石墨同一層碳原子π鍵課件

Chapter2晶體Chapter2晶體1目錄2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體2-2金屬2-3離子晶體

2-4分子晶體

2-5分子間作用力

目錄2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體2學(xué)習(xí)概念圖學(xué)習(xí)概念圖32-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體石墨金剛石試題演練2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體石墨金剛石試題42-2金屬金屬金屬原子的堆積情形單位晶格最密堆積例題試題演練2-2金屬金金屬原子的堆積情形單位晶格最密堆積例題試題演練52-3離子晶體離子晶體晶格能離子晶體堆積方式離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)氯化銫的單位晶格硫化鋅的單位晶格試題演練2-3離子晶體離子晶體晶格能離子晶體堆積方式離子半徑比與晶62-4分子晶體分子晶體分子晶體的特性分子晶體2-4分子晶體分子晶體分子晶體的特性分子晶體72-5分子間作用力分子間作用力分子間作用力

偶極—偶極力

偶極—誘導(dǎo)偶極力

分散力

氫鍵

水和氨-分子間氫鍵冰的結(jié)構(gòu)分子內(nèi)氫鍵蛋白質(zhì)的α－螺旋第14-17族:化合物沸點(diǎn)各種晶體類(lèi)型及其作用力試題演練例題惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)甲烷水包合物2-5分子間作用力分子間作用力分子間作用力偶極—偶極8TheEndTheEnd92-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體10共價(jià)網(wǎng)狀晶體(1)共價(jià)網(wǎng)狀晶體原子間的共用電子對(duì)以共價(jià)鍵結(jié)合卻擁有聚合物般的結(jié)構(gòu)共價(jià)網(wǎng)狀晶體(1)共價(jià)網(wǎng)狀晶體原子間的共用電子對(duì)以共價(jià)鍵結(jié)合11共價(jià)網(wǎng)狀晶體(2)碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯C60為獨(dú)立的分子金剛石和石墨為共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體(2)碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯C60為12金剛石(1)金剛石的結(jié)構(gòu)每個(gè)碳原子以sp3混成軌域與相鄰的碳原子形成四面體的形狀金剛石(1)金剛石的結(jié)構(gòu)13金剛石(2)金剛石共價(jià)鍵強(qiáng)大，原子的堆積對(duì)稱(chēng)且緊密自然界硬度最大的物質(zhì)共用的電子對(duì)，無(wú)法自由移動(dòng)，是絕緣體三度空間的共價(jià)網(wǎng)狀晶體高熔點(diǎn)、高硬度及不導(dǎo)電金剛石(2)金剛石共價(jià)鍵強(qiáng)大，原子的堆積對(duì)稱(chēng)且緊密自然界硬14石墨(1)由碳以共價(jià)鍵結(jié)合而成的二度空間網(wǎng)狀固體具導(dǎo)電性並可當(dāng)潤(rùn)滑劑使用石墨(1)由碳以共價(jià)鍵結(jié)合而成的二度空間網(wǎng)狀固體15石墨(2)金剛石與石墨雖同屬共價(jià)網(wǎng)狀晶體，但兩者性質(zhì)相差頗大無(wú)色的金剛石硬度大且不導(dǎo)電；黑色的石墨卻硬度小而具導(dǎo)電性，造成此差異的原因應(yīng)歸之於兩者的不同結(jié)構(gòu)石墨(2)金剛石與石墨雖同屬共價(jià)網(wǎng)狀晶體，但兩者性質(zhì)相差頗大16石墨(3)有別於金剛石中碳原子的四面體排列，石墨則以共邊的六員環(huán)互相連結(jié)而形成層狀的構(gòu)造。石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)碳均為sp2混成，利用三個(gè)混成後的sp2軌域，以σ鍵的鍵結(jié)方式與鄰近的三個(gè)碳原子結(jié)合；而與層面垂直的未混成p軌域則連結(jié)在一起形成π鍵。石墨(3)有別於金剛石中碳原子的四面體排列，石墨層狀結(jié)構(gòu)中，17石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(1)石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(1)18石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(2)石墨晶體中的每一個(gè)碳－碳鍵的鍵長(zhǎng)均相等，且既非單鍵，也非雙鍵，而是介於二者之間。這種現(xiàn)象可用共振（resonance）的理論解釋石墨有數(shù)個(gè)不同但對(duì)等的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)只有雙鍵的位置共振一個(gè)分子，可由數(shù)個(gè)不同但對(duì)等的結(jié)構(gòu)表示。石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(2)石墨晶體中的每一個(gè)碳－碳鍵的鍵長(zhǎng)均相19石墨同一層碳原子：π鍵石墨同一層碳原子：(A)未混成的p軌域；(B)結(jié)合而成π鍵。石墨同一層碳原子：π鍵石墨同一層碳原子：20石墨的性質(zhì)同一層碳原子眾多的p軌域形成π鍵時(shí)，由於共振，電子可在π軌域中移動(dòng)，因此石墨具導(dǎo)電性。因此，石墨結(jié)構(gòu)的每一層內(nèi)均有很強(qiáng)的鍵結(jié)而具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性，但層與層間僅有微弱的作用力，若受力則容易滑動(dòng)，故石墨可當(dāng)潤(rùn)滑劑使用石墨的性質(zhì)同一層碳原子眾多的p軌域形成π鍵時(shí)，由於共振，電子212-2金屬2-2金屬22金屬原子的堆積情形(A)最密堆積，每顆圓球的外圍有六顆圓球圍繞(B)非最密堆積，此種排列中每顆圓球僅有四顆圓球圍繞，中間的空隙較大金屬原子的堆積情形(A)最密堆積，每顆圓球的外圍有六顆圓球23最密堆積中的關(guān)係第一層（標(biāo)示為A）與第二層的關(guān)係。第二層可置於B或C上。最密堆積中的關(guān)係第一層（標(biāo)示為A）與第二層的關(guān)係。24最密堆積中的第三層(1)(A)第一層、第二層分別填入A、B的位置後，第三層可選擇填入A或C的位置(A)最密堆積中的第三層(1)(A)第一層、第二層分別填入A、B25最密堆積中的第三層(2)(B)第三層選擇填入A的位置，將形成六方最密堆積第三層選擇填入C的位置，將形成立方最密堆積(B)最密堆積中的第三層(2)(B)第三層選擇填入A的位置，將形26六方最密堆積：第三層選擇A的位置；以ABAB…的順序排列，則得六方最密堆積六方最密堆積六方最密堆積：第三層選擇A的位置；六方最密堆積27立方最密堆積立方最密堆積：(A)第三層選擇C的位置，各層依ABCABC…的順序排列；(B)上下各層緊密堆積；(C)將軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)為立方體的對(duì)角線(xiàn)，則可看出面心立方的結(jié)構(gòu)；(D)將面心立方沿對(duì)角線(xiàn)分成四層，各層原子數(shù)分別為1,6,6,1，即為(A)圖。立方最密堆積立方最密堆積：(A)第三層選擇C的位置，各層依A28單位晶格單位晶格29例題 2-1金屬鋁的原子量為27，其晶體為面心立方堆積，單位晶格之邊長(zhǎng)為4.0?，試求：(1)晶體之密度(2)鋁原子的半徑例題 2-1金屬鋁的原子量為27，其晶體為面心立方堆積，單位30例題 2-1答案例題 2-1答案312-3離子晶體2-3離子晶體32離子晶體離子晶體33晶格能當(dāng)氣態(tài)的陽(yáng)離子與氣態(tài)的陰離子互相吸引而生成一莫耳固態(tài)離子晶體時(shí)所放出的能量。晶格能當(dāng)氣態(tài)的陽(yáng)離子與氣態(tài)的陰離子互相吸引而生成一莫耳固態(tài)離34堆積方式(1)堆積方式(1)35堆積方式(2)合理的堆積方式若填入的陽(yáng)離子大小適當(dāng)，將使陽(yáng)離子與陰離子能接觸而陰離子之間不接觸，如圖2-13(B)，此為合理的堆積方式不合理的堆積方式若填入的陽(yáng)離子太小，將使陽(yáng)離子與陰離子無(wú)法接觸，陰離子之間卻緊密接觸，如圖2-13(C)，此為不合理的堆積方式堆積方式(2)合理的若填入的陽(yáng)離子大小適當(dāng)，將使陽(yáng)離子與陰離36離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係37氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)(A)氯化鈉的晶體是由無(wú)數(shù)個(gè)鈉離子與氯離子堆積而成(B)Na＋的配位數(shù)為6氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)(A)氯化鈉的晶體是由無(wú)數(shù)個(gè)鈉離子與氯離子38氯化鈉單位晶格的三種表示圖(A)填充模型(B)球-棍模型(C)切割後的填充式模型較接近實(shí)際情況較能看清兩種離子間的內(nèi)部規(guī)律排列較能看出單位晶格內(nèi)的原子數(shù)氯化鈉單位晶格的三種表示圖(A)填充模型(B)球-棍模型(39氯化鈉中氯離子的三層排列氯化鈉中氯離子的三層排列40氯化鈉晶體~面心立方堆積(B)鈉離子呈面心立方堆積(A)氯離子呈面心立方堆積氯化鈉晶體~面心立方堆積(B)鈉離子呈面心立方堆積(A)氯41氯化銫的單位晶格示意圖氯化銫的單位晶格示意圖42硫化鋅的單位晶格示意圖每一層硫離子依ABCABC…的順序排列，形成面心立方。每一個(gè)鋅離子位於四個(gè)硫離子組成的四面體中心（見(jiàn)虛線(xiàn)地方），配位數(shù)為4。硫化鋅的單位晶格示意圖每一層硫離子依ABCABC…的順序排列43硫化鋅硫化鋅442-4分子晶體2-4分子晶體45分子晶體分子晶體則僅依靠分子間作用力將分子維繫起來(lái)例如斜方硫晶體是由許多S8分子組成，各個(gè)S8分子之間僅靠凡得瓦力來(lái)維繫分子晶體分子晶體則僅依靠分子間作用力將分子維繫起來(lái)例如斜方46分子晶體的特性因分子間作用力遠(yuǎn)小於一般的化學(xué)鍵，故分子晶體的熔點(diǎn)一般較低。分子晶體的特性因分子間作用力遠(yuǎn)小於一般的化學(xué)鍵，472-5分子間作用力2-5分子間作用力48分子間作用力分子間作用力可分為氫鍵及凡得瓦力凡得瓦力分為偶極—偶極力偶極—誘導(dǎo)偶極力分散力分子間作用力分子間作用力可分為氫鍵及凡得瓦力凡得瓦力分49偶極—偶極力極性分子的偶極與另一極性分子的偶極靠近時(shí)所產(chǎn)生的作用力偶極—偶極力極性分子的偶極與另一極性分子的偶極靠近時(shí)所產(chǎn)50偶極—誘導(dǎo)偶極力(1)極性分子靠近非極性分子時(shí)，極性分子的偶極與非極性分子的誘導(dǎo)偶極之間的作用力。(A)左側(cè)氧分子為非極性分子；右側(cè)水分子為極性分子，帶有偶極偶極—誘導(dǎo)偶極力(1)極性分子靠近非極性分子時(shí)，極性分子51偶極—誘導(dǎo)偶極力(2)(B)兩分子互相靠近時(shí)，左側(cè)氧分子受極性水分子的影響而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。偶極—誘導(dǎo)偶極力(2)(B)兩分子互相靠近時(shí)，左側(cè)氧分子52分散力因分子瞬間產(chǎn)生的偶極而造成的吸引力(A)氫分子的平均電子分布對(duì)稱(chēng)；(B)某一瞬間，電子較偏向上方，故上方帶部分負(fù)電，下方帶部分正電；(C)某一瞬間，電子較偏向下方，也產(chǎn)生瞬間偶極。分散力因分子瞬間產(chǎn)生的偶極而造成的吸引力(A)氫分子的平均53瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力：左分子呈瞬間偶極，使得右分子的電子被影響而移動(dòng)，形成誘導(dǎo)偶極，因此兩分子間產(chǎn)生微弱的吸引力。瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力：左分子呈瞬間偶極，使得右分子的電子54惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)分散力的大小與原子或分子的大小和形狀有關(guān)。例如原子量愈大的惰性氣體，其分散力愈大，沸點(diǎn)也愈高，直鏈烷類(lèi)亦然惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)分散力的大小與原子或分子的大小和形55戊烷的三種異構(gòu)物的沸點(diǎn)沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷沸點(diǎn)大小順序：以接觸面積來(lái)判斷戊烷的三種異構(gòu)物的沸點(diǎn)沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷56練習(xí)2-1氮?dú)馀c一氧化碳的電子數(shù)相同且分子量差不多，試問(wèn)為何一氧化碳的沸點(diǎn)略高於氮?dú)?？答：因CO為極性分子，分子間具有偶極－偶極力；而N2為非極性分子，分子間僅具分散力。

練習(xí)2-1氮?dú)馀c一氧化碳的電子數(shù)相同且分子量差不多57氫鍵若氫原子連接於電負(fù)度較大的原子（如F、O、N），則會(huì)與另一個(gè)F、O、N原子產(chǎn)生吸引力，此引力稱(chēng)為氫鍵。HFHOHNFON氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵若氫原子連接於電負(fù)度較大的原子HFHOHNFON氫鍵氫58水的分子間氫鍵水的分子間氫鍵59氨的分子間氫鍵氨的分子間氫鍵60冰中的四面體結(jié)構(gòu)(A)氧原子位於四面體的中心冰中的四面體結(jié)構(gòu)(A)氧原子位於四面體的中心61水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)(B)許多水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中存在較大的孔洞水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)(B)許多水分子之間以氫鍵形成冰62分子內(nèi)氫鍵柳醛和順丁烯二酸會(huì)產(chǎn)生分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵柳醛和順丁烯二酸會(huì)產(chǎn)生分子內(nèi)氫鍵63例題 2-2例題 2-264例題2-2答案具有分子內(nèi)氫鍵：

例題2-2答案具有分子內(nèi)氫鍵：65蛋白質(zhì)的α－螺旋蛋白質(zhì)的α－螺旋是因分子內(nèi)氫鍵而形成蛋白質(zhì)的α－螺旋蛋白質(zhì)的α－螺旋是因分子內(nèi)氫鍵而形成66第14至17族:化合物沸點(diǎn)第14至17族:化合物沸點(diǎn)67例題 2-3寫(xiě)出下列各類(lèi)分子可能存在的分子間作用力：(1)CO2(2)H2O(3)CHCl3答：(1)分散力。(2)氫鍵、偶極－偶極力、分散力(3)偶極－偶極力、分散力例題 2-3寫(xiě)出下列各類(lèi)分子可能存在的分子間作用力：答：(168練習(xí)2-2XH4、XH3、H2X及HX（X為第14至17族元素）的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如右圖所示。試解釋H2O、HF和NH3的沸點(diǎn)較同族氫化物高的現(xiàn)象。答：XH4中，其沸點(diǎn)大小順序與分子量的順序相同。但在XH3、H2X及HX中，NH3、H2O及HF則有反常地增大現(xiàn)象，其原因?yàn)闅淙艚釉陔娯?fù)度較大的原子（如氟、氧、氮等）時(shí)，則分子間會(huì)有氫鍵產(chǎn)生之故。練習(xí)2-2XH4、XH3、H2X及HX（X答：XH4中，其69練習(xí)2-3

醋酸（CH3COOH）的分子結(jié)構(gòu)為，分子量是60，但實(shí)際測(cè)量時(shí)，所得數(shù)據(jù)往往較60為高，試解釋可能的原因。答：部分醋酸分子會(huì)以氫鍵形成二聚分子，如右圖，因此測(cè)得分子量較60大。練習(xí)2-3答：部分醋酸分子會(huì)以氫70各種晶體類(lèi)型及其作用力各種晶體類(lèi)型及其作用力71甲烷水包合物(1)甲烷水包合物(1)72甲烷水包合物(2)甲烷水包合物(MethaneClathrate)亦稱(chēng)為甲烷水合物或甲烷冰，為甲烷分子圍困於固態(tài)水晶格所形成的籠子中。此晶格為固態(tài)水分子彼此以氫鍵吸引的方式所形成，其形狀有如籠子。甲烷水包合物大部分存在地球海洋底部的沉澱物下，少部分存於永久凍土中。氣體水包合物除了甲烷水包含物外，火星上也發(fā)現(xiàn)有二氧化碳水包合物。

甲烷水包合物(2)甲烷水包合物(MethaneClathr73甲烷水包合物(3)據(jù)目前估計(jì)，全球甲烷水包合物的甲烷含量大約有20千兆立方公尺（20×1015m3），其所能提供的有機(jī)碳能源是全球已知所有石油、天然氣等化石燃料能源總量的兩倍。這龐大的能源若能有效的開(kāi)發(fā)與利用將可解決日益缺乏的化石燃料。甲烷水包合物(3)據(jù)目前估計(jì)，全球甲烷水包合物的甲烷含量大約74單選題16.右圖為碳六十分子的示意圖，其碳原子的混成軌域與下列何者的碳原子最為接近？

(A)鑽石

(B)石墨

(C)二氧化碳

(D)聚乙烯答：(B)單選題16.右圖為碳六十分子的示意圖，其碳原子的答：(B75單選題2.金屬A晶體是以右圖的方式堆疊而成，關(guān)於此金屬晶體的敘述，何者正確？(A)為六方最密堆積(B)已知鹼金屬（Li、Na、K、Rb、Cs）晶體都屬體心立方，與金屬A堆積方式相同(C)單位晶格含原子數(shù)4個(gè) (D)原子半徑acm，則單位晶格邊長(zhǎng)為cm答：(C)(A)為面心立方最密堆積；(D)原子半徑acm，則單位晶格邊長(zhǎng)為cm

單選題2.金屬A晶體是以右圖的方式堆答：(C)76單選題4.右下圖為面心立方結(jié)構(gòu)，其中黃色球位在六個(gè)面的中心，紅色球位在八個(gè)頂點(diǎn)，試問(wèn)每顆黃色球在單位晶格內(nèi)的體積與整顆球體積的比例為何？

(A)1(B)1/2

(C)1/4(D)1/8答：(B)單選題4.右下圖為面心立方結(jié)構(gòu)，其中黃色球位在六個(gè)面的中77單選題7.含A、B、X三元素的某化合物之結(jié)構(gòu)如右圖，則此化合物之化學(xué)式為下列哪一個(gè)？

(A)ABX(B)AB2X4

(C)AB2X2(D)ABX3

(E)ABX4答：(D)A：1B：8×1/8＝1X：12×1/4＝3化合物之化學(xué)式為ABX3

單選題7.含A、B、X三元素的某化合物之結(jié)構(gòu)如右圖，則此78習(xí)題5.氟化氙晶體的單位晶格如右下圖，試由圖中判定其化學(xué)式。答：Xe：體心及8個(gè)角，故共有1＋1/8×8＝2個(gè)。F：?jiǎn)卧w內(nèi)有2個(gè)（在體心的上方和下方），邊有8個(gè)，故共有2＋1/4×8＝4個(gè)。∴其化學(xué)式為XeF2習(xí)題5.氟化氙晶體的單位晶格如右下圖，試由圖中判定其化學(xué)式。79單選題8.在氯化鈉結(jié)晶格子中，每一個(gè)氯離子周?chē)辛鶄€(gè)最靠近的鈉離子；而每一個(gè)鈉離子周?chē)辛鶄€(gè)最靠近的氯離子。試問(wèn)每一個(gè)氯離子周?chē)羁拷穆入x子有幾個(gè)？

(A)6(B)8

(C)10(D)12答：(D)

單選題8.在氯化鈉結(jié)晶格子中，每一個(gè)氯離子周?chē)?，有六個(gè)最80單選題15.下列有關(guān)H2O、CS2、Na2S、SiO2物質(zhì)的沸點(diǎn)高低排列順序，何者正確？

(A)SiO2＞Na2S＞H2O＞CS2

(B)Na2S＞H2O＞SiO2＞CS2

(C)Na2S＞H2O＞CS2＞SiO2

(D)SiO2＞Na2S＞CS2＞H2O

(E)Na2S＞SiO2＞CS2＞H2O答：(A)沸點(diǎn)：網(wǎng)狀固體＞離子晶體＞分子間氫鍵＞分子間凡得瓦力單選題15.下列有關(guān)H2O、CS2、Na2S、SiO2物81習(xí)題6.寫(xiě)出下列每一物質(zhì)的分子間主要作用力，並解釋下列各項(xiàng)中的哪一種物質(zhì)擁有較高的沸點(diǎn)：(1)n-C7H16，n-C8H18

(2)C2H5OH，C2H5SH(3)O3，CH3OCH3

(4)C2H6，N2H4習(xí)題6.寫(xiě)出下列每一物質(zhì)的分子間主要作用力，並解釋下列各項(xiàng)82習(xí)題6.答案(1)答：(1)n-C7H16，n-C8H18：分散力，n-C8H18的沸點(diǎn)較高（接觸面較大）。(2)C2H5OH，C2H5SH：C2H5OH間有氫鍵，C2H5SH的分子間有偶極－偶極力。C2H5OH的沸點(diǎn)較高。習(xí)題6.答案(1)答：83習(xí)題6.答案(2)答：(3)O3，CH3OCH3：O3間主要為偶極－偶極力，甲醚的分子間有偶極－偶極力，因甲醚接觸面積大，故沸點(diǎn)較高。(4)C2H6，N2H4：C2H6分子間為分散力，N2H4分子間有偶極－偶極力，故N2H4的沸點(diǎn)較高。習(xí)題6.答案(2)答：84多選題5.氫鍵是生物體內(nèi)一種重要的化學(xué)鍵，去氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)就是利用氫鍵來(lái)維繫的。下列用點(diǎn)線(xiàn)表示的鍵結(jié)（不考慮鍵角），哪些是氫鍵？答：(C)(E)

多選題5.氫鍵是生物體內(nèi)一種重要的化學(xué)鍵，去氧核糖核酸的85多選題6.氫鍵可能出現(xiàn)於同一分子內(nèi)，下列何者具有分子內(nèi)氫鍵？

答：(A)(B)(E)多選題6.氫鍵可能出現(xiàn)於同一分子內(nèi)，下列何者具有答：(A86Chapter2晶體Chapter2晶體87目錄2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體2-2金屬2-3離子晶體

2-4分子晶體

2-5分子間作用力

目錄2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體88學(xué)習(xí)概念圖學(xué)習(xí)概念圖892-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體石墨金剛石試題演練2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體石墨金剛石試題902-2金屬金屬金屬原子的堆積情形單位晶格最密堆積例題試題演練2-2金屬金金屬原子的堆積情形單位晶格最密堆積例題試題演練912-3離子晶體離子晶體晶格能離子晶體堆積方式離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)氯化銫的單位晶格硫化鋅的單位晶格試題演練2-3離子晶體離子晶體晶格能離子晶體堆積方式離子半徑比與晶922-4分子晶體分子晶體分子晶體的特性分子晶體2-4分子晶體分子晶體分子晶體的特性分子晶體932-5分子間作用力分子間作用力分子間作用力

偶極—偶極力

偶極—誘導(dǎo)偶極力

分散力

氫鍵

水和氨-分子間氫鍵冰的結(jié)構(gòu)分子內(nèi)氫鍵蛋白質(zhì)的α－螺旋第14-17族:化合物沸點(diǎn)各種晶體類(lèi)型及其作用力試題演練例題惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)甲烷水包合物2-5分子間作用力分子間作用力分子間作用力偶極—偶極94TheEndTheEnd952-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體2-1共價(jià)網(wǎng)狀晶體96共價(jià)網(wǎng)狀晶體(1)共價(jià)網(wǎng)狀晶體原子間的共用電子對(duì)以共價(jià)鍵結(jié)合卻擁有聚合物般的結(jié)構(gòu)共價(jià)網(wǎng)狀晶體(1)共價(jià)網(wǎng)狀晶體原子間的共用電子對(duì)以共價(jià)鍵結(jié)合97共價(jià)網(wǎng)狀晶體(2)碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯C60為獨(dú)立的分子金剛石和石墨為共價(jià)網(wǎng)狀晶體共價(jià)網(wǎng)狀晶體(2)碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯C60為98金剛石(1)金剛石的結(jié)構(gòu)每個(gè)碳原子以sp3混成軌域與相鄰的碳原子形成四面體的形狀金剛石(1)金剛石的結(jié)構(gòu)99金剛石(2)金剛石共價(jià)鍵強(qiáng)大，原子的堆積對(duì)稱(chēng)且緊密自然界硬度最大的物質(zhì)共用的電子對(duì)，無(wú)法自由移動(dòng)，是絕緣體三度空間的共價(jià)網(wǎng)狀晶體高熔點(diǎn)、高硬度及不導(dǎo)電金剛石(2)金剛石共價(jià)鍵強(qiáng)大，原子的堆積對(duì)稱(chēng)且緊密自然界硬100石墨(1)由碳以共價(jià)鍵結(jié)合而成的二度空間網(wǎng)狀固體具導(dǎo)電性並可當(dāng)潤(rùn)滑劑使用石墨(1)由碳以共價(jià)鍵結(jié)合而成的二度空間網(wǎng)狀固體101石墨(2)金剛石與石墨雖同屬共價(jià)網(wǎng)狀晶體，但兩者性質(zhì)相差頗大無(wú)色的金剛石硬度大且不導(dǎo)電；黑色的石墨卻硬度小而具導(dǎo)電性，造成此差異的原因應(yīng)歸之於兩者的不同結(jié)構(gòu)石墨(2)金剛石與石墨雖同屬共價(jià)網(wǎng)狀晶體，但兩者性質(zhì)相差頗大102石墨(3)有別於金剛石中碳原子的四面體排列，石墨則以共邊的六員環(huán)互相連結(jié)而形成層狀的構(gòu)造。石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)碳均為sp2混成，利用三個(gè)混成後的sp2軌域，以σ鍵的鍵結(jié)方式與鄰近的三個(gè)碳原子結(jié)合；而與層面垂直的未混成p軌域則連結(jié)在一起形成π鍵。石墨(3)有別於金剛石中碳原子的四面體排列，石墨層狀結(jié)構(gòu)中，103石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(1)石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(1)104石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(2)石墨晶體中的每一個(gè)碳－碳鍵的鍵長(zhǎng)均相等，且既非單鍵，也非雙鍵，而是介於二者之間。這種現(xiàn)象可用共振（resonance）的理論解釋石墨有數(shù)個(gè)不同但對(duì)等的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)只有雙鍵的位置共振一個(gè)分子，可由數(shù)個(gè)不同但對(duì)等的結(jié)構(gòu)表示。石墨的兩種共振結(jié)構(gòu)(2)石墨晶體中的每一個(gè)碳－碳鍵的鍵長(zhǎng)均相105石墨同一層碳原子：π鍵石墨同一層碳原子：(A)未混成的p軌域；(B)結(jié)合而成π鍵。石墨同一層碳原子：π鍵石墨同一層碳原子：106石墨的性質(zhì)同一層碳原子眾多的p軌域形成π鍵時(shí)，由於共振，電子可在π軌域中移動(dòng)，因此石墨具導(dǎo)電性。因此，石墨結(jié)構(gòu)的每一層內(nèi)均有很強(qiáng)的鍵結(jié)而具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性，但層與層間僅有微弱的作用力，若受力則容易滑動(dòng)，故石墨可當(dāng)潤(rùn)滑劑使用石墨的性質(zhì)同一層碳原子眾多的p軌域形成π鍵時(shí)，由於共振，電子1072-2金屬2-2金屬108金屬原子的堆積情形(A)最密堆積，每顆圓球的外圍有六顆圓球圍繞(B)非最密堆積，此種排列中每顆圓球僅有四顆圓球圍繞，中間的空隙較大金屬原子的堆積情形(A)最密堆積，每顆圓球的外圍有六顆圓球109最密堆積中的關(guān)係第一層（標(biāo)示為A）與第二層的關(guān)係。第二層可置於B或C上。最密堆積中的關(guān)係第一層（標(biāo)示為A）與第二層的關(guān)係。110最密堆積中的第三層(1)(A)第一層、第二層分別填入A、B的位置後，第三層可選擇填入A或C的位置(A)最密堆積中的第三層(1)(A)第一層、第二層分別填入A、B111最密堆積中的第三層(2)(B)第三層選擇填入A的位置，將形成六方最密堆積第三層選擇填入C的位置，將形成立方最密堆積(B)最密堆積中的第三層(2)(B)第三層選擇填入A的位置，將形112六方最密堆積：第三層選擇A的位置；以ABAB…的順序排列，則得六方最密堆積六方最密堆積六方最密堆積：第三層選擇A的位置；六方最密堆積113立方最密堆積立方最密堆積：(A)第三層選擇C的位置，各層依ABCABC…的順序排列；(B)上下各層緊密堆積；(C)將軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)為立方體的對(duì)角線(xiàn)，則可看出面心立方的結(jié)構(gòu)；(D)將面心立方沿對(duì)角線(xiàn)分成四層，各層原子數(shù)分別為1,6,6,1，即為(A)圖。立方最密堆積立方最密堆積：(A)第三層選擇C的位置，各層依A114單位晶格單位晶格115例題 2-1金屬鋁的原子量為27，其晶體為面心立方堆積，單位晶格之邊長(zhǎng)為4.0?，試求：(1)晶體之密度(2)鋁原子的半徑例題 2-1金屬鋁的原子量為27，其晶體為面心立方堆積，單位116例題 2-1答案例題 2-1答案1172-3離子晶體2-3離子晶體118離子晶體離子晶體119晶格能當(dāng)氣態(tài)的陽(yáng)離子與氣態(tài)的陰離子互相吸引而生成一莫耳固態(tài)離子晶體時(shí)所放出的能量。晶格能當(dāng)氣態(tài)的陽(yáng)離子與氣態(tài)的陰離子互相吸引而生成一莫耳固態(tài)離120堆積方式(1)堆積方式(1)121堆積方式(2)合理的堆積方式若填入的陽(yáng)離子大小適當(dāng)，將使陽(yáng)離子與陰離子能接觸而陰離子之間不接觸，如圖2-13(B)，此為合理的堆積方式不合理的堆積方式若填入的陽(yáng)離子太小，將使陽(yáng)離子與陰離子無(wú)法接觸，陰離子之間卻緊密接觸，如圖2-13(C)，此為不合理的堆積方式堆積方式(2)合理的若填入的陽(yáng)離子大小適當(dāng)，將使陽(yáng)離子與陰離122離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係離子半徑比與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)係123氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)(A)氯化鈉的晶體是由無(wú)數(shù)個(gè)鈉離子與氯離子堆積而成(B)Na＋的配位數(shù)為6氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)(A)氯化鈉的晶體是由無(wú)數(shù)個(gè)鈉離子與氯離子124氯化鈉單位晶格的三種表示圖(A)填充模型(B)球-棍模型(C)切割後的填充式模型較接近實(shí)際情況較能看清兩種離子間的內(nèi)部規(guī)律排列較能看出單位晶格內(nèi)的原子數(shù)氯化鈉單位晶格的三種表示圖(A)填充模型(B)球-棍模型(125氯化鈉中氯離子的三層排列氯化鈉中氯離子的三層排列126氯化鈉晶體~面心立方堆積(B)鈉離子呈面心立方堆積(A)氯離子呈面心立方堆積氯化鈉晶體~面心立方堆積(B)鈉離子呈面心立方堆積(A)氯127氯化銫的單位晶格示意圖氯化銫的單位晶格示意圖128硫化鋅的單位晶格示意圖每一層硫離子依ABCABC…的順序排列，形成面心立方。每一個(gè)鋅離子位於四個(gè)硫離子組成的四面體中心（見(jiàn)虛線(xiàn)地方），配位數(shù)為4。硫化鋅的單位晶格示意圖每一層硫離子依ABCABC…的順序排列129硫化鋅硫化鋅1302-4分子晶體2-4分子晶體131分子晶體分子晶體則僅依靠分子間作用力將分子維繫起來(lái)例如斜方硫晶體是由許多S8分子組成，各個(gè)S8分子之間僅靠凡得瓦力來(lái)維繫分子晶體分子晶體則僅依靠分子間作用力將分子維繫起來(lái)例如斜方132分子晶體的特性因分子間作用力遠(yuǎn)小於一般的化學(xué)鍵，故分子晶體的熔點(diǎn)一般較低。分子晶體的特性因分子間作用力遠(yuǎn)小於一般的化學(xué)鍵，1332-5分子間作用力2-5分子間作用力134分子間作用力分子間作用力可分為氫鍵及凡得瓦力凡得瓦力分為偶極—偶極力偶極—誘導(dǎo)偶極力分散力分子間作用力分子間作用力可分為氫鍵及凡得瓦力凡得瓦力分135偶極—偶極力極性分子的偶極與另一極性分子的偶極靠近時(shí)所產(chǎn)生的作用力偶極—偶極力極性分子的偶極與另一極性分子的偶極靠近時(shí)所產(chǎn)136偶極—誘導(dǎo)偶極力(1)極性分子靠近非極性分子時(shí)，極性分子的偶極與非極性分子的誘導(dǎo)偶極之間的作用力。(A)左側(cè)氧分子為非極性分子；右側(cè)水分子為極性分子，帶有偶極偶極—誘導(dǎo)偶極力(1)極性分子靠近非極性分子時(shí)，極性分子137偶極—誘導(dǎo)偶極力(2)(B)兩分子互相靠近時(shí)，左側(cè)氧分子受極性水分子的影響而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。偶極—誘導(dǎo)偶極力(2)(B)兩分子互相靠近時(shí)，左側(cè)氧分子138分散力因分子瞬間產(chǎn)生的偶極而造成的吸引力(A)氫分子的平均電子分布對(duì)稱(chēng)；(B)某一瞬間，電子較偏向上方，故上方帶部分負(fù)電，下方帶部分正電；(C)某一瞬間，電子較偏向下方，也產(chǎn)生瞬間偶極。分散力因分子瞬間產(chǎn)生的偶極而造成的吸引力(A)氫分子的平均139瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力：左分子呈瞬間偶極，使得右分子的電子被影響而移動(dòng)，形成誘導(dǎo)偶極，因此兩分子間產(chǎn)生微弱的吸引力。瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力瞬間偶極－誘導(dǎo)偶極作用力：左分子呈瞬間偶極，使得右分子的電子140惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)分散力的大小與原子或分子的大小和形狀有關(guān)。例如原子量愈大的惰性氣體，其分散力愈大，沸點(diǎn)也愈高，直鏈烷類(lèi)亦然惰性氣體及直鏈烷類(lèi)的沸點(diǎn)分散力的大小與原子或分子的大小和形141戊烷的三種異構(gòu)物的沸點(diǎn)沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷沸點(diǎn)大小順序：以接觸面積來(lái)判斷戊烷的三種異構(gòu)物的沸點(diǎn)沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷142練習(xí)2-1氮?dú)馀c一氧化碳的電子數(shù)相同且分子量差不多，試問(wèn)為何一氧化碳的沸點(diǎn)略高於氮?dú)?？答：因CO為極性分子，分子間具有偶極－偶極力；而N2為非極性分子，分子間僅具分散力。

練習(xí)2-1氮?dú)馀c一氧化碳的電子數(shù)相同且分子量差不多143氫鍵若氫原子連接於電負(fù)度較大的原子（如F、O、N），則會(huì)與另一個(gè)F、O、N原子產(chǎn)生吸引力，此引力稱(chēng)為氫鍵。HFHOHNFON氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵若氫原子連接於電負(fù)度較大的原子HFHOHNFON氫鍵氫144水的分子間氫鍵水的分子間氫鍵145氨的分子間氫鍵氨的分子間氫鍵146冰中的四面體結(jié)構(gòu)(A)氧原子位於四面體的中心冰中的四面體結(jié)構(gòu)(A)氧原子位於四面體的中心147水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)(B)許多水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中存在較大的孔洞水分子之間以氫鍵形成冰的結(jié)構(gòu)(B)許多水分子之間以氫鍵形成冰148分子內(nèi)氫鍵柳醛和順丁烯二酸會(huì)產(chǎn)生分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵柳醛和順丁烯二酸會(huì)產(chǎn)生分子內(nèi)氫鍵149例題 2-2例題 2-2150例題2-2答案具有分子內(nèi)氫鍵：

例題2-2答案具有分子內(nèi)氫鍵：151蛋白質(zhì)的α－螺旋蛋白質(zhì)的α－螺旋是因分子內(nèi)氫鍵而形成蛋白質(zhì)的α－螺旋蛋白質(zhì)的α－螺旋是因分子內(nèi)氫鍵而形成152第14至17族:化合物沸點(diǎn)第14至17族:化合物沸點(diǎn)153例題 2-3寫(xiě)出下列各類(lèi)分子可能存在的分子間作用力：(1)CO2(2)H2O(3)CHCl3答：(1)分散力。(2)氫鍵、偶極－偶極力、分散力(3)偶極－偶極力、分散力例題 2-3寫(xiě)出下列各類(lèi)分子可能存在的分子間作用力：答：(1154練習(xí)2-2XH4、XH3、H2X及HX（X為第14至17族元素）的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如右圖所示。試解釋H2O、HF和NH3的沸點(diǎn)較同族氫化物高的現(xiàn)象。答：XH4中，其沸點(diǎn)大小順序與分子量的順序相同。但在XH3、H2X及HX中，NH3、H2O及HF則有反常地增大現(xiàn)象，其原因?yàn)闅淙艚釉陔娯?fù)度較大的原子（如氟、氧、氮等）時(shí)，則分子間會(huì)有氫鍵產(chǎn)生之故。練習(xí)2-2XH4、XH3、H2X及HX（X答：XH4中，其155練習(xí)2-3

醋酸（CH3COOH）的分子結(jié)構(gòu)為，分子量是60，但實(shí)際測(cè)量時(shí)，所得數(shù)據(jù)往往較60為高，試解釋可能的原因。答：部分醋酸分子會(huì)以氫鍵形成二聚分子，如右圖，因此測(cè)得分子量較60大。練習(xí)2-3答：部分醋酸分子會(huì)以氫156各種晶體類(lèi)型及其作用力各種晶體類(lèi)型及其作用力157甲烷水包合物(1)甲烷水包合物(1)158甲烷水包合物(2)甲烷水包合物(MethaneClathrate)亦稱(chēng)為甲烷水合物或甲烷冰，為甲烷分子圍困於固態(tài)水晶格所形成的籠子中。此晶格為固態(tài)水分子彼此以氫鍵吸引的方式所形成，其形狀有如籠子。甲烷水包合物大部分存在地球海洋底部的沉澱物下，少部分存於永久凍土中。氣體水包合物除了甲烷水包含物外，火星上也發(fā)現(xiàn)有二氧化碳水包合物。

甲烷水包合物(2)甲烷水包合物(MethaneClathr159甲烷水包合物(3)據(jù)目前估計(jì)，全球甲烷水包合物的甲烷含量大約有20千兆立方公尺（20×1015m3），其所能提供的有機(jī)碳能源是全球已知所有石油、天然氣等化石燃料能源總量的兩倍。這龐大的能源若能有效的開(kāi)發(fā)與利用將可解決日益缺乏的化石燃料。甲烷水包合物(3)據(jù)目前估計(jì)，全球甲烷水包合物的甲烷含量大約160單選題16.右圖為碳六十分子的示意圖，其碳原子的混成軌域與下列何者的碳原子最為接近？

(A)鑽石

(B)石墨

(C)二氧化碳

(D)聚乙烯答：(B)單選題16.右圖為碳六十分子的示意圖，其碳原子的答：(B161單選題2.金屬A晶體是以右圖的方式堆疊而成，關(guān)於此金屬晶體的敘述，何者正確？(A)為六方最密堆積(B)已知鹼金屬（Li、Na、K、Rb、Cs）晶體都屬體心立方，與金屬A堆積方式相同(C)單位晶格含原子數(shù)4個(gè) (D)原子半徑acm，則單位晶格邊長(zhǎng)為cm答：(C)(A)為面心立方最密堆積；(D)原子半徑acm，則單位晶格邊長(zhǎng)為cm

單選題2.金屬A晶體是以右圖的方式堆答：(C)162單選題4.右下圖為面心立方結(jié)構(gòu)，其中黃色球位在六個(gè)面的中心，紅色球位在八個(gè)頂點(diǎn)，試問(wèn)每顆黃色球在單位晶格內(nèi)的體積與整顆球體積的比例為何？

(A)1(B)1/2

(C)1/4(D)1/8答：(B)單選題4.右下圖為面心立方結(jié)構(gòu)，其中黃色球位在六個(gè)面的中163單選題7.含A、B、X三元素的某化合物之結(jié)構(gòu)如右圖，則此化合物之化學(xué)式為下列哪一個(gè)？

(A)ABX(B)AB2X4

(C)AB2X2(D)ABX3