10.多数科学家一致认为人体必需的元素共有27种,它们在周期表中的分布情况如下表。 AⅡAⅢ B IVB VB VB VBⅧIBⅡBⅢ A NAVAⅥAⅦA0 C O F 3 Na M v Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Se Br 5 请选择你感兴趣的几种元素,通过查阅资料或访谈等方式,获取这些元素在人体内的主要生 物功能的信息,整理获取的资料并与同学交流。 11.根据原子结构的有关知识和元素周期律,思考并回答有关114号元素的几个问题。 (1)原子核外有几个电子层?最外层电子数可能是多少? (2)它在周期表中位于第几周期、第几族? (3)它属于金属元素还是非金属元素? 供选做。 20第一章物质结构元素周期律
3化学键 从元素周期表我们可以看出,到目前为止,已经发现的元素只有一百多种。然而,由 这一百多种元素的原子组成的物质却数以千万计。那么,元素的原子通过什么作用形成如 此丰富多彩的物质呢? 离子键 实验1 离子键 ionic bond 取一块绿豆大的金属钠(切去氧化层),用滤纸吸净煤 油,放在石棉网上,用酒精灯微热。待钠熔成球状时,将 盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方(如图1-10)。观 氧气 察现象。 现象 钠 化学方程式 在学习了原子结构的有关知识以后,我们来分析一下 图1-10钠与氯气反应 氯化钠的形成过程。 根据钠原子和氯原子的核外电子排布,钠原子要达到。资料卡片 8电子的稳定结构,就需失去1个电子;而氯原子要达到 8电子稳定结构则需获得1个电子。钠与氯气反应时,钠 电子式 原子的最外电子层上的1个电子转移到氯原子的最外电子 为方便起见,我们在元 层上,形成带正电的钠离子和带负电的氯离子。带相反电素符号周围用“·”或 荷的钠离子和氯离子,通过静电作用结合在一起,从而形来表示原子的最外层电子 成与单质钠和氯气性质完全不同的氯化钠。人们把这种带(价电子)。这种式子叫做电 相反电荷离子之间的相互作用称为离子键。 子式。例如: 像氯化钠这样由离子键构成的化合物叫做离子化合 物。例如,KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO1、NaOH等都是 离子化合物。通常,活泼金属与活泼非金属形成离子化 合物。 离子化合物的形成,可以用电子式表示,如氯化钠的形成过程可表示为: 第三节化学键21
Na[CI 、共价键 与交流 共价键 covalent bond 分析H和C1的原子结构,你认为H2、Cl2、HCl的 形成与氯化钠会是一样的吗? 你也许会问:为什么两个氢原子结合成氢分子,两个氯原子结合成氯分子,而不是3 个、4个呢?为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子,而不是以其他的个数比相 结合呢? 我们以氯原子为例来分析一下氯分子的形成。 氯原子的最外层有7个电子,要达到稳定的8电子结构,都需要获得1个电子,所以 氯原子间难以发生电子得失;如果两个氯原子各提供1个电子,形成共用电子对,两个氯 原子就都形成了8电子稳定结构: Cl: CI: 在化学上,常用一根短线“”表示一对 共用电子,所以,氯分子也可以表示为:表13一些以共价键形成的分子 C|Cl。 分子 用电子式表示的分子 像氯分子这样,原子问通过共用电子对所 H: H 形成的相互作用,叫做共价键。 :N::N: 不同种非金属元素化合时,它们的原子之 间也能形成共价键,如HCl它的形成过程可 H,O H:O:H 用下式表示: CO, :O:C×:O: H×+·Cl:→H:Cl: H H CH 像HCl这样以共用电子对形成分子的化 合物叫做共价化合物。例如,H2O、CO2等都 是共价化合物。 学与向 你能用电子式表示H2(分子的形成过程吗? 22第一章物质结构元素周期律
在H2、N2、Cl2这样的单质分子中,由同种原子形 成共价键,两个原子吸引电子的能力相同.共用电子对不非极性键 non-polar bond 偏向任何一个原子,成键的原子因此而不显电性,这样的极性键 polar bond 共价键叫做非极性共价键,简称非极性键。而在化合物分 子中,不同种原子形成共价键时,因为原子吸引电子的能力不同,共用电子对将偏向吸引 电子能力强的一方,所以吸引电子能力强的原子一方显负电性,吸引电子能力弱的原子 方显正电性。例如,HC1分子中,C吸引电子的能力比H强,共用电子对偏向C1一方 C一方相对显负电性,H一方则相对显正电性。像这样共用电子对偏移的共价键叫做极 性共价键,简称极性键。H2O、CO)中的共价键也是极性键。 思与交流 离子化合物与共价化合物有什么区别? 通过学习有关离子键和共价键的知识,我们知道,离 子键使离子结合形成离子化合物(如NaCD);共价键使原化学键 chemical bond 子结合形成共价化合物分子(如H2O)。人们把这种使离 子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。 一般化学物质则主要由离子键或共价键结合而成。化学键的形成与原子结构有关,它 主要通过原子的价电子间的转移或共用来实现。 表面看来,化学反应不过是反应物中的原子重新组合为产物分子的一种过程,就好像 玩积木时的搭接和拆卸过程。其实,在这个过程中,包含着反应物分子内化学键的断裂和 产物分子中化学键的形成。如果用化学键的观点来解释H2与Ch2反应的过程,可以把它 想像为以下两个步骤:H2和C2中的化学键断裂(旧化学键),生成H和C;H和Cl结 合成HC,形成了H和(1之间的化学键HCl(新化学键)。 学视野 分子间作用力和氢键 我们知道在分子内相邻原子之间存在着化学键,实际上分子之间还存在一种把分子聚 集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又称范德华力①。分子间作用力比化学键弱得 多,它对物质的熔点、沸点等有影响。NH、Cl2、(O2等气体在降低温度、增大压强时 能够凝结成液态或固态,就是由于存在分子间作用力。 一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物 质的熔点、沸点也越高。例如,卤素单质,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增 大,它们的熔点、沸点也相应升高。 ①范德华(J. D, van der waals,1837-1923),荷兰物理学家。他首先研究了分子间作用力,因此,这种力也称为 范德华力。 第三节化学键23
但是,有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此沸点/C 不完全符合,如NH3、H2O和HF的沸点就反常 100 THO (如图1-11)。之所以出现这种反常现象,是因为 它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强 H 的相互作用,使它们只能在较高的温度下才能汽 HiTe 化。这种相互作用,叫做氢键。氢键比化学键弱, 但比分子间作用力强,所以,也可以把氨键看作50N 4 a ShY H AsH SnH 是一种较强的分子间作用力。分子间形成的氢键5 AHCI 会使物质的熔点和沸点升高,这是因为固体熔化100 PH Geh, 或液体汽化时必须破坏分子间的氢键,消耗较多-125 siH a 能量。 150cH 水在液态时,除以单个水分子存在,还含有几 5周期 个水分子通过氢键结合而形成的(HOn(如图1- 图1-11一些氢化物的沸点 12)。在固态水(冰)中水分子间以氢键结合成排列 规整的晶体。由于冰的结构中有空隙,造成体积 膨胀、密度减小至低于液态水的密度,所以冰会 浮在水面上。氢键在生命现象中也起着重要的作 用,如DNA的结构和生理活性都与氢键的作用有 一0……少一0,一0 关等。 图1-12水分子间的氢键 习 1.写出下列物质的电子式:①KCl ;②MgCl2 ;③Cl2 ④N2 ;⑤H2O ;⑥CH4 2.下列物质中,只含有非极性共价键的是()。 A NaOH B NaCI C. H2 D H,S 3.下列物质中,有极性共价键的是() A.单质碘 B.氯化镁 C.溴化钾D.水 4.下列关于化学键的说法中不正确的是()。 A.化学键是一种作用力 B.化学键可以使离子相结合,也可以使原子相结合 C.化学反应过程中,反应物分子内的化学键断裂,产物分子中的化学键形成 D.非极性键不是化学键 5.共价键与离子键有什么不同?请你举例说明。 6.稀有气体为什么不能形成双原子分子? 24第一章物质结构元素周期律