無(wú)機(jī)化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)

1、關(guān)于無(wú)機(jī)化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)第一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鉆石恒久遠(yuǎn) 一顆永流傳鈉長(zhǎng)石NaAlSi3O8綠柱石Be3Al2(SiO3)6 祖母綠第二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月教學(xué)大綱要求晶格的概念，晶體的類型，離子晶體，晶格能的概念與計(jì)算，離子極化的概念，離子極化對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。分子晶體，原子晶體，金屬晶體，金屬鍵理論，混合晶體。第五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原子核 電 子 原 子分 子物 質(zhì)氣 態(tài)液 態(tài)固 態(tài)化學(xué)鍵分子間作用力化學(xué)鍵晶

2、 體非晶體粒子排列的有序程度絕大多數(shù)極少數(shù)第六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 晶體的宏觀性質(zhì)（1）晶體具有規(guī)則的幾何構(gòu)形，這是晶體最明顯的特征，同一種晶體由于生成條件的不同，外形上可能差別，但晶體的晶面角卻不會(huì)改變。第七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 晶體的宏觀性質(zhì)（2）晶體都有固定的熔點(diǎn)非晶體在加熱時(shí)卻是先軟化，后粘度逐漸小，最后變成液體。第八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 晶體的宏觀性質(zhì)（3）晶體表現(xiàn)各向異性，例如熱、光、電、硬度等常因晶體取向不同而異；而非晶體則為各向同性。例：云母沿層狀結(jié)構(gòu)方向易被剝離例：石墨層內(nèi)導(dǎo)電率比

3、層間高一萬(wàn)倍第九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2004年，物理學(xué)家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫正在一張涂滿鉛筆筆跡的紙上，用透明膠帶粘來(lái)粘去。靠這種“粘取”，他們剝離出了石墨烯，隨后發(fā)現(xiàn)，石墨烯原子所獨(dú)具的、像一張鐵絲網(wǎng)似的六角形陣列排列方式，有潛力成為比鋼鐵堅(jiān)硬10倍、且導(dǎo)電時(shí)能量損失很小的新型材料。2010年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的至高榮譽(yù)由這兩人現(xiàn)任英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授的安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，因“研究二維材料石墨烯的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”而共享。他們6年前制成的石墨烯已迅速成為物理學(xué)和材料學(xué)的熱門話題，現(xiàn)在是世界上最薄的材料，僅有一個(gè)原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低功率電

4、子元件，如晶體管。相比之下，銅線和半導(dǎo)體都會(huì)產(chǎn)生電腦芯片75%的能量消耗，人們確定了石墨烯擁有留名史冊(cè)的本事。第十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月非晶體的宏觀特征（1）只有玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無(wú)熔點(diǎn)。（2）沒有規(guī)則的多面體幾何外型，可以制成玻璃體，絲，薄膜等特殊形態(tài)。（3）物理性質(zhì)各向同性。（4）均勻性來(lái)源于原子無(wú)序分布的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，無(wú)晶界。晶體宏觀特性規(guī)則的幾何外形固定的熔點(diǎn)各向異性第十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)的性質(zhì)、材料的性能決定于它們的組成和微觀結(jié)構(gòu)。如果你有一雙X射線的眼睛，就能把物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)看個(gè)清清楚楚明明白白！第十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)

5、作于2022年6月與X射線及晶體衍射有關(guān)的部分諾貝爾獎(jiǎng)獲得者名單 第十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月X射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，能穿透一定厚度的物質(zhì)，考慮到X射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子間的距離相近，1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄提出一個(gè)重要的科學(xué)預(yù)見：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當(dāng)一束 X射線通過(guò)晶體時(shí)將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可確定晶體結(jié)構(gòu)。1913年英國(guó)物理學(xué)家布喇格父子在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,不僅成功地測(cè)定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu),并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式布喇格定律：2d

6、 sin=n X射線衍射的原理第十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體X-射線衍射圖第十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶系: Monoclinic 空間群: P2(1)/n a=7.6557(19) b=18.573(5) c= 13.117(3) = 90 = 94.392(3) = 90o 晶胞參數(shù)第十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 晶體的微觀性質(zhì)（1）點(diǎn)陣與晶格從1912年勞厄（Laue）開始用x射線研究晶體結(jié)構(gòu)至今，大量的事實(shí)

7、證明晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)具有周期性重復(fù)規(guī)律。為了便于研究晶體中微粒（原子，離子或分子）在空間排列的規(guī)律和特點(diǎn)，將晶體中按周期重復(fù)的那一部分微粒抽象成幾何質(zhì)點(diǎn)（晶格結(jié)點(diǎn)），聯(lián)結(jié)其中任意兩點(diǎn)所組成的向量進(jìn)行無(wú)限平移，這一套點(diǎn)的無(wú)限組合就叫做點(diǎn)陣。直線點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣平面格子空間點(diǎn)陣空間格子（晶格）第十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 晶體的微觀性質(zhì)（2）晶胞在晶格中，能表現(xiàn)出其結(jié)構(gòu)一切特征的最小部分稱為晶胞。晶胞是充分反映晶體對(duì)稱性的基本結(jié)構(gòu)單位，其在三維空間有規(guī)則地重復(fù)排列便組成了晶格（晶體）。晶格晶胞（平行六面體）結(jié)點(diǎn)第二十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體結(jié)構(gòu)中具

8、有代表性的最小重復(fù)單位，稱為晶胞。第二十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月22 Unit cella、b、c : 確定晶胞大小 、 : 確定晶胞形狀晶胞參數(shù)晶胞 Unit Cell 第二十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)晶胞參數(shù)的不同，把晶體分為七大晶系bac立方abc四方bac正交cba三方六方bacabc單斜bac三斜第二十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶系邊長(zhǎng)角度實(shí)例立方晶系a=b=c=90巖鹽(NaCl)四方晶系a=bc=90白錫六方晶系a=bc=90=120石墨三方晶系a=b=c=90(90單斜硫三斜晶系a b c重鉻酸鉀第二十四張

9、，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月七個(gè)晶系中又包含十四種晶格第二十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單晶與多晶多晶體由多個(gè)單晶體顆粒雜亂地聚結(jié)而成的晶體，由于單晶體的雜亂排列，使晶體的各向異性消失。晶界單晶體是由一個(gè)晶核（微小的晶體）各向均勻生長(zhǎng)而成的晶體，其內(nèi)部的粒子基本上是按照某種規(guī)律整齊排列的。第二十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-3 晶體的基本類型根據(jù)晶體中質(zhì)點(diǎn)以及質(zhì)點(diǎn)之間的作用力，可以把晶體分為：離子晶體金屬晶體原子晶體分子晶體混合晶體第二十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 離子型晶體（1）幾種簡(jiǎn)單的離子型晶體（2）離子

10、型晶體的特點(diǎn)（3）離子型晶體的晶格能 由離子鍵形成的化合物叫做離子型化合物，離子型化合物主要以晶體狀態(tài)出現(xiàn)，由正、負(fù)離子通過(guò)離子鍵結(jié)合成的晶體稱為離子型晶體。離子鍵的強(qiáng)度可以用晶格能的大小來(lái)度量。 第二十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）幾種簡(jiǎn)單的離子型晶體面心立方晶格，每個(gè)離子被 6個(gè)相反電荷的離子包圍著，配位數(shù)為6。LiF、CsF、NaI等 屬于NaCl型。 簡(jiǎn)單立方晶格，每個(gè)離子被 8個(gè)相反電荷的離子包圍著，配位數(shù)為8。CsBr、CsI等晶體 屬于CsCl型。 NaCl 型CsCl 型第二十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）幾種簡(jiǎn)單的離子型晶體面心

11、立方晶格，S2- 按面心立方密堆積排布，Zn2+ 均勻地填充在一半四面體的空隙中，正、負(fù)離子的配位數(shù)均為4，ZnO、HgS、CuCl、BeO等晶體屬于ZnS型。六方晶系，S2- 作六方最密堆積，Zn2+ 填充在一半四面體空隙之中，填隙時(shí)互相間隔開，使填系四面體不會(huì)出現(xiàn)共面連接或共邊連接，配位數(shù)為4。閃鋅礦(立方ZnS)纖鋅礦(六方ZnS)第三十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）幾種簡(jiǎn)單的離子型晶體與閃鋅礦結(jié)構(gòu)類似。Ca2+的配位數(shù)為8，F(xiàn) 的配位數(shù)為4，正負(fù)離子數(shù)比為4:8=1:2，BaF2，SrCl2，ThO2等具有CaF2型結(jié)構(gòu)。四方晶體，正離子Ti4+ 的配位數(shù)為6，負(fù)

12、離子O2- 的配位數(shù)為3。Ti4+ 處于配位數(shù)為6的八面體中。CaF2 型 (螢石)金紅石型 (TiO2)第三十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月半徑比規(guī)則（1）兩原子核間距離=正離子半徑+負(fù)離子半徑d=r+ + r-通常r+ r-第三十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月半徑比規(guī)則（2）以正、負(fù)離子配位數(shù)為6的晶體的一層為例令r- = 1，則ac=4；ab=bc=2r+ + 2因ab2+bc2=ac2r+ =0.414；即r+/r- =0.414第三十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月半徑比規(guī)則（3）當(dāng)r+/r- 0.414時(shí)，負(fù)離子接觸，正、負(fù)離子彼

13、此不接觸。體系的排斥力大于吸引力，該構(gòu)型不穩(wěn)定，趨向于形成配位數(shù)少的構(gòu)型。當(dāng)r+/r- 0.414時(shí)，負(fù)離子彼此不接觸，正、負(fù)離子之間接觸，此時(shí)，吸引力大于排斥力，該構(gòu)型可以穩(wěn)定存在。當(dāng)r+/r- 0.732時(shí)，正離子表面可以接觸更多的負(fù)離子，晶體的配位數(shù)增大。r+/r-0.414第三十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AB型離子晶體離子半徑比與晶體構(gòu)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系第三十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月離子晶體中最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)類型(a)NaCl型Na+Cl-(b)CsCl型Cl-Cs+空間構(gòu)型晶胞類型正、負(fù)離子的配位數(shù)每個(gè)晶胞中的分子數(shù)示 例CsCl型簡(jiǎn)單立方81Tl

14、Cl、CsBr、CsINaCl型面心立方64NaF、MgO、NaBr、KIZnS型由Zn2+和S2-各組成的面心立方在軸向1/4處穿插形成44BeO、ZnSe第三十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子型晶體的特點(diǎn)離子型晶體中，正、負(fù)離子通過(guò)離子鍵結(jié)合，離子的電荷越高，半徑越?。ê碎g距越小），正、負(fù)離子間的靜電作用力越強(qiáng)，其熔、沸點(diǎn)也就越高；離子型晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn)和硬度；化合物NaClKClCaOMgO半徑pmNa+ 95 Cl- 181K+ 133 Cl- 181Ca2+ 99 O2- 140Mg2+ 65 O2- 140熔點(diǎn)K1074104128453073沸

15、點(diǎn)K16861690 3123 3873 第三十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子型晶體的特點(diǎn)離子型晶體的硬度雖大，但比較脆，延展性較差；當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力時(shí)，各層離子位置發(fā)生錯(cuò)動(dòng)（位錯(cuò)），使吸引力大大減弱而易破碎；+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-位錯(cuò)第三十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子型晶體的特點(diǎn)離子型晶體在熔融狀態(tài)或在水溶液中都具有良好的導(dǎo)電性，但在固體狀態(tài)，由于離子被限制在晶格的一定位置上振動(dòng)，所以固體狀態(tài)不導(dǎo)電； 離子型晶體中，不存在單個(gè)分子，整個(gè)晶體就是一個(gè)巨型分子；嚴(yán)格說(shuō)NaCl、CsCl不能叫分子式，只

16、能叫化學(xué)式或最簡(jiǎn)式。第三十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）離子型晶體的晶格能晶格能定義： 相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離子結(jié)合成離子晶體時(shí)所 釋放的能量，以符號(hào)U表示，單位為kJ mol-1。 有些書上將晶格能定義為在100kPa、298K標(biāo)準(zhǔn)條件下， 將1mol離子型晶體拆散為1mol氣態(tài)陽(yáng)離子和1mol氣態(tài) 陰離子所需要的能量。晶格能不能用實(shí)驗(yàn)的方法直接測(cè)得，可以通過(guò)熱化學(xué)計(jì) 算從有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間接計(jì)算得到。第四十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月利用“玻恩-哈伯循環(huán)法”計(jì)算晶格能Na(g)Cl(g)U-+NaCl(s)+升華焓電離能電子親和能下一頁(yè)第四十一張

17、，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月焓和焓變?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程中，體系吸收或放出的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)或反應(yīng)熱，反應(yīng)熱也就是反應(yīng)的焓變H。 任何物質(zhì)都有其內(nèi)在熱含量( Heat content )，這是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，定名為焓 (Enthalpy)，用H表示。但是一種物質(zhì)的絕對(duì)焓值 H 是無(wú)法測(cè)定的，只能測(cè)定某物質(zhì)從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)時(shí)的焓變H。 補(bǔ)充知識(shí)：第四十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月狀態(tài)函數(shù)的改變值只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑(過(guò)程)無(wú)關(guān)!第四十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與其熱效應(yīng)關(guān)系的化學(xué)方程式H2

18、(g) + O2 (g) H2O ( l ) rHm = 286 kJmol-1H2O(l) H2O(g)，rHm= + 40.6 kJmol1補(bǔ)充知識(shí)：第四十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熱化學(xué)方程式（1）注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)條件，如果反應(yīng)是在298 K和100 kPa下進(jìn)行的，習(xí)慣上不予注明。 （2）要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)或晶形。常用g 、l 、s分別表示氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。（3）方程式中的配平系數(shù)只表示計(jì)量數(shù)，不表示分子數(shù)，必要時(shí)可以寫成分?jǐn)?shù)。計(jì)量數(shù)不同時(shí)，同一反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值不同。（4）正、逆反應(yīng)的熱效應(yīng)數(shù)值相同而符號(hào)相反。（5）放熱反應(yīng)，H0；吸熱反應(yīng)，H0。

19、 書寫熱化學(xué)方程式時(shí)要注意： 補(bǔ)充知識(shí)：第四十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月蓋斯定律在熱化學(xué)中，能量守恒定律表現(xiàn)為蓋斯定律。某些難于測(cè)量反應(yīng)熱的反應(yīng)，可用蓋斯定律從一些已知的化學(xué)反應(yīng)熱數(shù)值間接求算出。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)若能分解成幾步來(lái)完成，總反應(yīng)的熱效應(yīng)(焓變) H 等于各步分反應(yīng)的熱效應(yīng)之和： rH總 =rH1 + rH2 + (4-2)補(bǔ)充知識(shí)：第四十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月蓋斯定律已知：(1) C(s) + O2(g) CO2(g) rH1 = -393.5 kJmol-1 (2) CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) rH2 = -283.

20、0 kJmol-1求反應(yīng)(3) C(s) + 1/2O2(g) CO (g)的rH3 =？ 例題1補(bǔ)充知識(shí)：第四十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月蓋斯定律解：反應(yīng)(2) 的逆反應(yīng)為反應(yīng)(4) ： CO2(g)CO(g)+1/2O2(g)， rH4=+283.0 kJmol-1要求的反應(yīng) (3) =反應(yīng)(1) +反應(yīng)(4) ： rH3=rH1 + rH4 = 393.5 + 283.0 = 110.5 (kJmol-1)把熱化學(xué)方程式相加，去求某個(gè)反應(yīng)的方程式時(shí)，也要把每一步相應(yīng)的反應(yīng)熱加起來(lái)；要求會(huì)用蓋斯定律求算某一反應(yīng)的反應(yīng)熱即反應(yīng)的焓變；補(bǔ)充知識(shí)：第四十八張，PPT共一百一

21、十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶格能與物理性質(zhì)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)相同的離子化合物，離子電荷越多，核間距越短，晶格能就越大，相應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)就高，硬度就大。第四十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 離子的極化作用（1）離子的極化 （2）離子的變形性 （3）離子的相互極化作用 （4）離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響 第五十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)習(xí)：離子的電子層構(gòu)型Na： 2s22p63s1 Ca： 3s23p64s2 Na+： 2s22p6 Ca2+： 3s23p6 正離子正離子情況比較復(fù)雜，有多種構(gòu)型：Li： 1s22s1 Be： 1s22s2 Li+： 1s2 Be2

22、+： 1s2 2電子構(gòu)型（1s2）：最外層為2個(gè)電子的離子 8電子構(gòu)型（ns2np6）：最外層為8個(gè)電子的離子 0電子構(gòu)型：最外層沒有電子的離子 如H+第五十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)習(xí)：離子的電子層構(gòu)型正離子Zn：Ne 3s23p63d104s2Zn2+：Ne 3s23p63d10Hg：Xe 4f145d106s2Hg2+：Xe 5s25p65d10 18電子構(gòu)型（ns2np6nd10）：最外層18個(gè)電子的 離子Cu：Ar 3d104s1Cu+：Ar 3s23p63d10Ag：Kr 4d105s1Ag+：Kr 4s24p64d10第五十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作

23、于2022年6月（2）離子的電子層構(gòu)型正離子Pb：Kr4d104f145s25p65d106s26p2 Pb2+： 5s25p65d106s2Sn： Ar3d104s24p64d105s25p2 Sn2+： 4s24p64d105s2 18+2電子構(gòu)型 (n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10ns2：次外層 18個(gè)電子，最外層2個(gè)電子的離子第五十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子的電子層構(gòu)型正離子Fe：Ne3s23p63d64s2Fe2+： 3s23p63d6 最外層14個(gè)電子Cr：Ne3s23p63d54s1Cr3+： 3s23p63d3 最外層11個(gè)電子Mn：

24、Ne3s23p63d54s2Mn2+： 3s23p63d5 最外層13個(gè)電子 917電子構(gòu)型 (ns2np6nd19)：最外層電子數(shù)在917之間的不飽和電子結(jié)構(gòu)的離子第五十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）離子的極化陽(yáng)離子帶正電荷，半徑較小，對(duì)相鄰陰離子起誘導(dǎo)作用，使陰離子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種現(xiàn)象稱為離子的極化。離子的極化主要指陽(yáng)離子；第五十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）離子的極化離子極化作用的強(qiáng)弱取決于： 電荷高的陽(yáng)離子極化力大； Si4+Al3+Mg2+Na+ 半徑小的極化力大； Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ 離子的電子層構(gòu)型： 18或18+2

25、9178 Hg2+或Pb2+Mn2+ Ba2+第五十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子的變形性陰離子半徑較大，電子較多，在被陽(yáng)離子誘導(dǎo)的過(guò)程中產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，而發(fā)生自身電子云變形的性質(zhì)，稱為離子的變形性。離子的變形性主要指陰離子；第五十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子的變形性簡(jiǎn)單陰離子半徑大，變形性大，復(fù)雜陰離子的變形性 較??； 離子變形性的大小主要取決于：IBr ClCN OH NO3 F ClO4電子層結(jié)構(gòu)相同的陽(yáng)離子電荷越高，變形性越?。O化作用越大）； Na+Mg2+ Al3+ Si4

26、+ 18電子構(gòu)型和917電子構(gòu)型的離子，其變形性比半徑相近、電荷相同的8電子構(gòu)型離子大得多； Ag+K+ ； Hg2+Ca2+第五十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）離子的變形性最容易變形的是體積大的陰離子，18或18+2、 917電子構(gòu)型的少電荷陽(yáng)離子的變形性也比較大；最不容易變形的是半徑小、電荷高、外層電子少的陽(yáng)離子； 離子變形性的大小主要取決于：復(fù)雜負(fù)離子，雖然有較大半徑，但由于離子內(nèi)部原子間相互結(jié)合緊密并形成了對(duì)稱性極強(qiáng)的原子集團(tuán)，它們的變形性通常不大。一價(jià)負(fù)離子：二價(jià)負(fù)離子：第六十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）離子的相互（附加）極化作用 離子

27、間的相互作用，一般是陽(yáng)離子對(duì)陰離子的極化作用，但當(dāng)陽(yáng)離子也容易變形時(shí)，往往會(huì)引起兩種離子之間相互的附加極化效應(yīng)，稱為相互極化作用。第六十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（4）離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響 對(duì)化學(xué)鍵鍵型的影響 相互極化的結(jié)果，使陽(yáng)、陰離子的電子云發(fā)生變形，導(dǎo)致原子軌道部分重疊，化學(xué)鍵表現(xiàn)出由離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡。11.5nm0.28nm第六十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月共價(jià)鍵與離子鍵之間沒有嚴(yán)格的界限，當(dāng)兩核間距為11.5nm時(shí)，呈離子鍵；當(dāng)兩核靠近約0.28nm時(shí)，成共價(jià)健。通常可以認(rèn)為，兩元素電負(fù)性差值遠(yuǎn)大于1.7時(shí)，成離子鍵；遠(yuǎn)小于1.7時(shí)，

28、成共價(jià)鍵；如果兩元素電負(fù)性差值在1.7附近，則它們的成鍵具有離子鍵和共價(jià)鍵的雙重特性，碘化銀就是一個(gè)很好的例子，離子極化理論可以很好的解釋這種現(xiàn)象。第六十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（4）離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響 隨著ClBrI離子半徑的增大，Ag+離子和鹵離子相互極化作用增大，鍵的共價(jià)程度增強(qiáng)，溶解度依次降低； 化合物AgF AgClAgBrAgI溶解度molL-1 1.410-1 2.010-4 2.910-5 2.710-7 對(duì)化合物溶解度的影響 第六十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（4）離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響 相互極化作用越強(qiáng)，共價(jià)程度也越強(qiáng)

29、，其化合物的顏色越深。 化合物AgF AgClAgBrAgI顏色無(wú)白淡黃亮黃化合物CuCl2CuBr2CuI2 不存在顏色淺綠色深棕色強(qiáng)烈極化，發(fā)生氧化還原 對(duì)化合物顏色的影響 第六十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（4）離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響極化力Al3+Mg2+Na+，使離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡，共價(jià)程度增強(qiáng)，導(dǎo)致晶格能降低，化合物的熔沸點(diǎn)降低。 化合物NaCl MgCl2AlCl3熔點(diǎn)（ ）801714192 對(duì)化合物熔沸點(diǎn)的影響 第六十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 離子的極化作用可使典型的離子鍵向典型的共價(jià)鍵過(guò)渡。這是因?yàn)檎?、?fù)離子之間的極化作用，加強(qiáng)

30、了“離子對(duì)”的作用力，而削弱了離子對(duì)與離子對(duì)之間的作用力的結(jié)果。加強(qiáng)削弱第六十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月離子極化對(duì)金屬化合物性質(zhì)的影響a金屬化合物熔點(diǎn)的變化 MgCl2CuCl2b金屬化合物溶解性的變化 s0,AgFs0,AgCls0,AgBrs0,AgI，這是由于從F- I離子受到Ag+的極化作用而變形性增大的緣故。c金屬化合物的顏色的變化極化作用越強(qiáng)，金屬化合物的顏色越深 AgCl（白），AgBr（淺黃），AgI（黃） HgCl2（白），HgBr2（白），HgI2（紅）第六十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月注 意離子極化作用是離子鍵理論的補(bǔ)充，在基礎(chǔ)化

31、學(xué)多方面都有應(yīng)用，但因?qū)﹄x子的極化和變形能力沒有明確的標(biāo)度，應(yīng)用時(shí)會(huì)有許多例外和矛盾的地方，僅適用于對(duì)同系列化合物做定性的比較。 第六十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)習(xí)題1. 試用離子極化解釋下列各問題：FeCl2熔點(diǎn)為670，F(xiàn)eCl3熔點(diǎn)為306；NaCl易溶與水，CuCl難溶與水（已知r(Na+)=95pm, r(Cu+)=96pm）;PbI2的溶解度小于PbCl2的；CdCl2無(wú)色，CdS黃色；CuCl白色，Cu2S黑色第七十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 金屬原子價(jià)電子少，不足以使金屬晶體中原子間形成正規(guī)的共價(jià)鍵或離子鍵，金屬在形成晶

32、體時(shí)傾向于組成極為緊密的結(jié)構(gòu)，使每個(gè)原子擁有盡可能多的相鄰原子，通常是8或12個(gè)原子。例如金屬鈉，它只有1個(gè)價(jià)電子，它在晶格中的配位數(shù)是8，屬體心立方結(jié)構(gòu)，那么它是怎樣同相鄰的8個(gè)原子結(jié)合起來(lái)的呢？為了說(shuō)明金屬鍵的本質(zhì)，現(xiàn)在發(fā)展起來(lái)兩種金屬鍵理論。體心立方六方緊堆第七十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 1. 改性共價(jià)鍵理論金屬原子和 金屬正離子沉浸在“ 電子海 (electron sea )”中。第七十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1分子軌道理論的基本要點(diǎn) 分子軌道理論認(rèn)為，分子中的電子不再?gòu)膶儆谀硞€(gè)特定的原子而是在整個(gè)分子空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。因此，

33、分子中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)該用相應(yīng)的波函數(shù)（簡(jiǎn)稱分子軌道）來(lái)描述。每個(gè)分子軌道也具有相應(yīng)的能量E，由此可得到分子軌道能級(jí)圖。 分子軌道是由分子中原子的原子軌道線性組合（1inear combination of atomic orbitals）而成的。n個(gè)原子軌道線性組合，可以形成n個(gè)分子軌道。其中，n/2個(gè)分子軌道的能量高于原子軌道，稱為反鍵分子軌道（antibonding orbital）， n/2個(gè)分子軌道的能量低于原子軌道，稱為成鍵分子軌道（bonding orbital）。 原子軌道要有效組合成為分子軌道，必須遵循三個(gè)原則，即能量近似原則、軌道最大重疊原則和對(duì)稱性匹配原則。 分子中的電子

34、將遵循保里不相容原理、能量最低原理和洪特規(guī)則，依次填入分子軌道之中。第七十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 s-s原子軌道的組合兩個(gè)原子的兩個(gè)ns原子軌道相加（即相疊合），組合成為ns成鍵分子軌道；相減，則組合成為*ns反鍵分子軌道。分子軌道對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱，如圖1.13(1)。進(jìn)入軌道的電子稱為電子，由電子構(gòu)成的鍵稱為鍵。第七十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 p-p原子軌道的組合np-np原子軌道的組合可以分成二種情況。如圖1.13(2)所示，二個(gè)npx原子軌道以“頭碰頭“的方式組合成成鍵分子軌道和反鍵分子軌道，對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱。而二個(gè)npz原子軌道以“

35、肩并肩”的方式組合成成鍵分子軌道和反鍵分子軌道。分子軌道有一個(gè)通過(guò)鍵軸、與z軸垂直的反對(duì)稱面圖1.13(3)。進(jìn)入軌道的電子稱為電子，由電子構(gòu)成的鍵稱為鍵。二個(gè)npy原子軌道也只能以“肩并肩”的方式疊合，組合成另一組分子軌道和。它們與、分別互相垂直。二個(gè)成鍵軌道和是簡(jiǎn)并的，二個(gè)反鍵軌道和也是簡(jiǎn)并的。第七十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3分子軌道能級(jí)圖氫原子中只有一個(gè)1s電子，二個(gè)氫原子的1s軌道組合成氫分子的1s和*1s分子軌道。二個(gè)電子均填入能量較低的1s分子軌道，體系能量下降，表明二原子間發(fā)生了鍵合作用，生成了穩(wěn)定的氫

36、分子。氫分子的分子軌道表示式為：H2 (1s)2圖1.14 氫分子的分子軌道能級(jí)圖第七十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (a) 能帶理論的基本要點(diǎn) (i) 按照分子軌道理論，把整個(gè)金屬晶體看作一個(gè)大分子，把金屬中能級(jí)相同的原子軌道線性組合（原子軌道重疊）起來(lái)，成為整個(gè)金屬晶體共有的若干分子軌道，合稱為能帶(energy band)，即金屬晶體中的n個(gè)原子中的每一種能量相等的原子軌道重疊所形成的n個(gè)分子軌道，稱為一個(gè)能帶； 第七十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論從分子軌道理論發(fā)展金屬鍵能帶理論。在金屬晶體中，原子軌道組合形成分子軌道

37、，稱為能帶。原來(lái)等能量的原子軌道在能帶中分裂成許多能量間隔差別很小的連續(xù)能級(jí)，電子按照充填規(guī)則占入各能級(jí)中。 第七十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論金屬鋰的1s原子軌道組成1s能帶，每個(gè)能級(jí)可以充入2個(gè)電子，所以1s能帶是全充滿的，叫做滿帶，滿帶對(duì)導(dǎo)電性沒有貢獻(xiàn)。 第八十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論金屬鋰的2s軌道組合成2s能帶，鋰原子的2s軌道上只有1個(gè)電子，在能帶中能級(jí)只能半充滿，有一半能級(jí)是空的，可供電子自由馳騁，這個(gè)能帶叫做價(jià)帶。 第八十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬

38、鍵理論 2. 能帶理論金屬鋰的2p軌道組成2p能帶，鋰原子的 2s與2p軌道能級(jí)接近，發(fā)生能帶的重疊，組合成為一個(gè)能帶，共有4n個(gè)原子能級(jí)，能容納8n個(gè)電子，而金屬鋰的該能帶只有1/8充滿，電子自由活動(dòng)的空間大為廣闊，這個(gè)2p能帶叫做導(dǎo)帶。 第八十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論能帶之間的能量間隔叫做禁帶，即電子不可能逾越的區(qū)域，例如電子不易從1s能帶躍遷到2s能帶。 第八十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論在金屬晶體中，電子占用或部分占用的價(jià)帶與未被占用的導(dǎo)帶相重疊，電子只需要很少的能量就可以向較高的能

39、級(jí)躍遷，所有的能級(jí)是連續(xù)的和靠近的。因此金屬有高導(dǎo)電性，高導(dǎo)熱性和有金屬光澤的外貌。第八十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能帶理論的應(yīng)用 (i) 可以區(qū)別導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 決定于禁帶寬度（Eg）。Eg0.3eV的物質(zhì)屬于導(dǎo)體，0.3eVEg3eV的物質(zhì)屬于半導(dǎo)體，Eg5eV的物質(zhì)屬于絕緣體。 (ii) 可以說(shuō)明金屬的導(dǎo)電性隨電性隨溫度的升高而降低。這是因?yàn)闇囟壬?，金屬中的原子或離子振動(dòng)加劇，電子在導(dǎo)帶中躍遷受到的阻力加大的緣故。 (iii) 可以解釋金屬具有光澤。這是由于金屬中的價(jià)電子可吸收波長(zhǎng)范圍很廣的光子射線而跳到較高能級(jí)，當(dāng)跳回到較低能級(jí)時(shí)又可將吸收的光子發(fā)射出來(lái)的

40、緣故。第八十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 2. 能帶理論第八十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 一般共價(jià)鍵：兩電子兩中心 金屬鍵：少電子多中心 金屬鍵沒有方向性和飽和性 金屬中自由電子能很好說(shuō)明金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、可塑性、有金屬光澤等；金屬原子自由電子越多，金屬鍵就越強(qiáng)，金屬的熔沸點(diǎn)就越高，相對(duì)密度和硬度越大。第八十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、金屬鍵理論 金屬型晶體的晶格體心立方面心立方密堆積 六方密堆積第八十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 二 金屬晶體的密堆積結(jié)構(gòu) 金屬晶體中離

41、子是以緊密堆積的形式存在的 。下面用等徑剛性球模型來(lái)討論堆積方式。 在一個(gè)層中，最緊密的堆積方式，是一個(gè)球與周圍 6 個(gè)球相切，在中心的周圍形成 6 個(gè)凹位，將其算為第一層。自由電子+金屬離子金屬原子位錯(cuò)+第八十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月123456 第二層 對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1，3，5 位。 ( 或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情形是一樣的 )123456AB， 關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第九十張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。12

42、3456 于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB AB 堆積方式，形成六方緊密堆積。 配位數(shù) 12 。 ( 同層 6，上下層各 3 )第九十一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的 2，4，6 位，不同于 AB 兩層的位置，這是 C 層。123456123456123456第九十二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC 第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個(gè)周期。 得到面心立方堆積。 配位數(shù) 12 。( 同層 6， 上下層各 3 ) 第九十三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于202

43、2年6月BCA ABC ABC 形式的堆積，為什么是面心立方堆積？ 我們來(lái)加以說(shuō)明。第九十四張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 這兩種堆積都是最緊密堆積，空間利用率為 74.05%。 金屬鉀 K 的立方體心堆積 還有一種空間利用率稍低的堆積方式，立方體心堆積：立方體 8 個(gè)頂點(diǎn)上的球互不相切，但均與體心位置上的球相切。 配位數(shù) 8 ，空間利用率為 68.02% 。六方緊密堆積 IIIB，IVB面心立方緊密堆積 IB，Ni，Pd， Pt立方體心堆積 IA，VB，VIB 金屬的堆積方式第九十五張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原子晶體亦稱共價(jià)晶體，晶格結(jié)點(diǎn)上是中性原子，原子

44、與原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合（非密堆積），不斷向周圍空間延伸，形成一個(gè)巨大的分子。共價(jià)鍵有方向性和飽和性，因此原子晶體一般硬度大，熔點(diǎn)高，不導(dǎo)電，溶解性差，不具延展性。代表：金剛石、Si、Ge、Sn等的單質(zhì)，SiC、SiO2等第九十六張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型第九十七張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)二氧化硅中SiO鍵夾角為10928 ，第九十八張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月分子晶體定義：?jiǎn)卧臃肿踊蛞怨矁r(jià)鍵結(jié)合的有限分子，由范德華力凝聚而成的晶體。特點(diǎn)：以分子間作用力結(jié)合，相對(duì)較弱。除范德華力外，氫鍵是有些分子晶體

45、中重要的作用力。范圍：全部稀有氣體單質(zhì)、許多非金屬單質(zhì)、一些非金屬氧化物和絕大多數(shù)有機(jī)化合物都屬于分子晶體。第九十九張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氯、溴、碘分子的晶體結(jié)構(gòu)第一百?gòu)?，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月干冰及其晶胞第一百零一張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月冰的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖第一百零二張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月混合晶體晶格的結(jié)點(diǎn)之間含有2種或2種以上結(jié)合力的晶體稱為混合晶體層狀晶體（石墨、云母、黑磷）鏈狀晶體（石棉）第一百零三張，PPT共一百一十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月層狀晶體石墨C為sp2雜化，同一平面的C形成離域大鍵沿層面導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力好熔點(diǎn)高，性質(zhì)穩(wěn)定兼具原子晶體、金屬晶體