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文檔簡(jiǎn)介
1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第六章 分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)6.1 鍵參數(shù)6.2 價(jià)鍵理論目的要求:1了解鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等鍵參數(shù);2掌握價(jià)鍵理論;3掌握共價(jià)鍵的特點(diǎn)、類型;4了解離子鍵的特點(diǎn)。重點(diǎn)、難點(diǎn):掌握價(jià)鍵理論;掌握共價(jià)鍵的特點(diǎn)和類型。作業(yè):1. P193 2(1)、(2)2. P195 4教學(xué)內(nèi)容:6.1 鍵參數(shù)一、鍵能1鍵參數(shù)的含義:能表征化學(xué)鍵性質(zhì)的量稱為鍵參數(shù)。主要有鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等。2鍵能:(1)含義:近似為氣體分子每斷裂單位物質(zhì)的量的某鍵(6.022×1023個(gè)化學(xué)鍵)時(shí)的焓變。(2)意義:鍵能是衡量化學(xué)鍵牢固程度的鍵參數(shù),鍵能越大,鍵越牢固。思考:N2與H2(15030
2、0atm、鐵催化劑和4005000C)和F2與H2(低溫避光即可)反應(yīng)的條件為什么差別很大?(提示:從化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂與新鍵的形成方面考慮)(3)計(jì)算:雙原子分子:鍵能等于鍵解離能(D)多原子分子:鍵能等于同種鍵逐級(jí)解離能的平均值。二、鍵長(zhǎng)1含義分子內(nèi)成鍵兩原子核間的平衡距離,用Lb表示。可用分子光譜或X射線衍射方法測(cè)得。2決定因素:(1)內(nèi)因:成鍵原子的本性(2)外因:相同原子形成不同類型化學(xué)鍵時(shí)具有不同的鍵長(zhǎng)3意義: 相同原子形成不同化學(xué)鍵時(shí),鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,鍵越穩(wěn)定。三、鍵角1含義:在分子中兩個(gè)相鄰化學(xué)鍵之間的夾角??捎梅肿庸庾V和X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得。2意義: 根據(jù)分子內(nèi)全部
3、化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵角數(shù)據(jù),可確定分子的幾何構(gòu)型。列舉幾種化合物的鍵參數(shù)與幾何構(gòu)型 6.2 價(jià)鍵理論一、共價(jià)鍵1共價(jià)鍵的形成原子間由于成鍵電子的原子軌道重疊而形成的化學(xué)鍵。2價(jià)鍵理論()講授方法:結(jié)合第五章所學(xué)原子軌道的角度分布圖講解。由于原子軌道(即波函數(shù))有正負(fù)之分,所以在軌道重疊時(shí)(與波的干涉條紋明暗相間的特點(diǎn)結(jié)合)為了遵循最大重疊原理,需按一定的方向進(jìn)行結(jié)合。(1)理論基礎(chǔ) 以相鄰原子間電子相互配對(duì)為基礎(chǔ)。(2)理論要點(diǎn) A組成分子的兩個(gè)原子必須具有未成對(duì)的電子,且它們的自旋反平行,即原子中的1個(gè)未成對(duì)電子只有以自旋狀態(tài)反平行的形式與另一個(gè)原子中的1個(gè)未成對(duì)電子相遇時(shí),才有可能配對(duì)成鍵。所
4、以共價(jià)鍵的數(shù)目受未成對(duì)電子數(shù)的限制,具有飽和性。 B原子軌道相互重疊形成共價(jià)鍵時(shí),原子軌道要對(duì)稱性匹配,并滿足最大重疊的條件。即自旋方向相反的未成對(duì)電子相互接近時(shí),必須考慮其波函數(shù)的正、負(fù)號(hào),只有同號(hào)軌道(對(duì)稱性匹配)才能實(shí)行有效的重疊 C原子軌道重疊時(shí),總是沿著重疊最大的方向進(jìn)行,重疊部分越大,共價(jià)鍵越牢固,這就是原子軌道的最大重疊條件。除s軌道外,其它軌道都有一定的空間取向,所以共價(jià)鍵具有方向性。3共價(jià)鍵的類型(1)按照鍵的極性分:A極性共價(jià)鍵:得失電子能力不同的原子間形成的共價(jià)鍵具有極性稱極性共價(jià)鍵。又分為強(qiáng)極性鍵(原子得失電子能力相差相對(duì)較大時(shí))和弱極性鍵(原子得失電子能力相差相對(duì)較小
5、時(shí))。B非極性共價(jià)鍵: 得失電子能力相同的同種原子間形成的共價(jià)鍵。(2)根據(jù)原子軌道重疊部分具有的對(duì)稱性分:A鍵:原子軌道沿兩核連線方向以“頭碰頭”的方式進(jìn)行重疊,軌道重疊部分沿著鍵軸(兩核連線)呈圓柱形對(duì)稱。如s軌道之間的重疊,Px軌道之間的重疊等。形成鍵的電子稱為電子。B鍵:原子軌道沿兩核連線方向以“肩并肩”的方式進(jìn)行重疊,重疊的部分對(duì)于通過鍵軸的一個(gè)平面具有鏡面反對(duì)稱(形狀相同,符號(hào)相反)。形成鍵的電子稱為電子。 特點(diǎn):共價(jià)單鍵一般是鍵,在共價(jià)三鍵和雙鍵中,除鍵外,還有鍵。一般地,鍵沒有鍵牢固,比較容易斷裂,因?yàn)殒I不像鍵那樣集中在兩核的連線上,原子核對(duì)電子的吸引力較小,鍵中電子運(yùn)動(dòng)的自由
6、性較大,故含雙鍵或三鍵的化合物比較容易參加化學(xué)反應(yīng)。C鍵: 凡是一個(gè)原子的d軌道與另一個(gè)原子相匹配的d軌道以“面對(duì)面”的方式重疊(通過鍵軸有兩個(gè)節(jié)面)。4配位共價(jià)鍵(1)含義:凡共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方面提供而形成的共價(jià)鍵稱為配位共價(jià)鍵,簡(jiǎn)稱配位鍵或配價(jià)鍵。(以CO分子為例講解)(2)形成條件(): A一個(gè)原子其價(jià)層有未共用的電子對(duì),即孤電子對(duì); B另一個(gè)原子其價(jià)層有空軌道。(3)存在: 分子內(nèi)、分子間、離子間及分子與離子間。二、離子鍵1離子鍵(1)含義: 電負(fù)性較小的活潑金屬與電負(fù)性較大的活潑非金屬元素的原子相互接近時(shí),前者易失去電子變成正離子,后者易得到電子變成負(fù)離子,正、負(fù)離子由于靜電引
7、力易結(jié)合在一起形成化合物。這種由正、負(fù)離子之間的靜電引力形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。(2)性質(zhì): 無方向性和飽和性。2鍵型過渡(1)鍵型的決定因素: 兩原子吸引電子能力差別的大小,即電負(fù)性數(shù)值差值。(2)鍵型過渡:A從離子鍵到非極性共價(jià)鍵(從共價(jià)鍵方面),可以看作:強(qiáng)極性共價(jià)鍵(離子鍵) 弱極性共價(jià)鍵 非極性共價(jià)鍵 B從離子鍵到共價(jià)鍵(從鍵型過渡方面),可以看作: 離子鍵(100%離子鍵成分) 強(qiáng)極性共價(jià)鍵(含有部分離子鍵成分) 弱極性共價(jià)鍵(含有很小部分離子鍵成分) 非極性共價(jià)鍵(不含離子鍵,只有共價(jià)鍵成分) 6.3 分子的幾何構(gòu)型6.4 分子軌道理論目的要求:1掌握雜化軌道理論;2掌握幾種典型
8、的雜化軌道類型;3會(huì)用雜化軌道理論解釋分子的空間構(gòu)型;4了解分子軌道理論的要點(diǎn);5掌握分子軌道的類型并會(huì)用該理論解釋推測(cè)分子的存在。重點(diǎn)、難點(diǎn): 重點(diǎn)掌握幾種典型的雜化軌道類型和幾種有代表意義的分子的空間構(gòu)型的理論解釋;掌握物質(zhì)能否存在的推斷方法。作業(yè):1P188 42P190 83網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作業(yè):P193 4 教學(xué)內(nèi)容: 6.3分子的幾何構(gòu)型一、價(jià)鍵理論的局限性難以解釋一般多原子分子的價(jià)鍵形成和幾何構(gòu)型問題。二、雜化軌道理論與第五章中講授的原子軌道數(shù)目及原子核外電子的排布規(guī)律相結(jié)合進(jìn)行1931年美國(guó)化學(xué)家鮑林在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上首先提出,1953年我國(guó)化學(xué)家唐敖慶等對(duì)雜化軌道理論進(jìn)行了豐富。1理
9、論要點(diǎn):(1)某原子成鍵時(shí),在鍵合原子的作用下,價(jià)層中若干個(gè)能級(jí)相近的原子軌道有可能改變?cè)械臓顟B(tài),“混雜”起來并重新組合成一組利于成鍵的新軌道(即雜化軌道),這一過程稱為原子軌道的雜化。(2)同一原子中能級(jí)相近的n個(gè)原子軌道,組合后只能得到n個(gè)雜化軌道。(3)雜化軌道比原來未雜化的軌道成鍵能力強(qiáng),形成的化學(xué)鍵鍵能大,使形成的分子更穩(wěn)定。2雜化類型與分子幾何構(gòu)型()(1)sp雜化含義: 同一原子內(nèi)由一個(gè)ns軌道和一個(gè)np軌道發(fā)生的雜化,稱為sp雜化。雜化后組成的軌道稱為sp雜化軌道。形成軌道: 只能形成兩個(gè)能量等同的sp雜化軌道分子幾何構(gòu)型: 直線型分子,鍵角為1800。實(shí)例: ClBeCl,
10、兩個(gè)鍵BeCl的鍵長(zhǎng)和鍵能都相等(2)sp2雜化含義:同一原子內(nèi)由一個(gè)ns軌道和兩個(gè)np軌道發(fā)生的雜化,稱為sp2雜化。雜化后組成的軌道稱為sp2雜化軌道。形成軌道: 只能形成三個(gè)能量等同的sp2雜化軌道。其中每個(gè)雜化軌道都含有1/3s軌道和2/3p軌道的成分分子幾何構(gòu)型: 平面三角形分子,鍵角為1200。實(shí)例: BF3分子(3)sp3等性雜化含義:同一原子內(nèi)由一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道發(fā)生的雜化,稱為sp3雜化。雜化后組成的軌道稱為sp3雜化軌道。形成軌道: 形成四個(gè)能量等同的sp3雜化軌道。其中每個(gè)雜化軌道都含有1/4s軌道和3/4p軌道的成分分子幾何構(gòu)型: 正四面體型分子,鍵角為。實(shí)例:
11、 CH4分子。(4)sp3不等性雜化含義:同一原子內(nèi)由一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道發(fā)生的不等性雜化,稱為sp3不等性雜化。雜化后組成的軌道稱為sp3雜化軌道。形成軌道: 形成含一個(gè)電子的sp3雜化軌道和有孤對(duì)電子的軌道。所以這四個(gè)軌道不完全等同。故稱為不等性雜化。分子幾何構(gòu)型: 氨分子類型的為三角錐型(此類分子中心原子在雜化時(shí)只有一對(duì)孤對(duì)電子),水分子類型的為V型(此類分子中心原子在雜化時(shí)有兩對(duì)孤對(duì)電子)。實(shí)例: 氨分子、水分子。此部分內(nèi)容是本章重點(diǎn),要求學(xué)生掌握雜化類型并能用理論解釋代表分子的幾何構(gòu)型 6.4 分子軌道理論 (強(qiáng)調(diào)分子的整體性) 列舉實(shí)例從價(jià)鍵理論的局限性,說明分子軌道理論產(chǎn)生
12、的必要性。一、分子軌道的基本概念分子軌道理論把組成分子的各原子核(在分子中各有一定的平衡位置)作為分子的骨架,所有電子按照相同的原理和規(guī)則分布在骨架附近的若干個(gè)分子軌道內(nèi),每個(gè)分子軌道內(nèi)最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子,每個(gè)分子軌道都有各自相應(yīng)的能量,電子填充等價(jià)分子軌道時(shí),將盡先單個(gè)地分別占據(jù)不同的等價(jià)分子軌道,且自旋平行。電子進(jìn)入分子軌道后,若體系總能量有所降低,即能成鍵。二、分子軌道的形成1組成:由組成分子的各原子軌道組合而成。分子軌道總數(shù)等于組成分子的各原子軌道數(shù)目的總和。2特點(diǎn): 當(dāng)原子形成分子后,電子不再局限于個(gè)別原子的原子軌道,而是從屬于整個(gè)分子的分子軌道。3類型:(1)s-s
13、原子軌道的組合 1個(gè)原子的ns原子軌道與另一個(gè)原子的ns原子軌道組合成兩個(gè)分子軌道。一個(gè)是反鍵分子軌道,一個(gè)是成鍵分子軌道。以H2分子為例講解s-s原子軌道組合成的分子軌道的形成及電子的排布。并寫出分子軌道的表示方法。(2)p-p原子軌道的組合 一個(gè)原子的p軌道與另一個(gè)原子的p軌道組合成分子軌道,可以有“頭碰頭”和“肩并肩”兩種方式。根據(jù)p軌道的空間伸展方向不同,當(dāng)不同的p原子軌道形成分子軌道時(shí)可形成對(duì)應(yīng)的成鍵分子軌道和反鍵分子軌道或成鍵分子軌道和反鍵分子軌道,電子填充在能量較低的成鍵分子軌道內(nèi)。三、分子軌道的能量1能量的確定 通過光譜實(shí)驗(yàn)確定2軌道能級(jí)的順序結(jié)合原子核外電子排布時(shí)原子軌道的能
14、級(jí)類比講解。四分子軌道理論的應(yīng)用1.推測(cè)分子的存在和闡明分子的結(jié)構(gòu)(1)H2+分子離子(形成單電子鍵)與Li2分子(形成單鍵):(2)Be2分子與Ne2分子:由于體系的能量沒有降低,所以推測(cè)它們不存在。(3)He2分子與He2+分子離子(三電子鍵): 由于He2分子體系的能量沒有降低,推測(cè)它不存在;而He2+分子離子的能量降低了,所以它是可以存在的。2.描述分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性3.預(yù)言分子的順磁性與反磁性以氧氣分子為例講解分子軌道理論在此方面的應(yīng)用。強(qiáng)調(diào)掌握氧氣分子的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式。6.5 分子間力和氫鍵目的要求:1了解分子的極性和變形性;2掌握分子間力的類型及存在;3了解氫鍵的形成、存在及類型。重點(diǎn)
15、、難點(diǎn):掌握分子間力的類型及存在。作業(yè):1. P191 152. 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)作業(yè)(思考題) 6.5 分子間力和氫鍵一、分子的極性和變形性1分子的極性(1)非極性分子: 在分子中,正、負(fù)電荷各有一個(gè)“電荷中心”。正、負(fù)電荷的中心重合的分子,稱為非極性分子。(2)極性分子 在分子中,正、負(fù)電荷中心不重合的分子稱為極性分子。(3)電偶極矩:正、負(fù)電荷中心所帶電量q與兩中心距離d的乘積,稱為電偶極矩。它表示分子極性的大小。電偶極矩越大,分子的極性越大,電偶極矩為0的分子為非極性分子。(4)分子的極性與鍵的關(guān)系:在多原子分子中,分子的極性與鍵的極性往往不一致。如CH4中有四個(gè)極性鍵,但分子本身是非極性
16、分子。在雙原子分子中,分子的極性與鍵的極性一致。如HCl中只有一個(gè)極性鍵,此分子為極性分子,H2分子中只有一個(gè)非極性鍵,此分子為非極性分子。2分子的變形性(1)誘導(dǎo)偶極(誘導(dǎo))含義:非極性分子在外電場(chǎng)作用下,原來重合的正、負(fù)電荷中心彼此分離,分子出現(xiàn)了偶極,稱為誘導(dǎo)偶極。電場(chǎng)越強(qiáng),分子的變形越顯著,誘導(dǎo)偶極越大。計(jì)算公式:誘導(dǎo)=.E分子的誘導(dǎo)極化率,值越大,分子的變形性也越大,是由分子的本性決定的。(2)固有偶極含義:極性分子本身存在的偶極稱為固有偶極或永久偶極。定向極化:在外電場(chǎng)作用下,極性分子的正極一端轉(zhuǎn)向負(fù)電荷,負(fù)極一端轉(zhuǎn)向正電荷,即都順著電場(chǎng)的方向整齊地排列,這一過程叫分子的定向極化。
17、并進(jìn)一步產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。(3)瞬間偶極當(dāng)非極性分子相互靠近時(shí),由于電子、原子核的不停運(yùn)動(dòng),正、負(fù)電荷中心不能總是保持重合,即發(fā)生分離,這時(shí)產(chǎn)生的偶極稱為瞬間偶極。二、分子間的相互作用力1分子間力的種類(1)色散力:由瞬間偶極之間的異極相吸而產(chǎn)生的分子間作用力。與分子的變形性有關(guān),分子的極化率越大,色散力也越強(qiáng)。(2)取向力:由固有偶極之間的作用產(chǎn)生的分子間力。與溫度和分子的極性強(qiáng)弱有關(guān),溫度越高,取向力越弱;分子的極性越大,取向力越強(qiáng)。(3)誘導(dǎo)力:誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間產(chǎn)生的分子間力。與分子的極性強(qiáng)弱和非極性分子的變形性有關(guān),極性分子的極性越大,非極性分子的極化率越大,誘導(dǎo)力也越強(qiáng)。2分子間力
18、的存在():非極性分子與非極性分子之間只存在色散力,極性分子之間存在色散力、誘導(dǎo)力和取向力,極性分子與非極性分子之間存在色散力和誘導(dǎo)力。3分子間力的特點(diǎn)(1)它是存在于分子間的一種電性作用力(2)它是短程力,當(dāng)分子間距離為分子本身直徑的45倍時(shí),作用力就可忽略不計(jì)。(3)它的作用能一般為幾到幾十千焦每摩,但對(duì)共價(jià)型分子的物理性質(zhì)影響很大。(4)它一般沒有方向性和飽和性(5)三種力的相對(duì)大小一般是:色散力取向力誘導(dǎo)力4分子間力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)液態(tài)物質(zhì)分子間力越大,汽化熱越大,沸點(diǎn)越高;(2)固態(tài)物質(zhì)分子間力越大,熔化熱越大,熔點(diǎn)越高;(3)結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔點(diǎn)、沸
19、點(diǎn)就越高;(4)相對(duì)分子質(zhì)量相等或近似而體積大的分子,有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn);(5)溶質(zhì)或溶劑的極化率越大,分子變形性和分子間力越大,溶解度越大;(6)分子極性小的物質(zhì)一般硬度不大,含有極性基團(tuán)的物質(zhì)一般具有一定的硬度。三、氫鍵1氫鍵的形成()氫原子與電負(fù)性大的X原子(如F、O、N等原子)以極性共價(jià)鍵相結(jié)合的同時(shí),還能吸引另一個(gè)電負(fù)性較大而半徑又較小的Y原子,其中X原子與Y原子可以相同也可以不同。這種靜電吸引作用力稱為氫鍵。通式為:XHY氫鍵既具有方向性也具有飽和性(?)2氫鍵的強(qiáng)度一般都在42KJ.mol-1以下,與分子間力更為接近。3氫鍵形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)熔、沸點(diǎn):有氫鍵存在時(shí),物質(zhì)的
20、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比同系物中沒有氫鍵的物質(zhì)要高;(2)溶解度:在極性溶劑中,當(dāng)溶質(zhì)與溶劑間形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解度增大;(3)粘度:分子間有氫鍵的物質(zhì),一般粘度較大;(4)密度:液體分子間存在氫鍵,會(huì)產(chǎn)生締合現(xiàn)象,從而使物質(zhì)的密度增大。思考題:1. 在鹵化氫中,各物質(zhì)的熔點(diǎn)如下:HF(-83.10C)、HCl(-114.80C)、HBr(-88.50C)、HI(-50.80C),解釋原因。為什么NH3在水中的溶解度較大,而PH3只微溶于第七章 固體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)7.1 晶體和非晶體7.2 離子晶體及其性質(zhì)7.3 原子晶體和分子晶體7.4 金屬晶體目的要求:1了解晶體和非晶體的特征2掌握離子晶體及其性質(zhì)3
21、掌握原子晶體、分子晶體、金屬晶體及其性質(zhì)4會(huì)用所學(xué)理論解釋某些物質(zhì)的性質(zhì)。重點(diǎn)、難點(diǎn):重點(diǎn)掌握幾種晶體類型的性質(zhì)作業(yè):1. P221 42. P222 63.網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作業(yè)第七章 固體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)7.1 晶體和非晶體通過列舉實(shí)例來比較晶體和非晶體的性質(zhì)一、晶體的特征1有一定的幾何外形 晶體都有一定的幾何外形而非晶體則沒有,故非晶體又被稱為無定形體。2有固定的熔點(diǎn) 晶體在熔解時(shí)有固定的溫度,即晶體從開始熔解到完全熔解整個(gè)過程溫度不變,熔解完全后溫度才繼續(xù)升高;而非晶體不同,在整個(gè)過程中溫度一直在升高。3各項(xiàng)異性 一塊晶體的某些性質(zhì),如光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度等,從晶體的不同方向測(cè)定
22、時(shí),往往是不同的,稱為各向異性。而非晶體是各向同性的。造成這種現(xiàn)象的原因是:晶體內(nèi)部的排列是有次序、有規(guī)律的,而這種規(guī)律性在不同的方向上往往是不同的,從而造成晶體的各向異性;而非晶體內(nèi)部的排列是無次序的、不規(guī)律的。二、晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1晶格(1)結(jié)點(diǎn)與空間點(diǎn)陣:晶體中規(guī)則排列的微粒抽象為幾何學(xué)中的點(diǎn),稱為結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)的總和稱為空間點(diǎn)陣。(2)晶格:沿著一定的方向按某種規(guī)則把結(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來,可以得到描述各種晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的幾何圖形晶體的空間格子,稱為晶格。(3)立方晶格:具有最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),有三種類型:簡(jiǎn)單立方晶格、面心立方晶格、體心立方晶格。2晶胞:在晶格中,能表現(xiàn)出其結(jié)構(gòu)的一切特征的最小部分稱為晶胞。
23、三、單晶體和多晶體1單晶體:由一個(gè)晶核各向均勻生長(zhǎng)而成的晶體,晶體內(nèi)部的粒子基本上按照某種規(guī)律整齊排列。單晶體各向異性。2多晶體:由很多單晶顆粒雜亂地聚結(jié)而成的晶體。多晶體表現(xiàn)為各向同性。3晶體的分類:按晶格結(jié)點(diǎn)上粒子種類和粒子間作用力不同,晶體分為離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。 7.27.4 晶體類型的比較()通過列表比較各種晶體類型的性質(zhì),通過講解,學(xué)生應(yīng)掌握各種晶體的性質(zhì),能用所學(xué)理論解釋一些具體晶體的性質(zhì)。一、晶體類型 性質(zhì)晶體類型結(jié)點(diǎn)微粒粒子間作用力及其性質(zhì)晶體性質(zhì)代表物質(zhì)離子晶體陰、陽(yáng)離子離子鍵(陰陽(yáng)離子間的靜電引力)(無方向性和飽和性)一般有較高的熔點(diǎn)和較大的硬度,延展
24、性差,通常較脆。NaCl、CsCl、ZnS等原子晶體原子共價(jià)鍵(有方向性和飽和性)熔點(diǎn)高、硬度大。金剛石、金剛砂等 性質(zhì)晶體類型結(jié)點(diǎn)微粒粒子間作用力性質(zhì)代表物質(zhì)分子晶體分子分子間力(包括氫鍵)(氫鍵有方向性和飽和性)熔點(diǎn)低,硬度小,易揮發(fā),不導(dǎo)電。干冰、稀有氣體等金屬晶體金屬原子、金屬陽(yáng)離子金屬鍵(金屬原子間的作用力)(無方向性和飽和性)有金屬光澤,有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,熔點(diǎn)、硬度相差較大。Na、Hg等二、金屬鍵的能帶理論1金屬晶體塊的大分子概念任何一塊金屬晶體看作一個(gè)大分子,用分子軌道理論描述金屬晶體內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在金屬晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上,金屬原子的原子核構(gòu)成一個(gè)聯(lián)合核勢(shì)能,電子
25、填充在核勢(shì)能的分子軌道內(nèi),價(jià)電子以離域電子的形式存在。2能帶的概念由n條能級(jí)相同的原子軌道組成能量幾乎連續(xù)的n條分子軌道總稱能帶。3能帶的種類(1)滿帶:若參加組合的原子軌道完全被電子充滿,則組合的分子軌道群也必然完全被電子充滿,充滿電子的低能量能帶稱為滿帶。(2)導(dǎo)帶:參加組合的原子軌道如未充滿電子,則形成的能帶也是未充滿的,還有空的分子軌道存在。在這種能帶上的電子只要吸收微小的能量躍遷到帶內(nèi)能量稍高的空軌道上運(yùn)動(dòng),從而使金屬有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。未充滿電子的高能量能帶叫導(dǎo)帶。(3)禁帶:相鄰能帶之間的間隙稱帶隙,電子不能停留在帶隙中,帶隙是電子的禁區(qū),稱為禁帶。4能帶的重疊5能帶理論對(duì)金屬性質(zhì)的
26、解釋()(1)導(dǎo)電性:在外加電場(chǎng)作用下,金屬導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)帶中的電子在能帶中做定向運(yùn)動(dòng),形成電流。(2)金屬光澤:光照時(shí)導(dǎo)帶中的電子可以吸收光能躍遷到能量較高的能帶上,當(dāng)電子躍回時(shí)把吸收的能量又發(fā)射出來,使金屬具有光澤。(3)導(dǎo)熱性:局部加熱時(shí),電子運(yùn)動(dòng)和核的震動(dòng)可以傳熱,因而具有導(dǎo)熱性。(4)延展性:受機(jī)械力作用時(shí),原子在導(dǎo)帶中自由電子的潤(rùn)滑下可以相互滑動(dòng),而能帶并不因此被破壞。(5)溫度對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體導(dǎo)電性的影響():導(dǎo)體在溫度升高時(shí),由于禁帶較寬,不但不能使?jié)M帶中的電子躍入導(dǎo)帶,以增加電子的數(shù)目,反而由于金屬原子與金屬陽(yáng)離子振動(dòng)的加劇,使導(dǎo)帶中自由電子的流動(dòng)受阻,導(dǎo)電性減弱。絕緣體由于
27、禁帶較寬,溫度升高時(shí),滿帶的電子很難越過禁帶而躍入導(dǎo)帶上,因而溫度升高不能使絕緣體導(dǎo)電。半導(dǎo)體由于禁帶較窄,在溫度升高時(shí),滿帶中的電子很容易被激發(fā),越過禁帶躍遷到導(dǎo)帶上,從而增強(qiáng)了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。7.5 混合型晶體和晶體的缺陷7.6 離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響目的要求:1了解混合型晶體及特點(diǎn);2了解實(shí)際晶體的缺陷類型及影響;3了解離子極化的概念,掌握離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。重點(diǎn)、難點(diǎn): 重點(diǎn)掌握離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。作業(yè):1. P223 9、112.網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作業(yè)內(nèi)容:7.5 混合型晶體和晶體的缺陷一、混合型晶體1含義:有一些晶體,晶體內(nèi)可能同時(shí)存在若干種不同的作用力,具有若干種晶體的結(jié)構(gòu)和
28、性質(zhì),這類晶體稱為混合型晶體。2石墨的晶體結(jié)構(gòu)()石墨晶體具有平面結(jié)構(gòu)。平面層內(nèi)的碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的碳原子以鍵結(jié)合,鍵角為1200,形成由無數(shù)個(gè)正六角形連接起來的、相互平行的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層。石墨層間結(jié)構(gòu)是由碳原子剩下的一個(gè)p電子完成的。這一電子所在的軌道與雜化軌道所處的平面垂直,這些p電子都參與形成同層碳原子之間的鍵,即形成大鍵,大鍵中的電子沿層面方向的活動(dòng)力很強(qiáng),類似金屬鍵中的自由電子,故石墨沿層面方向電導(dǎo)率大。層與層間的作用力類似于分子間力,所以層間易滑動(dòng),可作潤(rùn)滑劑。即石墨中既含有共價(jià)鍵、又有類似金屬鍵與分子間力的作用力,故石墨是混合型晶體。二、實(shí)際晶體的缺陷及其影響(一)晶
29、體缺陷的分類: 1點(diǎn)缺陷:(1)含義: 構(gòu)成晶體的微?!疤用摗痹瓉淼奈恢?,使晶格中出現(xiàn)空缺,或者從晶格中脫落的粒子可進(jìn)入晶格的空隙,形成間隙粒子,或者晶格中某些位置被雜質(zhì)原子所取代,使具有規(guī)整的晶體出現(xiàn)了無序的排列,這些缺陷都屬于點(diǎn)缺陷。(2)分類: 空穴缺陷: 晶體中某些晶格結(jié)點(diǎn)位置上缺少粒子,使晶體內(nèi)出現(xiàn)空穴。 置換缺陷: 晶體內(nèi)組成晶體的某些粒子被少量別的粒子取代所造成的晶體缺陷。 間充(或填隙)缺陷: 晶體內(nèi)組成晶體粒子的空隙位置被外來粒子所填充。2線缺陷:在晶體中出現(xiàn)線狀位置的缺陷或錯(cuò)亂的現(xiàn)象。又稱位錯(cuò)。3面缺陷:晶體中缺少一層粒子而形成的“層錯(cuò)”現(xiàn)象。4體缺陷:指完整的晶體結(jié)構(gòu)中存
30、在著空洞或包裹物。(二)晶體缺陷對(duì)晶體性質(zhì)的影響1.對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、韌性、脆性等的影響 使晶體的機(jī)械強(qiáng)度降低,對(duì)晶體的韌性、脆性等也會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。2.導(dǎo)電性 離子晶體的缺陷可提高其電導(dǎo)率;金屬晶體的缺陷使其電阻率增大,導(dǎo)電性能降低;半導(dǎo)體材料的缺陷會(huì)增加其電導(dǎo)率。三、實(shí)際晶體的鍵型變異1含義:實(shí)際晶體中,晶體各結(jié)點(diǎn)粒子間的結(jié)合力多數(shù)都是離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵或分子間力中的兩種或兩種以上的組合,即為混合鍵型或過渡鍵。鍵型過渡現(xiàn)象又稱鍵型變異。2物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性: P210 圖7.157.6 離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響一、離子的電子構(gòu)型1簡(jiǎn)單陰離子:ns2np6的8電子構(gòu)型2簡(jiǎn)單陽(yáng)離子:情況較復(fù)雜。
31、有2電子構(gòu)型、8電子構(gòu)型和其它類型。二、離子極化1含義:在外電場(chǎng)作用下,離子的原子核受到正電場(chǎng)的排斥和負(fù)電場(chǎng)的吸引,而電子則受到正電場(chǎng)的吸引和負(fù)電場(chǎng)的排斥,因此離子就會(huì)發(fā)生變形而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,這一過程稱為離子極化。2存在:離子晶體3影響因素:(1)離子的極化力 離子的極化力與離子的電荷、離子的半徑及離子的電子構(gòu)型等因素有關(guān)。離子的電荷越多、半徑越小,極化力越強(qiáng)。當(dāng)電荷數(shù)與半徑形似時(shí),離子的電子構(gòu)型對(duì)離子極化力起決定作用。(2)離子的變形性主要決定于離子半徑的大小,一般半徑越大,變形性越大。電子構(gòu)型相同的離子,陰離子比陽(yáng)離子的變形性大。離子電荷相同、離子半徑相近時(shí),離子的電子構(gòu)型對(duì)離子的變形性起
32、決定作用。非稀有氣體構(gòu)型的離子比稀有氣體構(gòu)型的離子變形大得多。(如Cu+與Na+)(3)離子變形性的表示:離子極化率 :=/E誘導(dǎo)偶極距; E電場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)。(4)離子變形性的規(guī)律:最容易變形的是體積大的陰離子和18及(18+2)電子構(gòu)型、少電荷的陽(yáng)離子;最不容易變形的是半徑小、電荷數(shù)多的稀有氣體構(gòu)型的陽(yáng)離子。4離子極化的規(guī)律(1)陰離子半徑相同時(shí),陽(yáng)離子的電荷越多,陰離子越容易被極化,產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越大;(2)陽(yáng)離子的電荷相同時(shí),陽(yáng)離子越大,陰離子被極化程度越小,產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越?。唬?)陽(yáng)離子的電荷相同、大小相近時(shí),陰離子越大,越容易被極化,產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越大。5離子的附加極化作用當(dāng)陽(yáng)離子與陰
33、離子一樣,也容易發(fā)生變形時(shí),除要考慮陽(yáng)離子對(duì)陰離子的極化作用外,還要考慮陰離子對(duì)陽(yáng)離子的極化,陰離子被極化產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極反過來誘導(dǎo)變形性大的非稀有氣體型陽(yáng)離子,使陽(yáng)離子也發(fā)生變形,陽(yáng)離子產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極會(huì)加強(qiáng)陽(yáng)離子對(duì)陰離子的極化能力,使陰離子誘導(dǎo)偶極增大,此為附加極化作用。三、離子極化對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響1.離子極化對(duì)鍵型的影響2.離子極化對(duì)晶體構(gòu)型的影響解釋為什么Cu+與Na+的半徑相近、電荷數(shù)相同,但CuCl與NaCl性質(zhì)卻差別很大?第八章 配位化合物8.1 配合物的基本概念8.2 配合物的化學(xué)鍵理論目標(biāo)1了解配合物的組成;2掌握價(jià)鍵理論重點(diǎn)、難點(diǎn):重點(diǎn)是掌握配合物的價(jià)鍵理論作業(yè):1. P
34、246 2、3內(nèi)容:第八章 配位化合物8.1 配合物的基本概念一、配合物的組成1簡(jiǎn)單配合物以Cu(NH3)4SO4和H2PtCl6為例,金屬離子Cu2+與Pt4+為中心離子(又稱配離子的形成體),在它周圍直接配位著一些中性分子或負(fù)離子,叫做配位體(簡(jiǎn)稱配體),如NH3,Cl-;能提供配位體的物質(zhì)稱配位劑;在配位體中與中心離子直接結(jié)合的原子叫配位原子,如N原子和Cl原子;與中心離子直接相結(jié)合的配位原子的總數(shù)稱為配位數(shù);一個(gè)配位體只提供一個(gè)配位原子的配位體稱為單齒配體,由形成體結(jié)合一定數(shù)目的配體所形成的結(jié)構(gòu)單元稱為配位個(gè)體,如Cu(NH3)42+;凡含有配位個(gè)體的物質(zhì)統(tǒng)稱為配合物。2特殊配合物每個(gè)
35、配體中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上配位原子的配位體稱為多齒配體;能提供多齒配體的物質(zhì)稱為螯合劑,如乙二胺四乙酸(EDTA);由多齒配體形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)配離子稱為螯合離子,含有螯合離子的配合物稱為螯合物。3配位數(shù)的影響因素(1)形成體和配體的性質(zhì):中心離子正電荷越多,配位數(shù)越大,中心離子對(duì)配體的吸引力越強(qiáng),容易形成高配位;中心離子半徑較大時(shí),周圍可容納較多的配體,容易形成高配位;配體的負(fù)電荷越多,配體間的斥力增大,配位數(shù)越??;配體的半徑越大時(shí),中心離子周圍可容納的配體減少,配位數(shù)減小。(2)配體濃度和反應(yīng)溫度:配體濃度越大,越易形成高配位配合物;由于配合物的形成過程是放熱過程,所以溫度越高,越不易形成高配位
36、配合物。4配離子的電荷形成體和配體電荷的代數(shù)和即為配離子的電荷。二、配合物的化學(xué)式及命名1書寫配合物的化學(xué)式應(yīng)遵循的原則(1)含配離子的配合物,陽(yáng)離子寫在前,陰離子寫在后。(2)配位個(gè)體的化學(xué)式,先列出形成體的元素符號(hào),再依次列出陰離子和中性配體;無機(jī)配體列在前面,有機(jī)配體列在后面,將整個(gè)配位個(gè)體的化學(xué)式括在方括號(hào)內(nèi)。在括號(hào)內(nèi)同類配體的次序,以配位原子元素符號(hào)的英文字母次序?yàn)闇?zhǔn)。2配合物的命名原則:(1)配體名稱列在形成體名稱之前。不同配體間以“.”隔開,在最后一個(gè)配體之后綴以“合”字。(2)同類配體的名稱按配位原子元素符號(hào)的英文字母順序排列。(3)配體個(gè)數(shù)用倍數(shù)詞頭二、三、四等數(shù)字表示,形成
37、體的氧化數(shù)用帶括弧的羅馬數(shù)字表示。 如:KPtCl5(NH3) 五氯.一氨合鉑()酸鉀 Cu(NH3)4SO4 硫酸四氨合銅()8.2 配合物的價(jià)鍵理論一、價(jià)鍵理論1價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)()(1)中心離子(或原子)有空的價(jià)電子軌道可接受由配位體的配位原子提供的孤對(duì)電子而形成配位鍵。一般配合物的中心離子都位于周期表d區(qū)及ds區(qū)的副族元素,最常見的是第族及第、第副族元素的離子。(2)中心離子所提供的空軌道在與配位原子成鍵時(shí)必須經(jīng)雜化,形成數(shù)目相等的雜化軌道。這些雜化軌道的能量相同,而且有一定的方向性。它們分別和配位原子的孤對(duì)電子軌道在一定方向上彼此接近,發(fā)生最大的重疊而形成配位鍵,這樣就形成了各種不
38、同的配位數(shù)和不同構(gòu)型的配合物。見P229表8.4(雜化軌道類型與配位個(gè)體的幾何構(gòu)型)(3)中心離子的空軌道雜化時(shí),若有次外層d軌道參加,則形成的配合物屬內(nèi)軌型;若均為最外層軌道參加雜化,則形成的配合物屬外軌型。2配合物的幾何構(gòu)型和配位鍵(1)幾何構(gòu)型由于形成體的雜化軌道有一定的方向性,所以使形成的配合物具有一定的幾何構(gòu)型,構(gòu)型由雜化類型決定。如:FeF63- Fe3+采用sp3d2雜化與六個(gè)F-結(jié)合,形成正八面體形結(jié)構(gòu) Fe(CN)63-采用d2sp3雜化與六個(gè)(CN)-結(jié)合,形成正八面體形結(jié)構(gòu)。(2)配合物中配位鍵的類型外軌型:形成體以最外層軌道雜化成鍵的,形成的配鍵稱為外軌配鍵,對(duì)應(yīng)的配合
39、物稱為外軌型配合物。內(nèi)軌型:形成體在成鍵時(shí)使用了次外層軌道雜化成鍵的,所成的配鍵稱為內(nèi)軌配鍵,對(duì)應(yīng)的配合物稱為內(nèi)軌型配合物。(3)形成鍵型的影響因素:配合物是內(nèi)軌型還是外軌型,主要取決于中心離子的電子構(gòu)型、離子所帶的電荷和配位原子的電負(fù)性大小。中心離子的電子構(gòu)型d10構(gòu)型的離子,只能形成外軌型;d8構(gòu)型的離子,大多形成內(nèi)軌型;d4d7構(gòu)型的離子既可形成內(nèi)軌型,又可形成外軌型。中心離子的電荷數(shù):中心離子的電荷增多有利于形成內(nèi)軌型配合物配位原子的電負(fù)性:電負(fù)性大的原子不易提供孤電子對(duì),作為配位原子時(shí),形成外軌型。3配合物的穩(wěn)定性、磁性與鍵型的關(guān)系(1)穩(wěn)定性:對(duì)于相同的中心離子,一般內(nèi)軌型由于其能
40、量比外軌型低,所以比外軌型穩(wěn)定。(2)磁性:物質(zhì)的磁性與組成物質(zhì)的原子、分子或離子中電子的自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)。物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱(用磁矩表示)與物質(zhì)內(nèi)部未成對(duì)的電子數(shù)(用n表示)的多少有關(guān)。其定量計(jì)算式是: =n(n+2)1/2其中,的單位為波爾磁子,符號(hào)為B.M.以Fe3+形成的兩種配合物FeF63-和Fe(CN)63-為例解釋4價(jià)鍵理論的局限性(1)不能定量地說明配合物的某性性質(zhì)。如配離子的吸收光譜和特征光譜等。(2)對(duì)中心離子的電子構(gòu)型除d10、d8、d4d7構(gòu)型以外的離子無法確定其配合物類型。8.3 配合物在水中的穩(wěn)定性8.4 配合物的類型8.5 配位化學(xué)的應(yīng)用目的要求:1了解配位平衡及平衡常數(shù)
41、2了解配合物的類型3了解配位化學(xué)的應(yīng)用重點(diǎn)、難點(diǎn): 重點(diǎn)掌握配位平衡的平衡常數(shù)。作業(yè):1. P246 112. P248 12內(nèi)容: 8.3 配合物在水溶液中的穩(wěn)定性一、配位平衡及其平衡常數(shù)1解離常數(shù)(或不穩(wěn)定常數(shù))Kdo:配離子的解離常數(shù),是配離子不穩(wěn)定性的量度,對(duì)相同配位數(shù)的配離子,Kdo越大,表示配離子越不穩(wěn)定,即越易解離。又稱為K不穩(wěn)o2穩(wěn)定常數(shù)Kfo:配離子穩(wěn)定性的量度,值越大,表示配離子在水中越穩(wěn)定,又稱配離子的穩(wěn)定常數(shù),即K穩(wěn)o3Kdo與Kfo的關(guān)系:Kdo=1/Kfo Cu2+ + NH3 Cu(NH3)2+ K10 Kd40 Cu(NH3)2+ + NH3 Cu(NH3)22
42、+ K20 Kd30 Cu(NH3) 22+ + NH3 Cu(NH3)32+ K30 Kd20 Cu(NH3) 32+ + NH3 Cu(NH3)42+ K40 Kd104逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)(或分步穩(wěn)定常數(shù)):配離子的生成是分多步進(jìn)行的,每一步的穩(wěn)定常數(shù)稱為逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)。5多配體配離子的穩(wěn)定常數(shù)(或累積穩(wěn)定常數(shù)):多配體配離子的穩(wěn)定常數(shù)等于逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)的乘積。多重平衡規(guī)則二、配離子穩(wěn)定常數(shù)的應(yīng)用1計(jì)算配合物溶液中有關(guān)離子的濃度 根據(jù)配合物的配位平衡反應(yīng)及配離子的穩(wěn)定常數(shù)進(jìn)行計(jì)算。2計(jì)算配離子與沉淀之間轉(zhuǎn)化的可能性 利用溶度積規(guī)則進(jìn)行計(jì)算,然后判斷3計(jì)算配離子之間轉(zhuǎn)化的可能性 配離子易從不穩(wěn)定狀態(tài)向
43、更穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。4計(jì)算配離子的電極電勢(shì) 氧化還原電對(duì)的電極電勢(shì)會(huì)隨著配合物的形成有所改變,從而改變相關(guān)物質(zhì)的氧化還原性。此處可結(jié)合上冊(cè)中所學(xué)化學(xué)平衡及電化學(xué)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行講解,著重結(jié)合實(shí)例給學(xué)生講清思路,而不必局限于具體解題過程。8.4 幾種典型的配合物此處講解時(shí)可用列舉實(shí)例的方法,這樣可使配合物的結(jié)構(gòu)更具體形象,單純講理論不易理解。1簡(jiǎn)單配合物又稱維爾納型配合物,指由單齒配體與中心離子直接配位形成的配合物。補(bǔ)充:維爾納是瑞士蘇黎世大學(xué)名教授,首先提出"配位數(shù)"概念,建立了絡(luò)合物的配位理論。1866年12月12日,維爾納出生在法國(guó)阿爾薩斯的一個(gè)鐵匠家庭,后改為瑞士國(guó)籍。1
44、893年,他發(fā)表了"論無機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)"一文,大膽提出了劃時(shí)代的配位理論,這是無機(jī)化學(xué)和配位化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的開端。由于對(duì)配位理論的貢獻(xiàn),1913年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。2螯合物由中心離子與多齒配體結(jié)合而成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物。如EDTA與金屬離子形成的配合物。(見P240,圖8.4)螯合物的環(huán)稱為螯環(huán),螯環(huán)的形成使螯合物具有特殊的穩(wěn)定性。一般五原子環(huán)或六原子環(huán)最穩(wěn)定。3羰合物以一氧化碳為配體的配合物稱為羰合物。它在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上都是比較特殊的配合物。在羰合物中,C原子提供的孤電子對(duì)給予形成體的空軌道以形成配鍵;另一方面,CO分子以空的(2p)反鍵軌道接受金屬原子d軌道上的孤電子對(duì),
45、形成反饋(dp)鍵,使M-C鍵比共價(jià)單鍵略強(qiáng)。羰合物一般是中性分子,少數(shù)是配離子。它們的組成都符合有效原子序數(shù)規(guī)則,又稱18電子規(guī)則。過渡金屬形成體傾向于與一定數(shù)目的配體結(jié)合,以使自身周圍的電子數(shù)等于同周期稀有氣體元素的電子數(shù)。羰合物熔、沸點(diǎn)一般不高,易揮發(fā),有毒,不溶于水,一般易溶于有機(jī)溶劑,可用于金屬的提純。4.配合物的形成體和配位原子在周期系中的分布(1)形成體:917、18電子構(gòu)型的離子,是最好的形成體;8電子構(gòu)型的離子,是配位能力較弱的形成體。在周期表中,左端的元素,是配位能力較弱的形成體,中部的元素,是配位能力很強(qiáng)的形成體。(2)配位原子:一般是電負(fù)性大,位于周期表右端的非金屬元素
46、。見P241 表8.148.5 配位化學(xué)的應(yīng)用1在分析化學(xué)方面(1)離子的定性鑒定通過形成有色配離子,借此鑒定相關(guān)離子。如氨與銅離子形成深藍(lán)色的四氨合銅離子,以此鑒定銅離子;丁二wu在堿性介質(zhì)中與鎳離子可形成鮮紅色的難溶二丁二wu合鎳沉淀。通過這些特征反應(yīng)的特定顏色來鑒定相關(guān)離子。(2)離子的定量測(cè)定在離子的定量測(cè)定中,配位滴定法中通常用配位劑對(duì)相關(guān)離子進(jìn)行定量測(cè)定,用的最多的配位劑是EDTA。(3)離子的分離通過在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭⑾嚓P(guān)離子分開。如在鋅離子和鋁離子的混合溶液中加入過量氨水,鋅離子會(huì)形成四氨合鋅配離子,而鋁離子會(huì)形成Al(OH)3沉淀,通過過濾即可將兩種離子有效分開。(
47、4)離子的掩蔽以石灰的測(cè)定為例講解。2在配位催化方面在有機(jī)合成中,凡利用配位反應(yīng)而產(chǎn)生的催化作用,稱為配位催化。指單體分子先與催化劑活性中心配合,接著在配位界內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。由于催化活性高,選擇性專一以及反應(yīng)條件溫和,廣泛應(yīng)用于石油化工中。3在冶金工業(yè)方面(1)高純金屬的制備主要利用金屬與一氧化碳形成易揮發(fā)的羰合物,羰合物受熱易分解為金屬與一氧化碳的性質(zhì),來制備高純度金屬。(2)貴金屬的提取如金屬金的提取,先用氰化物利用配位反應(yīng)的原理使金與氰酸根離子形成配合物,再用金屬鋅將金置換出來。4在電鍍工業(yè)方面利用配合物的解離平衡,使電鍍?nèi)芤褐械腻儗咏饘匐x子的濃度基本保持不變,以保證鍍層的牢固、均勻、致密和
48、光亮。5在生物、醫(yī)藥學(xué)方面 生物體內(nèi)各種各樣起特殊作用的酶,幾乎都與有機(jī)金屬配合物密切相關(guān)。醫(yī)學(xué)上,常利用配位反應(yīng)治療人體中某些元素的中毒。如鉛中毒的治療等第九章 氫、稀有氣體9.1 元素概述目的要求:1了解元素的發(fā)現(xiàn)、分類和存在形態(tài)2了解氫的性質(zhì)、用途及制備方法3了解稀有氣體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等,了解稀有氣體化合物重點(diǎn)、難點(diǎn):掌握氫的性質(zhì)、稀有氣體化合物的制備等。作業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作業(yè)內(nèi)容: 9.1氫、稀有氣體本節(jié)內(nèi)容在講解時(shí)應(yīng)緊密結(jié)合第五章的內(nèi)容,將所講解內(nèi)容放到元素周期表中歸位,會(huì)收到很好的效果。一、元素的發(fā)現(xiàn) 元素的定義:具有相同質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))的同一類原子的總稱?!霸亍币辉~在公元被希臘
49、哲學(xué)家柏拉圖首先使用。有“水、火、土、氣”四元素說。人類迄今為止發(fā)現(xiàn)和合成的元素共115種,其中天然存在的有92種,其余為人工合成。元素的發(fā)現(xiàn)與人類的進(jìn)步和科技的發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。二、元素的分類1按性質(zhì)分:(1)金屬元素:位于對(duì)角線硼硅砷碲砹和鋁鍺銻釙(po)左下方的單質(zhì)都是金屬。(2)非金屬元素:位于對(duì)角線右上方的單質(zhì)都是非金屬。(3)準(zhǔn)金屬:對(duì)角線附近的單質(zhì)由于性質(zhì)位于金屬和非金屬之間,稱為準(zhǔn)金屬,大多可做半導(dǎo)體。2根據(jù)含量與分布分:(1)普通元素:含量相對(duì)較多,分布相對(duì)較廣,或人們較熟悉的元素。(2)稀有元素:指在自然界中含量少或分布分散,或人們了解較少的元素。又分為7種類型: 輕稀有元素:
50、鋰(Li)、銣(Ru)、銫(Cs)、鈹(Be); 分散性稀有元素:鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、硒(Se)、碲(Te); 高熔點(diǎn)稀有元素: 鉑系元素: 稀土元素: 放射性稀有元素: 稀有氣體:見P250 三、元素在自然界中的存在形態(tài)(一)從物種的存在形態(tài)分為:1游離態(tài)(1)氣態(tài)非金屬單質(zhì):如氫氣、氧氣等(2)固態(tài)非金屬單質(zhì):如碳、硫(3)金屬單質(zhì):如汞、銀、金等。2化合態(tài)(1)活潑金屬元素(A族和A族中鎂)與鹵素形成的離子型鹵化物。如:鈉鹽等。(2)A族元素常以難溶碳酸鹽的形式存在于礦物中。如石灰石等;以硫酸鹽形式存在的。如石膏等。(3)準(zhǔn)金屬元素(B除外)以及B族、B族元素常以難溶硫化
51、物形式存在。如閃鋅礦(ZnS)等。(4)BB、族等過渡元素主要以穩(wěn)定的氧化物形式存在。如磁鐵礦(Fe3O4)等(二)從單質(zhì)存在的物理形態(tài)分為:1常溫下元素的單質(zhì)以氣態(tài)存在的有:氮?dú)?、氧氣、氫氣、氯氣、氣體氟以及惰性氣體元素。2以液態(tài)存在的單質(zhì)是:汞、溴。低熔點(diǎn)元素銫(熔點(diǎn)28.5oC)、鎵(熔點(diǎn)30oC)易形成過冷狀態(tài)。3其余元素的單質(zhì)為固態(tài)。四、元素的分布和我國(guó)的自然資源1地殼中分布最廣的10種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:元素符號(hào)OSi AlFeCa MgNaKTi H原子分?jǐn)?shù)45.50%27.20%8.300%6.200%4.660%2.764%2.270%1.840%0.633%0.152% 地殼
52、原子總質(zhì)量中,這十種約占99%以上。2元素的存在 地殼中的元素主要存在于礦物和天然水系(海水、湖水、河水及地下水等)中。我國(guó)的礦物資源比較豐富,已探明儲(chǔ)量的有148種,世界上的所有礦物在我們國(guó)家都能找到。海洋中的元素主要是組成水的氫和氧,另外還有一些構(gòu)鹽元素等共約50種。這些元素大多以離子的形式存在于海水中,也有沉積在海底的礦物。另外,大氣層中也存在著元素。五、單質(zhì)的制取方法單質(zhì)的制備大致分為五種方法:物理分離法、熱分解法、電解法、還原法及氧化法等1 物理分離法此法適用于分離、提取那些以單質(zhì)狀態(tài)存在,與其雜質(zhì)在某些物理性質(zhì)上有顯著差異的元素。如通過液態(tài)空氣的分餾制備液氧和液氮即是此方法。首先把空氣預(yù)冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锏葰怏w和灰塵等雜質(zhì))、然后進(jìn)行壓縮、冷卻,使之成為液態(tài)空氣。然后,利用氧和氮的沸點(diǎn)的不同,氮的沸點(diǎn)為-196oC,氧的沸點(diǎn)是-183 oC,在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝,將氧氣和氮?dú)夥蛛x開來,得到純氧(可以達(dá)到996的純度)和純氮(可以達(dá)到999的純度)。如果增加一些附加裝置,還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。2 熱分解法熱穩(wěn)定性差的某些金屬化合物
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