12 第三章 原子间的相互作用(学生版)
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1 第三章 原子间的相互作用
一、知识梳理
（一）性能各异的物质
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。例如：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。
金刚石和石墨的物理性质
颜色和状态 硬度 熔点(℃) 密度(g／Cm3) 导电性
金刚石 无色透明固体 10 高于3 550 3.51 不导电
石墨 灰黑色不透明固体 1 约为3 700 2.25 导电
【思考】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么它们的硬度差异很大？
【回顾】同素异形体的概念：________________________
（二）化学键
1．原子间的相互作用
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所带电荷的电性是相反的，因
此主要表现为相互吸引；当两个原子间距离较近时，由于两个原子的原子核所带的都是正电荷，核外电子所带
的都是负电荷，因此主要表现为相互排斥；当两个原子保持一定距离时，相互吸引和相互排斥的作用处于平衡，
这样就形成稳定的化学键。
【回顾】原子的结构与原子中粒子所带电荷。
2．化学键的定义
分子或晶体中直接相邻的微粒之间强烈的相互作用力称为化学键。
【注意】
①“直接相邻”的原子（包括离子）间存在化学键，非直接相邻的微粒间无化学键作用。如H2O分子中的两个氢原子和氧原子是直接相邻，存在化学键，而两个氢原子之间不直接相邻，它们之间不存在化学键。
②由于相邻的微粒之间的相互作用有强有弱，而化学键是一种“强烈”的相互作用，原子间较弱的相互作用不是化学键。如在水中，一个H2O中的氧原子与另一水分子中的氢原子也有作用，但它们的作用较弱，不是化学键而是氢键。
③成键微粒的“相互作用”不能只理解为相互吸引，它还应包括相互排斥，它是相互吸引和相互排斥的平衡。如：在氯化钠晶体中Na+与Cl-既有正负电荷间的吸引力，同时Na+核与Cl-核、Na+核外电子与Cl-核外电子之间存在排斥力，当吸引力与捧斥力平衡时，就形成了氯化钠晶体。
3．化学键的类型及比较：
键型 成键的微粒 特征 形成物质
离子键 阴离子、阳离子 无方向性，无饱和性 离子化合物
共价键
原子 有方向性，有饱和性 单质或共价化合物
金属键 自由电子、阳离子、中性原子 无方向性 金属或合金
【思考】化学键是原子间的相互作用，这种作用是 ( )
(A)吸引力 (B)排斥力
(C)吸引力和排斥力达到平衡 (D)吸引力大于排斥力
二、典型例题
【例1】下列说法中不正确的是 ( )
(A)目前人类发现的天然物质中，硬度最大的是金刚石
(B)人类有可能合成比金刚石还要硬的物质
(C)物质的硬度差异，在生产、生活、科研中有着广泛的应用
(D)金刚砂（SiC）和金刚石具有同样的硬度
2 【例2】 已知乙酸分子的结构可表示为，下列说法正确的是 ( )
(A)氢原子与氢原子之间存在化学键 (B)碳原子与碳原子之间存在化学键
(C)氧原子与氧原子之间存在化学键 (D)乙酸分子之间存在化学键
【例3】 已知水的分解温度高于1 800℃多，难以分解的原因是________________________。
【例4】 已知二氧化碳和二氧化硅( SiO2)组成相近，二氧化硅俗称石英。水晶是一种纯度较高的二氧化硅晶体，试从物理性质上分析两者的差异，思考为什么组成相近的物质性质也有那么大的差异。
【例5】 物质之间产生硬度差异可能的原因有哪些？
【例6】 以下关于化学键的叙述，正确的是 ( ) (A)存在于分子或晶体内的不同原子间的作用力
(B)存在于物质内的所有原子间的作用力
(C)存在于分子或晶体内的所有原子间的吸引力
(D)存在于分子或晶体内的相邻的原子间的作用力
三、思维误区点拨
本节知识在理解与运用中常见的错误是：不能正确理解化学键的定义。
【例1】下列晶体中不存在化学键的是 ( )
(A)金刚石 (B)干冰 (C)食盐 (D)固体氖
【例2】 下列变化中，不需要破坏化学键的是 ( )
(A)硝酸钡溶于水 (B)金属铁熔化 (C)酒精气化 (D)甲烷燃烧
【归纳】
化学键与分子间作用力的区别
化学键 分子间作用力
概念 相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用 存在于分子间的微弱的相互作用
存在范围区别 分子内相邻的原子之间及晶体内相邻的原子或离子之间 存在于分子之间
相互作用强弱 强烈的相互作用，通常键能在120—800 kj/mol 较弱的相互作用，通常每摩尔约几至数十千焦
性质影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质
四、视野拓展
新型金属材料记忆金属
记忆金属实际上是一种合金，确切地说应为“记忆合金”。它是指某种材料在一定温度下受到外力作用时会发生变形，一旦外力消失后，它仍能保持变形后的形状，而当温度上升到某一数值对，这种材料又会自动恢复到变形前的形状，它似乎能“记忆”自己原有的形状。
记忆合金是美国海军军械局一个研究小组在一个偶然机会中发现的。那是20世纪60年代初的某一天，这个研究小组人员从仓库领来一批乱如麻丝的镍钛合金丝，花了许多时间把它们一根根弄直，并顺手把它们堆放在炉边，可是不一会儿却又恢复到原先弯曲的形状。这个偶然的现象引起了研究人员的高度兴趣，经过反复的实验研究，最后终于发现50%的镍和50%钛制成的合金，当温度升高到40℃以上时，能记住自己原来的形状，科学家们把这种现象叫做“形状记忆效应”。后来经过许多科学家的努力又发现了铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等也具有“形状记忆效应”。目前，记忆合金已被应用于许多方面，并取得了很好效果。
①嗣各种管子接头用记忆合金加工成内径比欲连接管子的外径小4%的套管，然后在一定条件下将套管扩径约8%，装配好后，再升高温度，套管的内径恢复到原尺寸，紧紧收起，把管子封接得非常严密。像美国的F-14战斗机的油压系统中使用了10万个这样的接头，从未发生过漏油、脱落等事故。
②航空航天1969年7月20日，人类第一次登上了月球，宇航员登月后，在月球上放置了一个直径达2. 54 m的半球形天线，实行了月、地之间的信息传输。宇航员乘坐的登月舱直径只有1m多一点，这个天线是怎么带上去的呢？原来天线也是用记忆合金制成的，在登月舱里它的直径大约只有50 cm大小，送到月球上吸收太阳光的热量后又恢复到原来的形状。
3 另外，记忆合金还广泛应用于人体矫形外科、智能自控、日常生活等许多领城。在将来必为人类做出更多的贡献。
五、课堂练习
1．下列化学材料中，硬度最大的是
( A)合成橡胶 (B)合成塑料 (C)人造金刚石 (D) 水泥
2．化学键是一种相互作用，这种相互作用是指 ( )
(A)吸引力 (B)排斥力
(C)吸引力大于排斥力 (D)吸引力与排斥力达到平衡
3．下列不是化学键的特征的是 ( )
(A)作用强烈 (B)存在于分子或晶体内
(C)存在于分子内的各原子间 (D)存在于相邻的原子间
4．水汽化，提供的能量克服了( )；电解垮，提供的能量克服了( )。
(A)水分子之间的相互作用 (B)水分子中原子之间相互作用
(C)水分子中直接相邻原子之间相互作用 (D)水分子中不相邻原子之间相互作用
5．分子和晶体中________原子之间的________相互作用叫化学键。
6．下列物质中，熔点高低顺序排列错误的是 ( )
( A)金刚石>晶体硅 (B)食盐>碘
(C)氩>氧化镁 (D)石英>干冰
7．下列各组物质所发生的变化克服微粒间的作用，属同种类型的是 ( )
( A)食盐和冰的熔化 (B)碘和干冰的升华
(C)碘化氢和碘化钠溶于水 ( D)抉状铜和块状石墨的粉碎
8．据最近的报道，在我国西部的雪山冰川下面蕴藏着大量的天然气水合物。天然气水合物是一种晶体，专家发现，天然气水合物品体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个甲烷分子或1个水分子。天然气水合物中两种分子中存在的化学键是 ( )
(A)只有共价键 (B)只有离子键
(C)既有离子键，又有共价键 (D)可能存在金属键
9．科学家发现，在常温下水不为气态而为液态、冰具有一定的硬度等，是因为水分子之间存在一种称为“氧键”的作用力。氢键________（填“是”或“不是”）化学键，理由是________________________。
10．硫酸分子的结构式为H-J-H，存在化学键的原子是________和________；________和________。
11．物质硬度差异的应用在生活和生产中是十分广泛的。请找出几项来，并对其中某项作一些改进。
12．3.195 g某白色晶体，在试管中受强热后分解，得到NaCl l.755 g和若干氧气。求原白色晶体的化学式。
(Na-23 Cl-35.5 O-16)
13．我国航天科学家研制的“长征”号火箭，把人造卫星送入太空。该火箭的外壳必须由高硬度、高熔点的材料
制成。请说出必须要使用这样的材料的原因。
14．试设计最简便的方法证明金刚石、玻璃、钠的硬度的相对大小。
15．物质结构理论告诉我们，在一定条件下，化学键可以断开，化学键也可在原子连接起来时形成：氢气在氧气中燃烧生成了液态水。根据反应中发生的变化，推测化学键发生了怎样的变化？
16．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
六、课堂总结
1．金刚石和石墨均有碳元素组成，其熔点、硬度却相差很大，原因是什么?
2．化学键和分子间作用力的区别是什么？
3．化学键可以分成哪几类？
