工化第六章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

1、工化第六章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第1頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三教學(xué)內(nèi)容6.1原子結(jié)構(gòu)的近代理論6.2多電子原子結(jié)構(gòu)和元素周期系6.3化學(xué)鍵晶體結(jié)構(gòu)6.4分子間作用力與表面張力第2頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三教學(xué)學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)教學(xué)要求:(1)原子的核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律四個(gè)量子數(shù)及核外電子的排布規(guī)律.(2)原子之間結(jié)合的化學(xué)鍵共價(jià)鍵理論. (3)分子的空間結(jié)構(gòu)雜化軌道理論.(4)分子間的相互作用力范德華力和氫鍵.第3頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.1 原子結(jié)構(gòu)的近代理論6.1.1 氫原子光譜與玻爾理論 6.1.2 微

2、觀粒子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性和統(tǒng)計(jì)規(guī)律 6.1.3 薛定諤方程式和波函數(shù) 6.1.4 電子云 第4頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.1.1氫原子光譜與玻爾理論原子光譜產(chǎn)生：任何原子受帶電粒子的撞擊時(shí)都會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的明線光譜.每一元素都有自已特定的線狀光譜,發(fā)出特定顏色的光.用于定性或定量分析元素.氫原子光譜: 在可見光區(qū)（4000nm-7000nm）有四條比較明顯的譜線，其波長(zhǎng)分別是410.2nm、434.1nm、486.1nm、656.5nm。第5頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三氫在電場(chǎng)激發(fā)下發(fā)光第6頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日

3、，19點(diǎn)38分，星期三玻爾理論要點(diǎn)1.電子在核外只能沿著特定的軌道繞核運(yùn)動(dòng),電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)處于穩(wěn)定態(tài),既不吸收能量也不放出能量;2.電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng),具有不同的能量,電子運(yùn)動(dòng)處于的能量狀態(tài)稱為能級(jí).電子能量能級(jí)是量子化的不連續(xù)的. E=-2.1810-18/n2 Jn主量子數(shù).只能取123-等正整數(shù).n =1是基態(tài),能量最低. n =23-激發(fā)態(tài) (H原子).第7頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三3.只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道(能級(jí))躍遷到另一軌道(能級(jí))時(shí)才會(huì)放出或吸收能量.能量以光輻射的形式出現(xiàn)，其頻率由兩個(gè)軌道的能級(jí)差值決定： E=E2-E1=h=hc/第8頁(yè)

4、，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三玻爾理論的局限成功處:玻爾將普朗克的量子論用于含核原子模型,根據(jù)輻射的不連續(xù)性和氫原子光譜有間隔的特性,大膽提出了原子能級(jí)和主量子數(shù)的概念,較好解釋了單電子氫原子光譜四條譜線.局限:電子是微觀粒子,他把電子的運(yùn)動(dòng)局限在宏觀的固定軌道上的繞核旋轉(zhuǎn);對(duì)能級(jí)的描述很粗略,不能解釋氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)(強(qiáng)電場(chǎng)下為二條譜線)和多電子原子光譜.第9頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.1.2微觀粒子的波粒二象性光具有波粒二象性粒子性和波動(dòng)性.1924年德布羅依大膽提出電子原子分子等實(shí)物微粒也具有波粒二象性.=h/m v波長(zhǎng);

5、m-微觀粒子質(zhì)量; v 運(yùn)動(dòng)速率.這種實(shí)物粒子具有的波稱為物質(zhì)波,或德布羅依波.第10頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三粒子的德布羅依波長(zhǎng)粒子質(zhì)量(g) 速度(cm/s) (cm)近似直徑(cm) 波動(dòng)性電子91028 108 710-8 較明顯1010 710-10 氫原子1.61024 105 410-8 不明顯108 410-11 槍彈10105 610-33 1基本沒有電子波長(zhǎng)正好落在了X光波的波長(zhǎng)范圍(10-1210-8米）。第11頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三1927年電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了微觀粒子電子的波動(dòng)性.第12頁(yè)，共171

6、頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三不同于宏觀粒子的微觀粒子沒有固定的運(yùn)動(dòng)軌道.具有量子化和波粒二象性的電子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定電子在某時(shí)刻的位置和速率(動(dòng)量)海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理.說明玻爾模型是不存在.微觀粒子的波動(dòng)性具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律, 衍射強(qiáng)度大小即表示波的強(qiáng)度大小,也是電子出現(xiàn)概率的大小,物質(zhì)波又稱概率波。只能應(yīng)用量子力學(xué)研究核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律量子力學(xué)對(duì)微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述第13頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.1.3薛定鍔方程和波函數(shù)1927年，奧地利科學(xué)家學(xué)薛定諤根據(jù)光學(xué)和量子力學(xué)理論,建立了描述核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的波動(dòng)方程.薛定鍔方程用波函數(shù)() 描

7、述核外穩(wěn)定態(tài)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它是三維空間坐標(biāo)(x,y,z)的數(shù)學(xué)函數(shù)式。第14頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三其中：E電子總能量;V是原子核對(duì)電子的吸引能(勢(shì)能);m是電子的質(zhì)量.求解薛定鍔方程式得到波函數(shù)(它不是確定的數(shù)值)。電子運(yùn)動(dòng)是量子化的，為求波函數(shù)的合理的解,需要合理的三個(gè)量子數(shù)-主量子數(shù)n, 角量子數(shù)l,磁量子數(shù)m表述，即(n, l, m) 才是唯一合理的解。第15頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三每一個(gè)合理的解表示該電子某一穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。與該解相應(yīng)的能量值E即為該定態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)。 在量子力學(xué)中確定了n, l, m參數(shù)值的波

8、函數(shù)(n, l, m)稱為原子軌道。它指的是電子在核外空間可能出現(xiàn)的范圍，以及電子一個(gè)允許的能態(tài)，不能把它想象為某種確定的軌道或軌跡。第16頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三四個(gè)量子數(shù)-主量子數(shù)n物理意義:決定了電子在核外出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近.它是決定原子軌道能級(jí)的主要參數(shù).取值:123-正整數(shù);值越大,離核越遠(yuǎn),能量越高.電子層:具有相同主量子數(shù)的各原子軌道并稱為同一電子層.常用K,L,M,N,O,P表示.n12345電子層KLMNO能量 升高第17頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三角量子數(shù)l決定電子繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量的大小.物理意義

9、:說明同一電子層內(nèi)有不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電子,反映由它確定的原子軌道的形狀.取值:受n值的約束,取0,1,2,-( n 1)正整數(shù),表示同一電子層可有n個(gè)不同亞層.取值與原子軌道形狀的關(guān)系 l值0123亞層符號(hào)spdf軌道形狀球形啞鈴形花瓣形無解第18頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三磁量子數(shù)m物理意義:決定電子軌道角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的分量值大小.即確定原子軌道在空間的伸展方向.取值：受角量子數(shù)l的約束,取l-0-(-l)的整數(shù)值.每一亞層有2 l+1個(gè)伸展方向,即2 l+1個(gè)軌道,每個(gè)軌道能量相同等價(jià)軌道(簡(jiǎn)并軌道).第19頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分

10、，星期三m與l與軌道數(shù)的關(guān)系lspdfm01,0,-12,1,0,-1,-23,2,1,0,-1,-2,-3方向1357軌道數(shù)1357第20頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三自旋量子數(shù)ms:決定自旋角動(dòng)量的大小.物理意義:描述電子運(yùn)動(dòng)的自旋方向.取值:-1/2,+1/2; 表示方法:,注意:描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須用四個(gè)量子數(shù),缺一不可.例:電子(2,2,0,1/2)是否存在. n=2,l=?,m=1,ms=-1/2 n=2,l=1,m=0,ms=1/2,原子軌道2pz1第21頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三nlm軌道數(shù)的關(guān)系:nl亞層軌

11、道軌道數(shù)（n2）101s120,12s,2p1+3=430,1,23s,3p,3d1+3+5=940,1,2,34s,4p,4d,4f1+3+5+7=162p(2, l, 1)或 (2, l, 0)或(2, l, -1)第22頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三nlma210b22-1c301d20-1e232nlmmsa20+1/2b2-1-1/2c420d20+1/2例題第23頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三（二）角度分布和徑向分布將直角坐標(biāo)(x,y,z)用球極坐標(biāo)表示:x=rsin cosy= rsin sin,z= r cos (r,

12、 , )=R(r) Y(, )R(r)只與電子離核距離有關(guān),稱為波函數(shù)的徑向部分.Y(, )只與兩個(gè)角度有關(guān),稱為波函數(shù)的角度部分第24頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三s軌道角度分布圖Y(, )=(1/4)1/2是常數(shù),與, 無關(guān).以(1/4)1/2為半徑的球面就是s軌道角度分布圖.s軌道成鍵無方向性.第25頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三p軌道角度分布圖以p z軌道為例Y(, )=(3/4)1/2cos 只與z軸夾角有關(guān).特點(diǎn):在z軸上出現(xiàn)極值, z方向?yàn)檎?反方向?yàn)樨?fù);在xy平面其值為零; 其形狀是亞鈴形. p x p y與 p z

13、類似.p軌道成鍵有方向性.第26頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三注意概念原子軌道的角度分布圖只與角量子數(shù)和磁量子數(shù)有關(guān),與主量子數(shù)無關(guān).因此不同n下的同種亞層原子軌道形狀相同.角度分布圖只是表示了單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不同方向上的變化情況,不可誤解為電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡.第27頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.1.4 電子云1、電子云與幾率密度幾率密度：電子在核外空間某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率。其值與2成正比。把2在空間 的分布圖形稱為電子云.電子云圖形一般用黑點(diǎn)的疏密程度表示不同的幾率密度。取90%等密度面表示電子云大小及形狀.第28頁(yè)，共

14、171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第29頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三電子云的角度分布圖Y2(, )電子云的角度分布函數(shù),表示電子在空間不同角度出現(xiàn)的幾率密度的大小。電子云角度分布圖與波函數(shù)角度分布圖的比較: 形狀相似; Y2(, )只有正值; Y(, ) 1, Y2(, ) Y(, ) 1電子云分布圖要瘦小些.第30頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三電子云的徑向分布R2(r)電子云徑向分布函數(shù)。表示電子在離核不同距離的區(qū)域出現(xiàn)幾率的大小. 半徑r處的厚度為dr的球殼體積為4r2dr。核外電子在該球殼中出現(xiàn)的幾率為D=

15、4r2R2dr，以4r2R2dr對(duì)r作圖就可得到電子云的徑向分布圖。第31頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三節(jié)面峰數(shù)=nl第32頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三電子云的徑向分布圖第33頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三電子云的徑向分布圖特點(diǎn)不同亞層的峰數(shù)不同,滿足n-l規(guī)律; 隨n增大, 電子離核的距離增大,能量顯著增大, 1s 2s 3s; n相同的不同亞層,電子離核的距離比較接近,但隨峰數(shù)增多能量降低,3s 3p 3d； 4s 3d鉆穿效應(yīng):距核近的小峰多,電子出現(xiàn)在距核近的區(qū)域的機(jī)會(huì)多,能量低,第34頁(yè)，共1

16、71頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.2.1多電子原子能級(jí)多電子原子復(fù)雜性：受核的吸引和電子間的相互排斥。鮑林根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果于1939年總結(jié)出多電子原子軌道能級(jí)高低的一般情況。（鮑林：美國(guó)人，19011994，1954年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng), 1962年榮獲諾貝爾和平獎(jiǎng)）第35頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三多電子能級(jí)圖1s2s2p3s3p4s3d 4p 5s 4d 5p6s4f5d6p 第36頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三能級(jí)決定因素：主量子數(shù)和角量子數(shù)能級(jí)規(guī)律：(1)E1sE2sE3sE4s; E2pE3pE4p; E

17、3dE4dE5d-(2) EnsEnpEndEnf; E3sE3 pE3d (3)能級(jí)交錯(cuò): E 4sE3d; E 5sE4d E6sE4fE5dE 6p(能級(jí)交錯(cuò)判斷方法:根據(jù)(n+0.7l)值,其值越大能量越高.如4s4;3d-4.4)第37頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三屏蔽效應(yīng)核外任一電子除受核的吸引外,還受到同層電子內(nèi)層電子的排斥,排斥的結(jié)果實(shí)為削弱了核對(duì)該電子的吸引作用屏蔽效應(yīng)電子受到的實(shí)際核吸引力有效核電荷數(shù): Z = Z為屏蔽常數(shù),表示屏蔽效應(yīng)的大小,其值采用經(jīng)驗(yàn)值.Z值越大，表示受到的核引力越大，距離核越近，能量越低。能級(jí)能量：E=-2.1010-

18、18(Z/n)2 第38頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三同層電子的=0.35(第一層取0.30);(n-1)層電子對(duì)n層電子的=0.85; (n-2)層及以內(nèi)的電子對(duì)n層電子的=1.0;外層電子對(duì)內(nèi)層電子的=0;對(duì)d,f上電子，位于它左邊每個(gè)電子的=1.0.如:k19： Z=2.2(4s1); Z=1.00(3d1)第39頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三17Cl 1s22s22p63s23p5 Z=17-(1.002+0.858+0.356)=6.1026Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 對(duì)4s電子 Z=26-(1.001

19、0+0.8514+0.351)=3.75 對(duì)3d電子 Z=26-(1.0018+50.35)=6.25第40頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.2.2核外電子排布核外電子排布原則:能量最低原理:核外電子首先優(yōu)先占據(jù)能量最低的軌道,當(dāng)?shù)湍芗?jí)軌道占滿后再依次進(jìn)入高能級(jí)軌道,原子能量最低.基態(tài).保里不相容原理:每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子.洪特規(guī)則:在同一亞層的各個(gè)軌道上,電子將盡量分占不同的軌道.自旋方向相同。第41頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三全充滿狀態(tài)(p6,d10,f14),半充滿(p3,d5,f7) ,全空狀態(tài)(p0,

20、d0,f0).N7 :1S2,2S2,2P3 第42頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三核外電子表示方法電子結(jié)構(gòu)式:表示電子在各亞層的分布.軌道表示法:表示電子占據(jù)原子軌道的情況.量子數(shù)表示:表示核外每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).N7 :1S2,2S2,2P3; N7 :He(2,0,0,1/2)(2,0,0,-1/2)(2,1,1,1/2)(2,1,0,1/2)(2,1,-1,1/2)第43頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三S16:1S2,2S2,2P6,3S2,3P4; 或Ne3s2,3p4Cr24:1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s1,3

21、d5(特例)Cu29:Ar4s1,3d10(特例)第44頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.2.3電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表（一）周期表1、原子的電子層結(jié)構(gòu)和周期數(shù)元素所在周期數(shù)=核外電子的最高能級(jí)組數(shù)每周期元素?cái)?shù)目=最高能級(jí)組原子軌道所容納的最多電子總數(shù).如下表：第45頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三周期能級(jí)組能級(jí)組內(nèi)各原子軌道元素?cái)?shù)目11 1s222 2s 2p833 3s 3p844 4s 3d 4p1855 5s 4d 5p1866 6s 4f 5d 6p3277 7s 5f 6d 23(未完)第46頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月2

22、0日，19點(diǎn)38分，星期三2、原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素分區(qū) 主族元素: S區(qū)(A)ns1 ns2P區(qū)(A)ns2np1 ns2np5 ns2np6 ( 零族)第47頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三副族元素(過渡元素）：d區(qū)：(n-1)d1ns2 (n-1)d5ns2 (n-1)d6-8 ns2 B Bds區(qū)(第、第副族元素)： (n-1)d10 ns1 (n-1)d10 ns2 (B)f區(qū)（鑭系和錒系元素）： (n-2) f 1 ns2 (n-2) f 14 ns2第48頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三3.原子的電子層結(jié)構(gòu)和族數(shù) a.主族元

23、素的族數(shù)等于最外層ns+np電子總數(shù)； b.第/第副族元素的族數(shù)等于最外層ns電子數(shù)； c.第至第副族元素的族數(shù)等于最外層ns 電子數(shù)與次外層(n-1)d電子數(shù)之和； d.族元素的最外層ns電子數(shù)與次外層(n-1)d 電子數(shù)之和為8至10,有三列； e.零族元素最外層電子數(shù)為2(ns2) 或 8(ns2+np6)。第49頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三dsblock第50頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三（二）元素性質(zhì)1、有效核電荷數(shù)Z = Z2、原子半徑:單質(zhì)分子或晶體中相鄰原子核間平均距離的一半.3、電離能I:反映元素原子失去電子難易程

24、度的量. (氣態(tài)基態(tài))M-e M+1氣態(tài)離子+ I1 I1值 小,易失電子 M+1 M+2+I2 一般I1 I2 I3第51頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三4、電子親和能A:反映元素原子得到電子難易程度的物理量. (氣態(tài)基態(tài))M+eM-1氣態(tài)離子+（-）A1M-1氣態(tài)離子+eM-2氣態(tài)離子+A2A1小,易得到電子. A1 A2 A3第52頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三5、電負(fù)性:元素原子在形成分子時(shí)吸引成鍵電子對(duì)的能力.常用的是鮑林采用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算的.周期表中電負(fù)性最大的是F,為4;最小的是CsFr,為0.7.一般把電負(fù)性為2作為區(qū)分

25、元素金屬性與非金屬性的界線. 2為金屬性元素，2為非金屬性元素。第53頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三（三）周期性規(guī)律同一周期, 從左到右比較 有效核電荷數(shù):顯著增加(核對(duì)電子的吸引力增大)原子半徑減小電離能增大親和能減小電負(fù)性增大第54頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三有效核電荷數(shù): 增加不大原子半徑顯著增大電離能減小親和能增大電負(fù)性減小同一主族, 從上至下比較第55頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.3 化學(xué)鍵與分子和晶體結(jié)構(gòu) 分子中相鄰的2個(gè)（或多個(gè)）原子或離子之間強(qiáng)烈的相互作用力稱為化學(xué)鍵。 化學(xué)鍵基本類

26、型:離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、配位鍵。 本節(jié)在原子結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)上,討論分子的形成,離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵及晶體性質(zhì).第56頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.3.1 化學(xué)鍵（一）離子鍵（二）共價(jià)鍵1、現(xiàn)代價(jià)鍵理論2、共價(jià)鍵類型3、共價(jià)鍵的價(jià)參數(shù)第57頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三（一）離子鍵（1）離子鍵的形成和特征：正、負(fù)離子的靜電引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，正、負(fù)離子便形成穩(wěn)定的離子鍵。以金屬鈉與氯氣的反應(yīng)為例。 1 Na(s) Cl2(g)NaCl(s) 2 -ne nNa(3s1) nNa+(2s22p6) 靜電引力 ne nNaCl nC

27、l(3s23p5) nCl-(3s23p6) 第58頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三Cl- + Na+ NaClNaCl的形成 離子鍵的本質(zhì)是正、負(fù)離子之間的靜電引力，離子的電荷越高，半徑越小，則形成的離子鍵越牢固。離子鍵既無方向性也無飽和性。第59頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三（二）共價(jià)鍵1、現(xiàn)代價(jià)鍵理論基本要點(diǎn) 當(dāng)兩個(gè)原子接近時(shí),自旋方向相反的未成對(duì)電子可以相互配對(duì),外層原子軌道彼此重疊,核間電子云密度較大,形成穩(wěn)定共價(jià)鍵。 第60頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第61頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20

28、日，19點(diǎn)38分，星期三 一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子,那它只能和自旋方向相反的相同數(shù)目未成對(duì)電子配對(duì)成鍵共價(jià)鍵飽和性. 在形成共價(jià)鍵時(shí)原子軌道總是沿著重疊最多的方向進(jìn)行。重疊越多共價(jià)鍵越牢固。共價(jià)鍵方向性.決定了分子的空間構(gòu)型。 原子軌道最大重疊原則:能量相近;對(duì)稱性匹配;最大重疊.第62頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三對(duì)稱性匹配原則原子軌道重疊必須考慮原子軌道的正負(fù)號(hào)，只有同號(hào)原子軌道才能實(shí)行有效的重疊。第63頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三共價(jià)鍵類型依據(jù)達(dá)到最大重疊的方式不同分類 鍵:兩原子軌道沿鍵軸方向進(jìn)行同號(hào)重疊(頭碰頭),重疊部分

29、對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱.有重疊程度大,鍵牢固特點(diǎn). 鍵:兩原子軌道沿鍵軸方向,在鍵軸兩側(cè)平行同號(hào)重疊(肩并肩)形成的共價(jià)鍵.重疊部分對(duì)等地分布在對(duì)稱平面的上下兩側(cè).與鍵相比,重疊程度小,不很穩(wěn)定, 易斷鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng).第64頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三鍵和鍵成鍵圖第65頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三共價(jià)鍵的價(jià)參數(shù)鍵長(zhǎng):分子中兩成鍵原子的平均核間距.鍵長(zhǎng)值大,鍵越不牢固.HCl-127.4;HI-160.8鍵角:分子中成鍵原子鍵軸間的夾角,其大小反映分子的幾何結(jié)構(gòu).OC-O夾角180線性.鍵能:反映共價(jià)鍵強(qiáng)弱的物理量.其值越大,共價(jià)鍵越牢

30、固.(在298.15k及100kpa下,斷裂1mol鍵所需的能量.)第66頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三鍵矩(偶極矩):反映鍵的極性大小的物理量.表示. 定義：距離為l，電量為q的兩個(gè)基本點(diǎn)電荷所構(gòu)成的電偶極子，其偶極矩=ql，單位:C.m(庫(kù).米)是向量,具有方向性（由正偶極子指向負(fù)偶極子）和加合性. 其大小與兩成鍵原子的電負(fù)性有關(guān)。第67頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第68頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三分子軌道理論(了解)分子軌道是由能量相近的不同原子軌道線性組合而成.組合時(shí)還要滿足軌道最大重疊和對(duì)稱

31、性匹配。幾個(gè)原子軌道形成幾個(gè)分子軌道.分子軌道能級(jí)低于原子軌道的成鍵軌道,分子軌道能級(jí)高于原子軌道的反鍵軌道。分子軌道同樣有能級(jí)高低。分子中的電子也是最先占據(jù)能量最低的成鍵軌道,符合保里不相容原理和洪特規(guī)則.第69頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三分子軌道圖解形成分子軌道的線性組合類型：第70頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第71頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第72頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三形成分子軌道線性組合類型：第73頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星

32、期三分子軌道能級(jí)圖（1）同核雙原子分子的分子軌道能級(jí)圖 分子軌道的能量次序目前主要是由光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。2s和2p能量相差較小的N2的E2pE2p， 而2s和2p能量相差較大的O2和F2的E2p E2p ，它們的分子能級(jí)圖不一樣。第74頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第75頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第76頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.3.2共價(jià)分子的空間構(gòu)型（一）分子的極性當(dāng)為雙原子分子時(shí)，兩原子電負(fù)性差越大，鍵矩越大，分子極性越大；當(dāng)為多原子分子時(shí)，分子極性大小還與分子的空間構(gòu)型即對(duì)稱性有關(guān)。 =

33、0,是非極性分子,正負(fù)電荷中心重合; 0是極性分子.第77頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第78頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三2、分子的空間構(gòu)型與雜化軌道理論現(xiàn)代價(jià)鍵理論闡明了共價(jià)鍵形成的實(shí)質(zhì)，解釋了共價(jià)鍵的方向性和飽和性。但對(duì)解釋分子的空間構(gòu)型、有機(jī)物官能團(tuán)的形成等有問題。第79頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三雜化軌道理論基本要點(diǎn)原子軌道在成鍵過程中,為提高成鍵能力,可將原子內(nèi)的類型不同但能量相近的原子軌道混合起來,重新分配成數(shù)目相同能量相等的新軌道雜化軌道.以雜化軌道形成分子時(shí),通常存在激發(fā)雜化軌道重疊成

34、鍵等過程,過程是同時(shí)發(fā)生, n個(gè)原子軌道雜化后只形成n個(gè)雜化軌道.雜化軌道與其它原子的原子軌道重疊形成化學(xué)鍵。重疊是沿著原子軌道實(shí)現(xiàn)最大重疊的方向進(jìn)行，分子的空間構(gòu)型由最大重疊的方向決定。第80頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三雜化軌道類型Sp雜化軌道:s+p- 2個(gè)Sp軌道,每個(gè)軌道能量相等,含有1/2 s和1/2 p成份.兩軌道間夾角為180為直線型,分子為非極性分子(對(duì)稱結(jié)構(gòu)).如分子BeCl2,HgCl2,CO2等同類分子以Sp雜化方式形成直線型非極性分子.第81頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第82頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月

35、20日，19點(diǎn)38分，星期三第83頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三Sp2雜化軌道s+p- 3個(gè)Sp2軌道,每個(gè)軌道能量相等,含有1/3 s和2/3 p成份.軌道間夾角均為120 呈平面三角形的對(duì)稱結(jié)構(gòu),分子是非極性.如BF3,BH3,BCl3為Sp2雜化成的分子第84頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第85頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第86頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三Sp3雜化軌道s+p- 四個(gè)Sp3軌道,每個(gè)軌道能量相等,含有1/4 s和3/4 p成份.軌道間夾角均為109呈

36、正四面體的對(duì)稱結(jié)構(gòu),分子是非極性.如CH4,SiH4,SiF4,CCl4等同類分子以Sp3雜化形成.第87頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第88頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三等性雜化和非等性雜化參與軌道雜化的原子軌道均有不成對(duì)電子，這類原子軌道的雜化稱為等性雜化。如前所講的雜化形式。參與軌道雜化的原子軌道不僅包含有不成對(duì)電子，還有成對(duì)電子。這種原子軌道的雜化稱為不等性雜化。第89頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三Sp3不等性雜化NH3,H2O,H2S,PH3等同類分子以Sp3非等性雜化形成.特點(diǎn)：S軌道含有的孤

37、對(duì)電子進(jìn)入Sp3雜化軌道,使含有孤對(duì)電子的雜化軌道能量與其它雜化軌道不同.以非等性雜化形成的分子一定是極性分子.因是非對(duì)稱結(jié)構(gòu). H2O,H2S是V字形, NH3 ,PH3是三角錐形.,第90頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第91頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第92頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第93頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.3.3 晶體結(jié)構(gòu)(選講)固體物質(zhì)的分類及宏觀特征 晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的基本類型晶體缺陷缺陷的應(yīng)用 第94頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，1

38、9點(diǎn)38分，星期三固體物質(zhì)分類及晶體概述第95頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三晶體由原子離子分子等微粒在空間按一定規(guī)律周期性重復(fù)排列形成 的具有規(guī)則的幾何外形的固體物質(zhì).晶體的X射線衍射研究表明，組成晶體的粒子是規(guī)則有序排列的并貫穿于整個(gè)晶體。而非晶體的粒子（如淀粉玻璃）只在幾個(gè)原子間距的短距離內(nèi)處于有序狀態(tài)，在更大的距離范圍就混亂而不規(guī)則了。 晶體和非晶體第96頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三單晶體 單晶體是由一個(gè)微小的晶核各向均勻生長(zhǎng)而成，其內(nèi)部的粒子基本上按其特有的規(guī)律整齊排列，具有典型的晶體結(jié)構(gòu)和突出的晶體的特性。第97頁(yè)，共17

39、1頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三 多晶體由很多細(xì)小晶粒結(jié)合而成，晶粒間由界面相互隔開，晶粒的結(jié)構(gòu)和成份可以是同一的，也可以是異類的。多晶體中每一小晶粒雖有各向異性，但由于晶粒的混亂排列，總體上一般不表現(xiàn)出各向異性。天然礦物、工業(yè)中的金屬和陶瓷等材料都是多晶體物質(zhì)。多晶體第98頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三如炭黑及人工合成的粉體材料，其外觀并無規(guī)整外形，但結(jié)構(gòu)測(cè)定表明，它們是由微細(xì)晶體構(gòu)成的多晶態(tài)物質(zhì)，常稱為微晶體。微晶體第99頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三晶體的微觀結(jié)構(gòu) 晶體晶體粒子按一定方式在空間做周期性重復(fù)性排列

40、.晶格把晶體中微粒抽象成一個(gè)幾何點(diǎn)，找出周期性重復(fù)的方式，這些幾何點(diǎn)三維空間的規(guī)則排列構(gòu)成了點(diǎn)陣。也稱為晶格。點(diǎn)陣能形象而充分地反映晶體的結(jié)構(gòu)特征。 第100頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第101頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第102頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方a=b=c=90Cu,NaCl四方a=bc=90Sn,SnO2正交abc=90I2,HgCl2三方a=b=c= 90Bi,Al2O3六方a=bc=90 =120Mg,AgI單斜abc= =90 90S,KClO3三斜abc

41、 90CuSO4.5H20晶胞參數(shù)與晶系第103頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第104頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三晶體物質(zhì)的特征 整齊規(guī)則的幾何外形;2.確定的熔點(diǎn):在晶體中結(jié)點(diǎn)上的粒子通過化學(xué)鍵或分子間力相互結(jié)合，破壞晶格所需要的能量也是一個(gè)定值。3.各向異性：在不同方向上有不同的傳熱導(dǎo)電機(jī)械強(qiáng)度等性能；晶體內(nèi)部粒子在相同方向上按確定的規(guī)律規(guī)則地周期性排列，而在不同方向上粒子排列的方式往往有所不同，因而造成晶體的各向異性。4.對(duì)稱性對(duì)稱中心、對(duì)稱面、對(duì)稱軸第105頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三一.晶體

42、的基本類型1.離子晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):晶格結(jié)點(diǎn)上交替地排列著正離子和負(fù)離子，正、負(fù)離子之間有靜電引力（離子鍵）相互吸引著。在離子晶體中不存在單個(gè)的離子化合物。絕大多數(shù)鹽和金屬氧化物的固體是離子晶體.性質(zhì):較高的熔點(diǎn)沸點(diǎn)硬度.多數(shù)離子晶體易溶于水,熔融液導(dǎo)電(晶體結(jié)點(diǎn)上的離子只能在附近振動(dòng),不能自由移動(dòng),晶體不導(dǎo)電);雖硬但比較脆。第106頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三類型配 位 情 況 NaCl型正離子與負(fù)離子的配位數(shù)均為6 CsCl型正離子與負(fù)離子的配位數(shù)均為8 ZnS型正離子與負(fù)離子的配位數(shù)均為4 CaF2型正離子的配位數(shù)8;負(fù)離子的配位數(shù)為4 TiO2型正離子的配

43、位數(shù)6;負(fù)離子的配位數(shù)為3離子晶體的分類第107頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三外形立方體，是面心立方晶格。8個(gè)角上和6個(gè)面的中心為氯離子所占據(jù)。離子晶體中任何一個(gè)離子在空間各個(gè)方向都可以施展它的引力，所以離子鍵是沒有方向性、飽和性的。 典型的離子化合物NaCl晶體結(jié)構(gòu)第108頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三離子晶體應(yīng)用舉例 屬離子晶體的物質(zhì)一般為活潑金屬的含氧鹽、鹵化物、氧化物，如： NaBr 紅外光譜儀棱鏡 MgO 耐火材料 CaCO3 建筑材料 NaCl BaCl2 熔融態(tài)作高溫鹽浴劑第109頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，

44、19點(diǎn)38分，星期三2.原子晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):晶格結(jié)點(diǎn)上排列著中性原子，原子間以牢固的共價(jià)鍵相結(jié)合。一般原子半徑小外層電子數(shù)較多的原子組成的單質(zhì)是原子晶體。如：?jiǎn)钨|(zhì)硅（Si）金鋼石（C）一般半徑小性質(zhì)相似的元素組成的化合物是原子晶體。如：二氧化硅（SiO2）碳化硅（SiC）氮化硼B(yǎng)N（立方）等。第110頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三性質(zhì):很高的硬度熔點(diǎn),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定.一般不導(dǎo)電不傳熱。應(yīng)用:在工業(yè)上多被用作耐磨、耐熔或耐火材料。金剛石、金剛砂都是極重要的磨料；SiO2是應(yīng)用極廣的耐火材料；石英和它的變體，如水晶、紫晶、燧石和瑪瑙等，是工業(yè)上的貴重材料；SiC、BN（立

45、方）、Si3N4等是性能良好的高溫結(jié)構(gòu)材料。 第111頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第112頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三3.分子晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):晶格結(jié)點(diǎn)上排列的都是中性分子,分子內(nèi)部各原子以強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，但分子間是以較弱的范德華力或氫鍵相結(jié)合的。一般非金屬單質(zhì)和化合物在固態(tài)為分子晶體。如：Cl2,I2, CO2,H2S,H2O,NH3。有機(jī)化合物是分子晶體.第113頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三性質(zhì):硬度小,熔點(diǎn)低,有較大的揮發(fā)性,常溫以氣態(tài)或液態(tài)存在.即使在常溫下呈固態(tài)的，其揮發(fā)性大，常具有升華性。

46、如碘（I2）/萘（C10H8）等。分子晶體結(jié)點(diǎn)上是電中性分子，故固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電，它們都是性能較好的絕緣材料。第114頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三晶體呈面心結(jié)構(gòu)，CO2分子分別占據(jù)立方體的8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面的中心位置，分子內(nèi)部是以C=O共價(jià)鍵結(jié)合，而在晶體中CO2分子間只存在色散力。 二氧化碳分子晶體第115頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三4.金屬晶體結(jié)點(diǎn)上排列的粒子為金屬原子或正離子,這些原子或正離子和從金屬原子上脫落下來的自由電子以金屬鍵結(jié)合而成。金屬鍵無飽和性和方向性, 大多數(shù)金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)緊密堆積結(jié)構(gòu)。一般是六心密堆晶

47、格、體心立方緊堆晶格、面心立方緊堆晶格三種基本構(gòu)型。第116頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三第117頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三 1.金屬具有不透明性和銀白光澤（自由電子吸收可見光，又會(huì)輻射出各種波長(zhǎng)）； 2.良好導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性,(自由電子的運(yùn)動(dòng))； 3.機(jī)械加工性能（良好的延展性和可塑性）(外力作用只使晶體內(nèi)部各層粒子間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，各層間仍保持著不具方向性的金屬鍵力); 4.金屬的熔點(diǎn)硬度延展性與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān).如: W(3410熔點(diǎn)最高)；Hg(-38.87熔點(diǎn)最低); Cr的硬度(9.0)最大；Cs的硬度(0.2)最小 。 金

48、屬特性第118頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三純金屬的強(qiáng)度與硬度不能滿足工程要求,常在金屬冶煉中加入另一種或幾種金屬或非金屬熔合成合金屬. 固溶體合金:指一種金屬與另一種金屬或非金屬雜質(zhì)在熔融時(shí)相互溶解，凝固時(shí)形成組成均勻的固體,其中含量多的金屬稱溶劑金屬;含量少的雜質(zhì)稱溶質(zhì)。根據(jù)雜質(zhì)在晶體的存在形式不同，固溶體可分成間隙固溶體和取代置換固溶體。合金晶體第119頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三取代固溶體：若溶劑金屬與雜質(zhì)晶格類型相同、原子半徑和電負(fù)性都相近，雜質(zhì)原子易取代晶格中溶劑金屬原子的某些位置。如:Cu、Zn形成的黃銅合金就屬于這種

49、類型 .間隙式固溶體：若雜質(zhì)原子比溶劑原子小得多,如H、C、V、B則易與金屬形成間隙式固溶體。如碳原子溶入-Fe中形成的鐵素體、金屬氫化物就是間隙固溶體 . 第120頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三金屬化合物合金屬.如Mg2Pb、CuZn、Ag3Al等。機(jī)械混合物合金屬。熔融時(shí)可互溶凝固時(shí)各自結(jié)晶出來。如用作焊錫的錫鉛合金。合金化可大大改進(jìn)金屬的性能。第121頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三5.混合型晶體定義:結(jié)點(diǎn)上質(zhì)點(diǎn)間靠多種作用力(共價(jià)鍵離子鍵分子間力)結(jié)合成晶體.。結(jié)構(gòu)特殊性:網(wǎng)絡(luò)狀層狀鏈狀第122頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月2

50、0日，19點(diǎn)38分，星期三石墨層狀結(jié)構(gòu)每個(gè)C以sp2雜化形成三個(gè)sp2雜化軌道,其間夾角為120構(gòu)成正六邊形的平面結(jié)構(gòu);每個(gè)C的2P軌道平行且都垂直于平面, 肩并肩重疊成大鍵,電子在層間移動(dòng)使之有金屬性質(zhì).層間作用力是分子間力,較弱,層間易斷開滑動(dòng),有潤(rùn)滑性.作用力:共價(jià)鍵,大鍵,分子間力第123頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三天然硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)每個(gè)硅以sp3雜化與四個(gè)氧形成SiO4正四面體結(jié)構(gòu);當(dāng)各個(gè)四面體以兩頂點(diǎn)氧與另兩個(gè)四面體的硅原子相連在一維方向無限延伸形成單鏈狀結(jié)構(gòu)用(SiO3)n2n- 表示；鏈狀陰離子間通過相隔較遠(yuǎn)的金屬陽(yáng)離子以離子鍵結(jié)合，因此鏈間結(jié)合

51、力比鏈內(nèi)結(jié)合力弱，解離時(shí)易形成纖維。 第124頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三由于帶負(fù)電荷的長(zhǎng)鏈與金屬正離子之間的離子鍵比鏈內(nèi)共價(jià)鍵弱，因此沿平行于鏈的方向用力，晶體往往易裂開成柱狀或纖維狀。石棉就是類似這類結(jié)構(gòu)的晶體。石棉是鎂、鐵、鈣硅酸鹽礦物的總稱，常用作耐火材料、 石棉水泥制品、石棉保溫材料和絕緣材料等。第125頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三 若每個(gè)硅氧四面體之間以三個(gè)頂點(diǎn)相互連接也可以形成層狀結(jié)構(gòu)，云母和許多種粘土就有這種結(jié)構(gòu)。 第126頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三二.晶體缺陷理想晶體：晶格的每個(gè)

52、結(jié)點(diǎn)上都有正確的分子/原子/離子等。純凈物質(zhì),在0K溫度存在。不論自然界存在的還是人工制備的晶體一般總是有缺陷的。晶體缺陷:實(shí)際晶體偏離了理想的周期性重復(fù)排列結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象.第127頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三按晶體缺陷的幾何形狀分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。 按晶體缺陷的化學(xué)組成分為整比缺陷和非整比缺陷。第128頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三1、點(diǎn)缺陷分類本征缺陷或熱缺陷任何高于OK的實(shí)際晶體的結(jié)點(diǎn)上粒子在平衡位置附近做熱運(yùn)動(dòng)，而使粒子脫離其平衡位置形成的缺陷?？瘴弧㈤g隙粒子、錯(cuò)位缺陷。雜質(zhì)缺陷外來雜質(zhì)進(jìn)入晶體而引起的缺陷。雜質(zhì)

53、缺陷是點(diǎn)缺陷中數(shù)目最多的一類。半徑較小的雜質(zhì)粒子常以間隙粒子進(jìn)入晶體。 （一）點(diǎn)缺陷第129頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三本征點(diǎn)缺陷第130頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三化學(xué)雜質(zhì)缺陷第131頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三線缺陷線缺陷：晶體中某區(qū)域發(fā)生一列或若干列粒子有規(guī)律地錯(cuò)排現(xiàn)象.當(dāng)晶體受切應(yīng)力時(shí)，則在滑移面與未滑移部分交界線周圍發(fā)生。第132頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三面缺陷面缺陷：是晶體中不同區(qū)域間晶粒取向過渡形成的。是原子或離子在一個(gè)交界面的兩側(cè)出現(xiàn)不同排列的缺陷。

54、多晶體中存在面缺陷。第133頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三非整比化合物及缺陷化學(xué)計(jì)量化合物又稱整比化合物，即各元素原子數(shù)均為簡(jiǎn)單整數(shù)比。整比缺陷整比化合物中不因缺陷引入而改變組成。如本征點(diǎn)缺陷第134頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三非整比化合物非化學(xué)計(jì)量化合物。原子數(shù)偏離整數(shù)比的化合物?；瘜W(xué)組成可用化學(xué)式AmBn(1+)表示,是一個(gè)很小的正值或負(fù)值。 產(chǎn)生原因:晶體中某些元素多余或不足,或由其它原子取代。非整比化合物伴有晶體缺陷。形成非整比化合物有如下三種情況。第135頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三過渡金屬

55、常有多種氧化值，可形成組成非整比化合物。如FeS中Fe2+被Fe3+所代替，為保持電中性，F(xiàn)e原子數(shù)少于1?；瘜W(xué)式為Fe(1-x)S,產(chǎn)生陽(yáng)離子空位的缺陷。第136頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三陰離子缺少，產(chǎn)生的空位由電子代替形成非整比化合物。鈉摻入氯化鈉晶體形成NaCl(1-x)?？瘴簧系碾娮幽芪湛梢姽馐咕w變色。第137頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三引入氧化值不同的雜質(zhì)后，為保持電中性，原來離子氧化值發(fā)生變化，產(chǎn)生非整比化合物。如在絕緣體NiO中摻入少量Li2O后為保持電中性Ni氧化，形成LixNi2+(1-2x)Ni3+x成為

56、半導(dǎo)體。因晶體中每二個(gè)Li+產(chǎn)生一個(gè)正“空穴”（3Ni2+ 2Ni3+）。第138頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三 P-型半導(dǎo)體:少量Ga(3電子)取代Si(4電子)后產(chǎn)生空穴,電子填充使空穴移動(dòng)導(dǎo)電.將少量A元素?fù)饺階元素中，如Si（B/Al/ Ga ）、Ge（Ga）等。 N-型半導(dǎo)體:As(5電子)取代Si(4電子)后多出電子在晶格中移動(dòng)導(dǎo)電.將少量A元素?fù)饺階元素中，如Si（P，As）、Ge（As）等。 摻雜半導(dǎo)體與信息材料第139頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三半導(dǎo)體材料示意圖第140頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)

57、38分，星期三 非整比化合物中所含正離子和負(fù)離子數(shù)目不等，晶體的電荷平衡靠額外的電子或離子補(bǔ)償。 如:TiO2-x、ZrO2-x、Zn1xO等是正離子過剩，需電子補(bǔ)償，n型半導(dǎo)體 ； NiO1+x、PdH1+x等負(fù)離子過剩，具有正離子空穴， p型半導(dǎo)體 。非整比化合物半導(dǎo)體第141頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三利用晶體缺陷的特殊材料如：固體電解質(zhì):在Ag I晶體中摻入+1價(jià)雜離子取代部分Ag+可使在常溫下有較強(qiáng)導(dǎo)電能力.ZnS晶體與藍(lán)色熒光粉: ZnS中摻入0.0001%的Ag Cl,使Ag+和Cl-占據(jù)Zn2+和S2-位置,造成缺陷,在陰極射線作用下,放出450

58、nm熒光,是彩色電視機(jī)的藍(lán)色熒光粉.二氧化鋯ZrO2多晶體面缺陷,耐高溫材料ZrO2中加入Cr2O3形成復(fù)合陶瓷,耐熱性提高4倍.鈦白粉TiO2超細(xì)粉末(10-60),用于高檔涂料和化妝品.由此可見研究固體化學(xué)的重要性。第142頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三6.4 分子間作用力與表面張力6.4.1 分子間力6.4.2 氫鍵6.4.3 表面張力和表面活性劑(自學(xué))氣體能凝結(jié)成液體/固體表面有吸附現(xiàn)象/粉末壓成片等現(xiàn)象說明分子間存在作用力。分子間力是分子與分子之間存在著的一種較弱的作用力，又稱為范德華力。第143頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星

59、期三（一）分子的極化6.4.1 分子間力第144頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三分子的極化：在外加電場(chǎng)的作用下，分子中正負(fù)電荷中心距離拉大產(chǎn)生變形,這一過程稱為分子的極化。分子變形使分子產(chǎn)生偶極,所形成的偶極稱為誘導(dǎo)偶極。當(dāng)外電場(chǎng)取消時(shí)，則誘導(dǎo)偶極消失。非極性分子的極化：在外加電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。第145頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三誘導(dǎo)=E 是分子在電場(chǎng)作用下變形大小的量度極化率,分子電子數(shù)越多,電子越分散, 分子越易極化.E外電場(chǎng)強(qiáng)度.第146頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三極性分子的極化：極性分子

60、本身存在偶極固有偶極;在外場(chǎng)作用下電荷發(fā)生取向移動(dòng)(定向極化)取向作用；同時(shí)在外場(chǎng)作用下正負(fù)電荷中心距離拉大變形誘導(dǎo)偶極;極性分子的極化是分子的取向和變形的總結(jié)果。極性分子偶極=固有偶極+誘導(dǎo)偶極,極性增強(qiáng).第147頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三分子的極化在相鄰分子間也可發(fā)生.因?yàn)槿魏畏肿佣加姓?fù)電荷中心，都有偶極。這些分子的偶極相當(dāng)于無數(shù)個(gè)微電場(chǎng)。根據(jù)偶極類型不同，分子間作用力分為三類：色散力、誘導(dǎo)力、取向力。第148頁(yè)，共171頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)38分，星期三2、分子間力類型（1）色散力瞬時(shí)偶極:在瞬間電子云和核發(fā)生相對(duì)位移,產(chǎn)生瞬時(shí)變形極化。