粒子间相互作用力大小（粒子间作用力与晶体17条重要知识）

高考化学

粒子间作用力

1. 共价分子之间都存在着分子间作用力，它是能把分子聚集在一起的力，包括范德华力和氢键。其实质是一种静电作用。

2. 范德华力：一种普遍存在于固体、液体和气体之间的作用力，又称分子间作用力。

（1）大小：一般是金属键、离子键和共价键的1/10或1/100左右，是一种较弱的作用力，如干冰易液化，碘易升华的原因。

（2）影响范德华力大小的因素：分子的空间构型及分子中电荷的分布是否均匀等，对于组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大，如卤族元素单质范德华力：F₂＜Cl₂＜Br₂＜I₂。

（3）范德华力对物质物理性质的影响：

熔沸点：对于组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，物质的熔沸点越高（除H₂O、HF、NH₃）。例如：烷烃（CnH_{2n 2}）的熔沸点随着其相对分子质量的增加而增加，也是由于烷烃分子之间的范德华力增加所造成的。

溶解度：溶剂与溶质分子间力越大，溶质的溶解度越大。例如：273 K，101 kPa时，氧气在水中的溶解量（0.049 cm³·L^-1）比氮气的溶解量（0.024 cm³·L^-1）大，就是因为O₂与水分子之间的作用力比N₂与水分子之间的作用力大所导致的。

3. 氢键

（1）当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈偏向X，使H几乎成了“裸露的质子”，这样相对显正电性的H与另一分子相对显负电性的X中的孤电子对接近并产生相互作用，这种相互作用称为氢键。

（2）氢键的存在：在X—H…Y这样的表示式中，X、Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子，如F、O、N，氢键既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部。

（3）氢键的大小：是化学键的1/10或1/100左右，比范德华力强。

（4）对物质物理性质的影响

①熔沸点：组成和结构相似的物质，当分子间存在氢键时，熔沸点较高。如下图所示：

高考化学

而分子内存在氢键时，对熔沸点无影响。如邻羟基苯甲酸因形成分子内氢键，其熔点（159 ℃）低于易形成分子间氢键的对羟基苯甲酸的熔点（213 ℃）。再如，相对分子质量相近的尿素、醋酸、硝酸的熔点依次降低的原因也是如此。

②溶解度：溶剂和溶质分子间存在氢键时，溶质的溶解度增大，如NH₃、C₂H₅OH、CH₃COOH等。

（5）氢键有饱和性、方向性：一般X—H…Y中三原子在同一直线上（这样形成氢键最强）。如：

例如：水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子以有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中是多个水分子以氢键结合成（H₂O）_n。

化学键分子间作用力与氢键的比较

高考化学

晶体类型17个重要知识

1. 晶体类型判别：

分子晶体：大部分有机物、几乎所有酸、大多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物。

原子晶体：仅有几种，晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、金刚砂（SiC）、氮化硅（Si₃N₄）、氮化硼（BN）、二氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）、石英等；

金属晶体：金属单质、合金；

离子晶体：含离子键的物质，多数碱、大部分盐、多数金属氧化物；

分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体对比表

晶体类型		分子晶体	原子晶体	金属晶体	离子晶体
定 义		分子通过分子间作用力形成的晶体	相邻原子间通过共价键形成的立体网状结构的晶体	金属原子通过金属键形成的晶体	阴、阳离子通过离子键形成的晶体
组成晶体的粒子		分 子	原 子	金属阳离子 和自由电子	阳离子和 阴离子
组成晶体粒子间的相互作用		范德华力或氢键	共价键	金属键（没有饱和性方向性）	离子键（没有饱和性方向性）
典型实例		冰（H2O）、P4、I2、干冰（CO2）、S8	金刚石、晶体硅、SiO2、SiC	Na、Mg、 Al、Fe	NaOH、NaCl、K2SO4
特 征	熔点、 沸点	熔、沸点较低	熔、沸点高	一般较高、 部分较低	熔、沸点较高
	导热性	不 良	不 良	良 好	不 良
	导电性	差，有些溶 于水可导电	多数差	良 好	固态不导电， 熔化或溶于水能导电
	机械加 工性能	不 良	不 良	良 好	不 良
	硬 度	硬度较小	高硬度	一般较高、部分较低	略硬而脆
	溶解性	相似相溶	不 溶	不溶，但有的反应	多数溶于水，难溶于有机溶剂

3. 不同晶体的熔沸点由不同因素决定：

离子晶体的熔沸点主要由离子半径和离子所带电荷数（离子键强弱）决定，分子晶体的熔沸点主要由相对分子质量的大小决定，原子晶体的熔沸点主要由晶体中共价键的强弱决定，且共价键越强，熔点越高。

4. 金属熔沸点高低的比较：

（1）同周期金属单质，从左到右（如Na、Mg、Al）熔沸点升高。

（2）同主族金属单质，从上到下（如碱金属）熔沸点降低。

（3）合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。

（4）金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低（-38.9℃），而铁等金属熔点很高（1535℃）。

5. 原子晶体与金属晶体熔点比较

原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的熔点就高于一般的原子晶体。

6. 分子晶体与金属晶体熔点比较

分子晶体的熔点不一定就比金属晶体的低，如汞常温下是液体，熔点很低。

7. 判断晶体类型的主要依据？

一看构成晶体的粒子（分子、原子、离子）；二看粒子间的相互作用；另外，分子晶体熔化时，化学键并未发生改变，如冰→水。

8. 化学键

化学变化过程一定发生就化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐的熔化会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学变化过程。

9. 判断晶体类型的方法？

（1）依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断

① 离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。

② 原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。

③ 分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。

④ 金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。

（2）依据物质的分类判断

① 金属氧化物（如K₂O、Na₂O₂等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。

② 大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO₂外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。

③ 常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。

④ 金属单质（除汞外）与合金是金属晶体。

（3）依据晶体的熔点判断

① 离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度。

② 原子晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度。

③ 分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。

④ 金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。

（4）依据导电性判断

① 离子晶体的水溶液及熔化时能导电。

② 原子晶体一般为非导体。

③ 分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。

④ 金属晶体是电的良导体。

（5）依据硬度和机械性能判断

① 离子晶体硬度较大或较硬、脆。

② 原子晶体硬度大。

③ 分子晶体硬度小且较脆。

④ 金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性。

（6）判断晶体的类型也可以根据物质的物理性质：

① 在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体（Hg除外），如H₂O、H₂等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。

② 固态不导电，在熔融状态下能导电的晶体（化合物）是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na 和Cl－，能自由移动，所以能导电。

③ 有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。

④ 易升华的物质大多为分子晶体。

⑤ 熔点在一千摄氏度以下无原子晶体。

⑥ 熔点低，能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。

10. 晶体熔沸点高低的判断？

（1）不同类型晶体的熔沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体（除少数外）＞分子晶体；金属晶体熔沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞（常温下是液体）。

（2）同类型晶体的熔沸点：

① 原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。如金刚石＞氮化硅＞晶体硅。

② 分子晶体：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔沸点越高。如CI₄＞CBr₄＞CCl₄＞CF₄。

若相对分子质量相同，如互为同分异构体，一般支链数越多，熔沸点越低，特殊情况下分子越对称，则熔沸点越高。

若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔沸点特别高。

③ 金属晶体：所带电荷数越大，原子半径越小，则金属键越强，熔沸点越高。如Al＞Mg＞Na＞K。

④ 离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强，熔沸点越高。如KF＞KCl＞KBr＞KI。

11. Na₂O₂

Na₂O₂的阴离子为O₂^2-，阳离子为Na ，故晶体中阴、阳离子的个数比为1：2。

12. 堆积方式

离子晶体中，阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。

13. 稳定性

分子的稳定性是由分子中原子间化学键的强弱决定。

14. 冰的熔化

冰是分子晶体，冰融化时破坏了分子间作用力和部分氢键，化学键并未被破坏。

15. 离子晶体熔化

离子晶体熔化时，离子键被破坏而电离产生自由移动的阴阳离子而导电，这是离子晶体的特征。

16. 离子晶体特例

① 离子晶体不一定都含有金属元素，如NH₄Cl

② 离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，

如NaOH、Na₂O₂

17. 非离子晶体特例

① 溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等

② 熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如Si、石墨、金属等。

③ 金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。

,