第五章分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)

第五章分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)第一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§5.1化學(xué)鍵參數(shù)和分子的性質(zhì)§5.2離子鍵理論§5.3共價(jià)鍵理論§5.4分子間作用力和氫鍵§5.5晶體結(jié)構(gòu)§5.2離子極化第二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五化學(xué)鍵：把分子或晶體中，原子或離子間強(qiáng)烈的相互作用成為化學(xué)鍵。

共價(jià)鍵分類金屬鍵

離子鍵第三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§5.1化學(xué)鍵參數(shù)和分子的性質(zhì)5.1.1鍵參數(shù)5.2.2分子的性質(zhì)第四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、298K時(shí),斷開1mol氣態(tài)的AB化學(xué)鍵,使其成為氣態(tài)的A和B時(shí)所需要的能量，稱為AB的鍵能。常用符號(hào)△rH0。AB(g)→A(g)+B(g)D(A-B)=△rH0(AB鍵能或AB的離解能)其他類似概念:AB(s)──>AB(l)△rH0

(AB的熔化熱)AB(s)──>AB(g)△rH0(AB的升華熱)AB(l)──>AB(g)△rH0(AB的蒸發(fā)熱,汽化熱)

1鍵能5.1.1鍵參數(shù)第五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五多原子分子中的鍵能：（通常是指標(biāo)準(zhǔn)下氣態(tài)分子拆開成氣態(tài)原子時(shí)，每種鍵所需能量的平均值。）斷裂氣態(tài)分子中的某一個(gè)鍵，形成兩個(gè)碎片時(shí)，需的能量叫做分子中這個(gè)鍵的解離能。取決于原子本身和其它原子關(guān)系。例|：NH3為平均鍵能NH3(g)=NH2(g)+H(g)D1=435NH2=NH(g)+H(g)D2=398ΔHθ=391KJ.mol-1

NH(g)=N(g)+H(g)D3=339第六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五鍵能的意義鍵能越大,表示鍵強(qiáng)度越大，分子的穩(wěn)定性越強(qiáng)。AB鍵能:單鍵<雙鍵<叁鍵

注意：同種單鍵(或雙鍵等)在不同的化合物中也有差別。第七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、鍵長兩個(gè)原子結(jié)合形成化學(xué)鍵時(shí),核間距離稱為鍵長。AB鍵長中：單鍵>雙鍵>叁鍵一般說來,鍵長越短,鍵能越大。3、鍵角當(dāng)一個(gè)原子同另外兩個(gè)原子結(jié)合形成化學(xué)鍵時(shí),它們核間距的夾角稱為鍵角。第八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五在NH3分子中，由于孤電子對(duì)靠近N原子，它對(duì)周圍的三個(gè)N-H鍵產(chǎn)生排斥作用，所以鍵角∠HNH總是小于CH4中的鍵角∠HCH。NH3分子的結(jié)構(gòu)

利用鍵角和鍵長數(shù)據(jù),可以表征分子的空間結(jié)構(gòu)。從而解釋分子的某些性質(zhì)。第九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五4、鍵的極性非極性鍵由兩個(gè)相同原子組成的化學(xué)鍵,它們的正負(fù)電荷重心完全重合,這類化學(xué)鍵稱為非極性鍵極性鍵由兩個(gè)不同原子組成的化學(xué)鍵,由于它們的電負(fù)性不同,它們的正負(fù)電荷重心不重合,這類化學(xué)鍵稱為極性鍵正負(fù)電荷重心距離越大,極性越強(qiáng)。鍵的極性可以由原子的電負(fù)性差大小進(jìn)行比較。ClClCl—Cl非極性鍵ClHH—Cl極性鍵-ClNa+Na—Cl離子鍵（強(qiáng)極性鍵）第十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1分子的極性

如果分子的正電荷重心和負(fù)電荷重心完全重合,則稱為非極性分子。如果不重合,則稱為極性分子。非極性分子：Cl—Cl、CCl4、O=C=O、極性分子：H—ClOHH凡具有對(duì)稱中心或具有對(duì)稱元素的公共交點(diǎn)的分子就是非極性分子。-q+qd5.2.2分子的性質(zhì)第十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五衡量分子極性的強(qiáng)弱的物理量是偶極矩。偶極子──大小相等,符號(hào)相反,彼此距離為d的兩個(gè)電荷組成的體系稱為偶極子。一個(gè)極性分子就是一個(gè)偶極子。分子的正電荷中心稱為偶極子的正極,負(fù)電荷中心稱為負(fù)極。-q+qd第十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五偶極矩偶極子的電量q和正負(fù)電荷重心的距離d的乘積稱為電偶極矩,簡稱偶極矩,表示為:μ=q·d一個(gè)電荷的電量(電子的電量)是1.6×10-19C(庫侖),分子的直徑為10-10m,所以分子電偶極矩大小數(shù)量級(jí)為10-30(C·m)。它又是一個(gè)矢量,方向從正極到負(fù)極。-q+qd偶極子偶極矩越大，分子的極性越強(qiáng)第十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、分子的磁性(1)、電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁性單電子的自旋運(yùn)動(dòng)其周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小磁場,兩個(gè)自旋相反的電子在一個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng),它們產(chǎn)生的小磁場方向相反,相互抵消。(2)、抗磁性物質(zhì)分子中無未成對(duì)電子的物質(zhì)稱為抗磁性物質(zhì)。(3)、順磁性物質(zhì)分子中有未成對(duì)電子的物質(zhì),稱為順磁性物質(zhì)。這類物質(zhì)的分子在外磁場的作用下,能產(chǎn)生一個(gè)對(duì)著外加磁場方向的磁矩,稱為抗磁性?！齆S這類物質(zhì)在外磁場的作用下,能順著磁場方向產(chǎn)生一個(gè)磁矩,這種性質(zhì)稱為順磁性。順磁性物質(zhì)的成單電子數(shù)目越多，產(chǎn)生的磁矩越大。第十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五成單電子的數(shù)目與磁矩的關(guān)系：μm=n(n+2)μm

的單位是：B·M(玻爾磁子)根據(jù)磁矩的大小可雙計(jì)算分子中的未成對(duì)電子數(shù)目。應(yīng)當(dāng)指出，物質(zhì)的抗磁性是普遍存在的現(xiàn)象。順磁性物質(zhì)的磁場中也會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)磁矩，反抗外加磁場，只不過是順磁性超過抗磁性而已。n未成對(duì)電子數(shù)目第十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§5.2離子鍵理論5.2.1離子型化合物生成過程的能量變化一、氯化鈉生成過程的玻恩-哈伯循環(huán)二、氯化鈉晶格能5.2.2離子鍵的本質(zhì)5.2.3離子特性離子鍵的本質(zhì)是正負(fù)離子間的靜電引力作用離子鍵的特征

沒有方向性,沒有飽和性。第十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.2.1離子型化合物生成過程的能量變化一、氯化鈉生成過程的玻恩-哈伯循環(huán)Q=S+1/2D+E+I+UU=Q–S–1/2D–E–INaCl的晶格能:U=-(△H1+△H2)Na(s)+——Cl2(g)───→NaCl(s)12Na(g)+Cl(g)Na+(g)+Cl-(g)NaCl(g)△H1△H2NaCl鍵能升華熱S離解能1/2D電離能I電子親和勢(shì)E晶格能UQ△H3第十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五二、氯化鈉離子鍵晶格能晶格能——在標(biāo)態(tài)下,由氣態(tài)正負(fù)離子結(jié)合成為1mol離子晶體時(shí)放出來的熱量，稱為該離子晶體的晶格能,用符號(hào)“U”表示。Na+(g)+Cl-(g)→NaCl(s)U=-△rH=-(△H1+△H2)

作用：衡量離子鍵強(qiáng)弱。說明：晶格能越大,晶體越穩(wěn)定。第十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.2.2離子鍵的本質(zhì)離子鍵和離子化合物離子鍵的本質(zhì)就是正負(fù)離子間的靜電引力(庫侖引力)。q+q-dF=————q+·q-d2因此,離子化合物不能寫出它的分子式,只能用化學(xué)式表示其組成。如食鹽用NaCl表示。庫侖力離子鍵的特征：

沒有方向性,也沒有飽和性。正負(fù)離子通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。由離子鍵形成的化合物稱離子化合物。

離子的電子云可看作呈球狀，它的電荷是對(duì)稱的平均分布的，離子在空間各個(gè)方向上的吸引力是一樣的，所以離子鍵沒有方向性。 只要空間條件允許，一個(gè)離子可以同時(shí)和幾個(gè)帶相反電荷的離子相互吸引，所以離子鍵沒有飽和性。Na+CL－

6個(gè)Na+周圍有6個(gè)CL－，6個(gè)CL－

周圍有6個(gè)Na+。第十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.2.3離子特性1、離子半徑（1）半徑確定（2）變化規(guī)律

①從族中，從上而下，離子半徑增大②同周中：正離子隨著正電荷增多，半徑減小負(fù)離子隨著正電荷增多，半徑增大③同一元素的正離子半徑小于它的原子半徑，簡單負(fù)離子的半徑大于它的原子半徑。ΥNa+>ΥMg2+>ΥΥF－<ΥO2-④同一元素形成不同價(jià)態(tài)離子時(shí)，正電離越高，離子半徑越小。Fe3+<Fe2+<Fe

LiFNaFKFΥM+6095133溶點(diǎn)1040995856第二十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、離子電荷：CaOKF2590856陰陽離子相同1：1電荷不同電荷大熔沸點(diǎn)高第二十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3、離子的電子構(gòu)型：IB：Cu+Ag+Au+Ga3+Tn3+TL3+→18eIIB：Zn2+Cu2+Hg2+Ge4+Sn4+Pb4+→18e④18+2電子構(gòu)型：Ge2+Sn2+Pb2+Ga+Tn+TL+⑤不飽和電子構(gòu)型：9～17之間過渡金屬離子IIIB例：IA（堿金）IB（堿土）NaClNa+Υ=95PmCuClCu+Υ=96Pm性質(zhì)不同，溶解性NaCl溶解，CuCl沉淀①2電子構(gòu)型：Li+Be2+1S2最外層為2個(gè)電子離子；②8電子構(gòu)型：IAIIAAL3+

Sc3+最外層8個(gè)電子離子；③18電子構(gòu)型：nS1nS2IBIIB是外層。第二十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一、H2共價(jià)鍵的形成和本質(zhì)二、現(xiàn)代價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)三、鍵和鍵一、理論基本要點(diǎn)三、NH3和H2O分子的結(jié)構(gòu)二、雜化形式§5.3共價(jià)鍵理論

5.3.2雜化軌道理論5.3.1現(xiàn)代價(jià)鍵理論（VB法）第二十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五如果兩個(gè)電子是自旋相同的,則它們的空間運(yùn)動(dòng)軌道不能重疊,體系的能量因電子間的斥力作用而升高,不能形成共價(jià)鍵。5.3.1現(xiàn)代價(jià)鍵理論(VB法)一、H2共價(jià)鍵的形成和本質(zhì)當(dāng)H2的兩個(gè)電子相互靠近時(shí),如果電子的自旋方向相反,則兩個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的空間軌道發(fā)生重疊,電子云在兩原子核間的幾率密度增大,體系能量降低.當(dāng)降到D點(diǎn)時(shí),核間距為R0,當(dāng)R小于R0時(shí),兩原子核間的斥力占為主要作用,體系能量升高,因此斥力將推開原子核間距離回到R0處。R0就是共價(jià)鍵的鍵長:R0=74pm第二十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五共價(jià)鍵形成的條件:兩個(gè)原子的成單電子的自旋方向必須相反。共價(jià)鍵的性質(zhì)具有飽和性具有方向性原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目取決于原子的未成對(duì)電子數(shù)目原子軌道間的重疊只有符合最大重疊方向,才能形成共價(jià)鍵。在形成氯化氫分子時(shí),只有當(dāng)氫原子的電子沿著X軸與氯原子的軌道成鍵時(shí),軌道重疊最多,才能得到穩(wěn)定的共價(jià)鍵。二、現(xiàn)代價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)1第二十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五三、鍵和鍵鍵──兩個(gè)原子軌道沿著鍵軸方向以“頭碰頭”方式重疊而形成的鍵稱為鍵。例如S--S,S─Px,Px─Px軌道的重疊按照這種方式重疊。鍵特點(diǎn)是它的電子云分布是沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱(圖)。第二十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五鍵──兩個(gè)原子軌道沿著鍵軸方向以“肩并肩”方式重疊而形成的鍵稱為鍵。Py──PyP,Pz──Pz軌道的重疊按照這種方式重疊鍵特點(diǎn):電子云分布是以通過鍵軸且垂直于成鍵P軌道的平面為對(duì)稱的兩個(gè)“冬瓜”形N2分子中兩個(gè)N原子間形成了一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵由于鍵重疊程度要比鍵小,所以鍵的強(qiáng)度要比鍵大。11第二十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1.分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)目有關(guān)VP=BP+LP(價(jià)層)(成鍵)(孤對(duì))2.價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離,以使斥力最小LP-LP>LP-BP>BP-BP3.根據(jù)VP和LP,推測分子的空間構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR理論）簡介

ValenceShellElectronPairRepulsionTheory（一）、VSEPR理論的基本要點(diǎn)簡稱VP法第二十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（二）、推測方法(AXm)(1)確定中心原子A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VP原則:①A的價(jià)電子數(shù)=主族序數(shù);

②配體X:H和鹵素每個(gè)原子各提供一個(gè)價(jià)電子,氧與硫不提供價(jià)電子;

③正離子“-”電荷數(shù),負(fù)離子“+”電荷數(shù)。例:VP()=(6+4×0+2)=4VP價(jià)電子對(duì)數(shù)＝[中心原子的價(jià)電子數(shù)＋其他原子提供的單鍵電子數(shù)＋離子的負(fù)電荷數(shù)（或減去離子的正電荷數(shù)）]÷2第二十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五(2)確定電子對(duì)的空間排布方式VP=2直線形VP=3平面三角形VP=4正四面體VP=5三角雙錐VP=6正八面體AAAAA::::::::::::::::::::第三十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五(3)確定孤對(duì)電子數(shù)和分子空間構(gòu)型LP=0分子的空間構(gòu)型=電子對(duì)的空間構(gòu)型VP=(2+2)=2LP=0VP=(6+6)=6LP=0VP=(4+4)=4LP=0VP=(5+5)=5LP=0VP=(3+3)=3LP=0第三十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五例試根據(jù)上述原則判斷XeF4的穩(wěn)定構(gòu)型價(jià)電子對(duì)數(shù)＝(8+4)÷2=6價(jià)電子對(duì)構(gòu)型為八面體XeF4可能的構(gòu)型有兩種：XeXeFFFFFFFF(a)(b)所以XeF4的分子構(gòu)型是平面四面形90°孤—孤：0190°孤—成：8690°成—成：45構(gòu)型：（a）（b）

第三十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.3.2雜化軌道理論:（解釋分子空間構(gòu)型和穩(wěn)定性）●原子軌道為什么需要雜化？●原子軌道為什么可以雜化？●如何求得雜化軌道的對(duì)稱軸間的夾角？新理論必須解決如下問題在眾多科學(xué)家的追求中，Pauling建立了新的化學(xué)鍵理論——雜化軌道理論.第三十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1成鍵時(shí)中心原子能級(jí)相近的價(jià)電子軌道相混雜，形成新的價(jià)電子軌道——雜化軌道；●軌道成分變了●軌道的能量變了●軌道的形狀變了結(jié)果，當(dāng)然是更有利于成鍵嘍！2雜化后軌道伸展方向、形狀、成分和能量發(fā)生改變；3雜化前后軌道數(shù)目不變。一、理論基本要點(diǎn)總之，雜化后的軌道變了第三十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

雜化軌道理論（解釋分子空間構(gòu)型）

1、雜化過程:基態(tài)原子─>激發(fā)態(tài)原子─>雜化態(tài)原子。

2、雜化條件:參與雜化的原子軌道必須是能量相近的原子軌道。雜化過程原子軌道總數(shù)不變。

3、雜化軌道類型：sp型和dsp型。sp型分為

sp雜化、sp2雜化、sp3雜化。第三十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

1sp雜化2s2p2s2psp2p雜化態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)Cl－Be－Cl二、雜化形式2s2p軌道實(shí)例：BeCl2Be:2s2第三十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道雜化形成兩個(gè)直線型的sp雜化軌道。每個(gè)sp雜化軌道中,含有1/2的S和1/2的P成份。sp型雜化中心原子采取sp型雜化，分子的構(gòu)型為直線型如CO2、BeCl2。鍵角180°。結(jié)論第三十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

2sp2雜化2s2p軌道2s2p2s2psp2雜化態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)2p實(shí)例：BCl3B:2s22p1第三十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

一個(gè)s軌道和二個(gè)p軌道雜化形成叁個(gè)互成平面三角形的sp2雜化軌道。每個(gè)軌道含有1/3的S和2/3的P成份。sp2型雜化結(jié)論中心原子采取sp2型雜化，分子的構(gòu)型為平面三角形。如BF3，鍵角120

。第三十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2p2s2s2psp3雜化態(tài)3

sp3雜化基態(tài)激發(fā)態(tài)2s2p軌道實(shí)例：CH4C:2s22p12p1第四十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五sp3型雜化一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道雜化形成四個(gè)sp3雜化軌道,分別指向正四面體的四個(gè)頂角。每個(gè)sp3雜化軌道含有1/4s

和3/4p成份。結(jié)論中心原子采取sp3型雜化，分子的構(gòu)型為正四面體。如CCl4、CH4,鍵角109.5

°第四十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1軌道成分變了：變成s軌道和p軌道的混合成分；3軌道的能量變了：變得比雜化前更低了。2軌道的形狀變了：變得一頭大，一頭??；雜化軌道理論：解釋了多原子分子共價(jià)鍵的形成、分子的穩(wěn)定性及分子的構(gòu)型?？偨Y(jié)結(jié)果，確實(shí)更有利于成鍵了！第四十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五三、NH3和H2O分子的結(jié)構(gòu)1、NH3分子結(jié)構(gòu)在NH3分子中,N原子有一對(duì)電子占據(jù)一個(gè)sp3雜化軌道,稱為孤電子對(duì),其他三個(gè)(2sp3)軌道上的電子分別與三個(gè)H原子結(jié)合形成三角錐體結(jié)構(gòu),由于孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子的排斥作用,使三個(gè)N-H鍵角互成107.3°(正四面體是109.5°)。如圖所示。

1第四十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、H2O分子的結(jié)構(gòu)在H2O分子中,O原子有二對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)二個(gè)sp3雜化軌道,其他兩個(gè)單電子占據(jù)二個(gè)sp3雜化軌道。由于兩對(duì)孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子的排斥作用更強(qiáng)，使兩個(gè)O-H鍵角互104.3°(正四面體是109.5°)。1第四十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五小結(jié):雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型雜化軌道類型參加雜化的軌道雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構(gòu)型實(shí)例

中心原子s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p2443Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)不等性sp雜化、sp2雜化、sp3雜化sp3第四十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.4.1金屬鍵自由電子理論5.4.2鍵型過渡5.4金屬鍵和鍵型過渡第四十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一、自由電子理論在金屬中,原子的價(jià)電子容易離開而在金屬晶格中自由流動(dòng)成為“自由電子”。金屬原子或離子與自由電子間的相互作用力稱為金屬鍵。金屬鍵的特點(diǎn)是:沒有方向性和沒有飽和性。所以金屬的結(jié)構(gòu)一般是按最緊密的方式堆積起來,具有較大的密度。自由電子理論容易解釋金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光澤等性質(zhì)。5.4.1金屬鍵第四十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵是三種典型的化學(xué)鍵。而在一般化學(xué)物中的化學(xué)鍵,是這三種鍵型的混合型,如圖所示。典型的金屬是金屬鍵典型的非金屬是共價(jià)鍵典型的金屬與典型的非金屬結(jié)合是離子鍵大部分是過渡型鍵5.4.2鍵型過渡第四十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.5.1分子間作用力5.5.2氫鍵類型：取向力、誘導(dǎo)力、色散力特點(diǎn)：作用力弱，多以色散力為主5.5分子間作用力和氫鍵第四十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、誘導(dǎo)力──非極性分子在極性分子的作用下,會(huì)產(chǎn)生偶極,這種偶極稱誘導(dǎo)偶極,誘導(dǎo)偶極與極性分子的固有偶極間的作用稱為誘導(dǎo)力。5.5.1分子間作用力(簡稱分子間力)一、分子間力的類型1、取向力──極性分子間的偶極定向作用力稱為取向力。這種力只存在于極性分子之間。分子的極性越大,取向力越大。極性分子和非極性分子間存在有誘導(dǎo)力,極性分子間也存在有誘導(dǎo)力。取向力的產(chǎn)生誘導(dǎo)力的產(chǎn)生5.5分子間作用力和氫鍵第五十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3、色散力──分子在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生正電荷重心和電荷重心的瞬時(shí)變化。這種變化產(chǎn)生了瞬時(shí)偶極,由瞬時(shí)偶極產(chǎn)生的作用力稱為色散力。色散力存在于一切分子中。+--+相同結(jié)構(gòu)的分子，色散力隨分子量的增大而增大第五十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1、分子間力一般比化學(xué)鍵能小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，只有幾個(gè)到幾十個(gè)kJ·mol-1,。2、分子間力作用范圍約是幾百pm,一般不具有方向性和飽和性。3、對(duì)于多數(shù)分子,色散力是主要的,只有極性大的分子,取向力才有較大的比例。分子間力的大小,是影響物質(zhì)熔沸點(diǎn),溶解度,表面吸附等的因素之一。二、分子間作用力的特點(diǎn)第五十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五分子間作用力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響第五十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.5.２氫鍵第五十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.5.2氫鍵氫原子與其他電負(fù)性大的原子上的孤電子對(duì)產(chǎn)生的相互作用力,稱為氫鍵。水分子中的氫鍵在水、氨、氫氟酸、硝酸等中都存在有氫鍵。分子間氫鍵實(shí)際上是分子間的締合鍵,它的作用力與分子間力相近。但與分子間力不同的是，它有方向性和飽和性。實(shí)際上只有F、O、N等原子與H原子結(jié)合的物質(zhì)，才能形成較強(qiáng)的氫鍵。O—H···O—HH—H—第五十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五分子間氫鍵加強(qiáng)了分子間作用力,它使物質(zhì)的介電常數(shù)增大,熔沸點(diǎn)升高。分子內(nèi)氫鍵一般會(huì)使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)下降,在極性溶劑中的溶解度降低。1、分子間氫鍵如水和氟化氫的沸點(diǎn)與同族元素的氫化物比較,出現(xiàn)了反常的升高。OOCHH氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響2、分子內(nèi)氫鍵第五十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

§５.6晶體結(jié)構(gòu)

5.6.1晶體的特征5.6.2晶體的晶型第五十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五物質(zhì)：氣態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)物質(zhì)：晶體非晶體晶體：原子在空間呈有規(guī)則地周期性重復(fù)排列；非晶體：原子無規(guī)則排列。第五十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五晶體中原子排列的作用原子排列研究固態(tài)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即原子排列和分布規(guī)律是了解掌握材料性能的基礎(chǔ)，才能從內(nèi)部找到改善和發(fā)展新材料的途徑。組織性能第六十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五晶體(crystal）黃鐵礦紫水晶干冰金剛石和石墨石英硫第六十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一晶體的特征１、有固定的幾何外形；２、有固定的熔點(diǎn)；３、有各向異性。１、晶格（點(diǎn)陣）──構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)（如原子、分子或離子）在空間排列的幾何圖形稱為晶體的晶格或點(diǎn)陣。２、結(jié)點(diǎn)──晶體的質(zhì)點(diǎn)在晶格中的位置稱為結(jié)點(diǎn)。３、晶胞──指晶格中晶體的最小結(jié)構(gòu)單元。1晶體晶胞第六十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五二晶體的類型１、離子晶體──晶體的結(jié)點(diǎn)是正負(fù)離子。２、分子晶體──晶體的結(jié)點(diǎn)是分子。３、原子晶體──晶體的結(jié)點(diǎn)是原子。４、金屬晶體──晶體的結(jié)點(diǎn)是金屬原子或離子。根據(jù)晶體結(jié)點(diǎn)的性質(zhì)可把晶體分為四種類型：不同類型的晶體，物理性質(zhì)差別很大，如熔沸點(diǎn)，導(dǎo)電性，溶解性，硬度等等。第六十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一 離子晶體的特性硬度：離子晶體硬度一般較大，但性脆。熔沸點(diǎn)：一般較高。離子晶體的熔沸點(diǎn)與晶格能大小有關(guān)，離了核間距越小，電荷越高，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越高。溶解性：大部分的離子晶體易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。導(dǎo)電性：離子晶體在熔融狀態(tài)或水溶液，都能導(dǎo)電，這是因?yàn)樗鼈兙哂锌梢粤鲃?dòng)的自由離子，在電場作用下可發(fā)生定向流動(dòng)。2離子晶體第六十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

二離子晶體的空間結(jié)構(gòu)類型（一）常見的五種類型離子晶體１、NaCl型正負(fù)離子配位數(shù)為6，正八面體結(jié)構(gòu)。r+/r-＝0.414—0.732２、CsCl型正負(fù)離子配位數(shù)為8，正立方體結(jié)構(gòu)。r+/r-＝0.732—1.00３、ZnS型正負(fù)離子配位數(shù)為4，正四面體結(jié)構(gòu)。r+/r-＝0.225—0.414４、CaF2型正離子配位數(shù)為8，負(fù)離子配位數(shù)為4。５、TiO2型正離子配位數(shù)為6，負(fù)離子配位數(shù)為3。第六十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（二）、離子構(gòu)型與離子半徑比的關(guān)系１、離子的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系正負(fù)離子的距離越小，晶體就越穩(wěn)定。２、半徑比規(guī)則當(dāng)配位數(shù)為6，正負(fù)離子完全緊靠時(shí)(ac)2＝(ab)2+(bc)2(4r-)2＝2(2r++2r-)22r-＝r++r-——＝2－1＝0.414r+r-當(dāng)<0.414時(shí)，正負(fù)離子分離，作用力減弱，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。因此向配位數(shù)小的構(gòu)型轉(zhuǎn)化。當(dāng)>0.414時(shí)，正負(fù)離子接觸，負(fù)離子分離。這種構(gòu)型應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定，但當(dāng)增大到0.732時(shí)，正離子就可以與八個(gè)負(fù)離子接觸，形成更穩(wěn)定的八配體結(jié)構(gòu)。bacc第六十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五原子晶體的結(jié)構(gòu)金剛石的結(jié)構(gòu)在原子晶體中，晶格的質(zhì)點(diǎn)是原子，原子間的結(jié)合力是共價(jià)鍵力。原子晶體的性質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高硬度大不導(dǎo)電難溶于一般溶劑原子晶體是巨型分子，用化學(xué)式表示其組成。如：金剛石(C)、硅(Si)、鍺(Ge)、石英(SiO2)、金剛砂(SiC)等。3原子晶體第六十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五例子，CO2（干冰），冰，非金屬單質(zhì),有機(jī)物等物質(zhì)都是分子物質(zhì)。分子晶體結(jié)構(gòu)分子晶體中的晶格質(zhì)點(diǎn)是分子，分子間的結(jié)合力是分子間力。分子晶體的性質(zhì)硬度?。蝗菀讚]發(fā)或升華；固體是電的不良導(dǎo)體。熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低；4分子晶體1第六十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一 金屬晶體的特征導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng);有金屬光澤;延展性好、密度大（S區(qū)例外）;硬度大（S區(qū)例外）;熔沸點(diǎn)高（但汞為液體）。金屬晶體的這些特征都與自由電子的存在有關(guān)。導(dǎo)電能力最強(qiáng)的金屬是銀和銅延性最強(qiáng)的金屬是鉑，展性最強(qiáng)的金屬是金。硬度最大的金屬是鉻；熔點(diǎn)最高的金屬是鎢。5金屬晶體第六十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五六方緊密堆積面心立方緊密堆積二金屬晶體的緊密堆積體心立方緊密堆積第七十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五課堂練習(xí)試根據(jù)各類晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和它們的特性填寫下表原子共價(jià)鍵力熔點(diǎn)、硬度高；不導(dǎo)電；不溶于一般溶劑金剛石正負(fù)離子離子鍵力熔點(diǎn)、硬度高；易溶于水，性脆，溶液能導(dǎo)電氯化鈉分子間力分子間力CCl4H2O熔點(diǎn)、硬度小；易揮發(fā)，相似相溶原理。金屬鍵力原子、離子熔點(diǎn)、硬度一般較高；導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)銅、銀第七十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5.7離子極化

(ionicpolarization)

◆若一個(gè)分子的正電荷中心和它的負(fù)電荷中心重合時(shí)，它是非極性分子.當(dāng)非極性分子在外加電場的誘導(dǎo)作用影響下，正、負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移而成為極性分子，分子中原子的核外電子受電場的作用，電子云發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為極化.

◆離子也有極化作用.離子本身帶有電荷，也是一個(gè)電場.因此它對(duì)周圍的其他離子產(chǎn)生極化作用，使該離子最外層電子云發(fā)生變形.同時(shí)，離子自身也受其他離子電場的作用，也可以發(fā)生極化，其結(jié)果都是使電子云變形，并使正離子和負(fù)離子之間產(chǎn)生了額外的吸引力.

◆通常正離子帶有多余的正電荷（外殼上缺少電子），一般半徑較小，它對(duì)相鄰的負(fù)離子會(huì)發(fā)生誘導(dǎo)作用，而使之極化.負(fù)離子的半徑一般較大，外殼上有較多的電子，易于被誘導(dǎo)，變形性大.通?？紤]離子間的相互作用時(shí)，一般考慮正離子的極化作用和負(fù)離子的變形性.極化和變形第七十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五一離子的極化作用和變形性極化──離子的電子云發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為極化。也就是說離子發(fā)生變形的現(xiàn)象稱為極化。極化作用──能使別的離子發(fā)生極化的作用力稱為極化作用。具有極化作用的性質(zhì)稱為極化性。變形性──受到別的離子極化作用時(shí)，能發(fā)生變形（極化）的性質(zhì)稱為變形性或可極化性。-+-+-+第七十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五(一)陽離子的極化作用１、離子的半徑越小，極化作用越強(qiáng)。因此極化作用主要考慮陽離子的極化作用。陰離子的極化作用通常忽略。２、陽離子的電荷越大，極化作用越強(qiáng)。３、半徑相近，電荷相同的陽離子，不同構(gòu)型的陽離子極化作用不同：8電子<9-17電子<18電子或18+2電子s區(qū)離子<d區(qū)離