两个氯原子构成的，水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。
4. 同素异形体。
由同一种元素形成的结构不同的单质互称为同素异形体。
例如：金刚石和石墨都是由碳元素形成的单质，但它们的结构不同，它们之间互称为同素异形体。
臭氧和和氧气都是由氧元素组成的单质，但是氧气是双原子分子，臭氧是三原子分子，它们的结构不同，它们之间也互称为同素异形体。
由于同素异形体的结构不同，它们之间的转化属于化学变化。
同素异形体应具有不同的物理性质。
Ⅱ新知识点讲解
一、物质
思考：构成物质世界的元素只有100多种，但这些元素的原子构成的物质却高达3000多万种，为什么？
由于原子间的结合方式多种多样，即使相同的一些原子，可以通过不同的结合方式，都成多种物质。
想一想：根据你的了解，仅由碳元素组成的物质有哪些？
我们在初中化学中已经学过，金刚石和石墨是同素异形体，它们都是只有碳元素组成的，但它们的性质不完全相同，是两种不同的物质。
这是由于碳元素的原子间结合的方式不同，组成了性质不同的物质。
只有碳元素组成的物质除金刚石和石墨外，还有许多物质，如C32、C50、C60、C70、C78、C84、C90、C94、C540等足球烯系列的单质。
试列举一些例子，说明原子间结合成物质的方式不一定相同？
二氧化碳在常温下是气体，而组成与二氧化碳相近的二氧化硅却是坚硬的固体，说明二氧化碳和二氧化硅的结合方式是不同的。
还有哪些因素导致物质众多？
相同的元素组成的化合物也可能很多。
如碳和氢元素组成了如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等许多物质。
结论：各种元素的原子可能通过不同的途径，不同的方式构建成性能各异的物质。
二、化学键
探究：原子间可能存在哪些作用？
提示：当两个原子距离较远时，可能存在哪些作用？
当两个原子距离较近时，可能存在哪些作用？
解析：当两个原子间距离较远时，由于一个原子的原子核和另一个原子的核外电子是带异种电荷的，故主要体现为相互吸引；当两个原子间距离较近时，由于两个原子的原子核或两个原子的核外电子带同种电荷，故主要表现为相互排斥。
结论：当两个原子的距离保持一定时，相互吸引与相互排斥的作用处于平衡，形成稳定的物质。
查阅资料，物质内部使各原子结合成一个稳定的整体的一系列的相互作用称什么？
结论：这种作用称为化学键。
化学键的概念：分子或晶体中直接相邻的原子间的强烈的相互作用。
想一想：分子或晶体中不直接相邻的原子间有没有相互作用？
解析：要回答这个问题，我们不妨举一个例子。
水是由许许多多的水分子组成的。
一个水分子中两个氢原子与一个氧原子之间存在着强烈的相互作用，这种相互作用称为化学键。
但一个水分子中的两个氢原子之间、两个水分子之间的原子间也都存在着一定的作用，不过，这种作用很微弱，不能称为化学键。
故分子或晶体中不直接相邻的原子间也有相互作用。
查阅资料，化学键主要分哪些类型？
中学中涉及到的化学键有三种基本类型：离子键、共价键和金属键。
规律方法总结
为什么各种物质具有不同的硬度？
物质的硬度与组成物质的元素有关，也与这些元素原子间的相互作用的方式和作用强弱有关。
同是碳元素组成的金刚石和石墨，硬度差异竟会这么大？金刚石和石墨硬度不同就是碳原子排列方式和作用强弱不同引起的。
课堂例题讲解
例1 用A.质子数B.中子数C.核外电子数D.最外层电子数E.电子层数。
填写下列各空格。
（1）原子种类由_____________决定。
（2）元素种类由_____________决定。
（3）元素有同位素由_____________决定。
（4）相对原子质量由_____________决定。
（5）元素的原子半径由_____________决定。
（6）元素的化合价主要由_____________决定。
（7）元素的化学性质主要由_____________决定
（8）核电荷数由_____________决定。
例2 由同一种元素组成的不同物质，它们的硬度是否相同，必须在理解的基础上牢记。
例3 不同物质产生硬度的差异的可能原因有哪些？
课堂练习
1. 下列各项中与物质硬度无关的是（）
A.物质的颜色
B.构成物质的原子间的作用方式
C.物质的组成元素
D.构成物质的原子间相互作用的强弱
2. 某元素的相对原子质量为59，在某氧化物中该元素的质量分数为71%。
则它在该氧化物中的化合价是（）
A. +1
B. +2
C. +3
D.+4
3.设X、Y、Z分别代表三种元素。
已知：① X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构；
② Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9；③ Y和Z两种元素可以形成四核42个电子的负一价阴离子。
据此，请填空：
（1） Y元素是________,Z元素是_______。
(2) 由XYZ三种元素所形成的含68个电子的盐类化合物的化学式是_______。
4. 最近，科学家研制得到一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式是C60。
下列关于这种物质的说法正确的是（）
A. C60是一种新型的化合物
B. C60和石墨都是碳的同素异形体
C. C60的硬度比金刚石硬
D.C60的摩尔质量为720。