无机及分析化学第六章.ppt

第六章第六章分子和固体结构分子和固体结构6 6、固体结构、固体结构晶体结构晶体结构金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体自然界中绝大多数化合物以固体的形式存在自然界中绝大多数化合物以固体的形式存在固体有晶体和非晶体，晶体又有单晶和多晶之分固体有晶体和非晶体，晶体又有单晶和多晶之分 6 6、、1 1 晶体结构和类型晶体结构和类型 晶体结构的宏观特征与晶格理论晶体结构的宏观特征与晶格理论 晶体的宏观特征晶体的宏观特征 晶体：晶体：晶体是由原子、离子、分子等微粒在空间按一定规晶体是由原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质律周期性地重复排列构成的固体物质 排列：排列：晶体中微粒的排列具有三维空间的周期性晶体中微粒的排列具有三维空间的周期性 特征：特征： ▲整齐规则的几何外型整齐规则的几何外型 ▲各向异性各向异性 晶体在不同的方向上具有不同的传热、导电、机械强度晶体在不同的方向上具有不同的传热、导电、机械强度等物理性质等物理性质 ▲确定的熔点确定的熔点 ▲ X X射线的衍射效应射线的衍射效应例如：例如：晶体的微观特征晶体的微观特征——平移对称性平移对称性 ▲▲在晶体的微观空间中，原子（粒子）呈现周期性在晶体的微观空间中，原子（粒子）呈现周期性的整齐排列，对于理想的完美晶体，这种周期性是单调的整齐排列，对于理想的完美晶体，这种周期性是单调的、不变的。

的、不变的 ▲▲宏观晶体的规则外形是晶体平移对称性微观特性宏观晶体的规则外形是晶体平移对称性微观特性的表象 ▲ ▲非晶态不具有晶体微观结构的平移对称性非晶态不具有晶体微观结构的平移对称性 ▲▲点阵：点阵： 组成晶体的质点（分子、原子、离子）在三维空间周期性地组成晶体的质点（分子、原子、离子）在三维空间周期性地重复排列组成的化学实体，如果把重复排列的物种称为基元，并重复排列组成的化学实体，如果把重复排列的物种称为基元，并把基元抽象为几何学上的一个点，则晶体被抽象成由点组成的点把基元抽象为几何学上的一个点，则晶体被抽象成由点组成的点阵阵( (结晶格子结晶格子) ) 简称晶格简称晶格 ▲▲晶胞：晶胞： 晶格中含有晶体结构中具有代表性的最小重复单元，称为单晶格中含有晶体结构中具有代表性的最小重复单元，称为单元晶胞，简称晶胞元晶胞，简称晶胞 晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类（分子、原晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类（分子、原子或离子）以及它们之间的作用力（库仑力、范德华力等）所决子或离子）以及它们之间的作用力（库仑力、范德华力等）所决定。

定 为了研究晶体，把晶体理想化，抽象成一个几何概念为了研究晶体，把晶体理想化，抽象成一个几何概念 晶格理论的基本概念晶格理论的基本概念 ▲▲晶胞的特性：晶胞的特性： 晶胞是晶体微观空间里的一个单元，用晶胞的平移晶胞是晶体微观空间里的一个单元，用晶胞的平移可以复制该晶体，显然，晶胞具有相同的顶角、相同可以复制该晶体，显然，晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱，不仅包括的平行面和相同的平行棱，不仅包括“几何几何”上的相同，上的相同，还应包括和还应包括和“化学化学”上的相同上的相同▲▲布拉维晶胞布拉维晶胞 三维的平行六面体晶胞三维的平行六面体晶胞 （二维平行四边形）（二维平行四边形）▲▲晶胞参数：晶胞参数： 描述描述晶胞大小、形态的物理量由晶胞大小、形态的物理量由a,b,ca,b,c（晶胞（晶胞的边长）和的边长）和αα，，ββ，，γγ（边长所形成的夹角）（边长所形成的夹角） 显然，当显然，当a,b,ca,b,c和和αα，，ββ，，γγ不同时构成种种不不同时构成种种不同形状的晶胞体系，常见的晶胞体系有同形状的晶胞体系，常见的晶胞体系有7 7种即：种即： 立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系交晶系、单斜晶系和三斜晶系 晶体的类型晶体的类型晶体的分类晶体的分类 晶体名称晶体名称 组成质点组成质点 作用力作用力 基本性质基本性质 离子晶体：离子晶体： 正负离子正负离子 静电力静电力 高熔点、质脆，导电高熔点、质脆，导电 原子晶体：原子晶体： 原子原子 共价键共价键 分子晶体：分子晶体： 分子分子 van de weals 金属晶体：金属晶体： 金属原子金属原子 金属键金属键 组成晶体的粒子种类不同及粒子间的作用不一样，组成晶体的粒子种类不同及粒子间的作用不一样，晶体一般可分成四种基本类型：晶体一般可分成四种基本类型：球的密堆积球的密堆积 如果组成晶体的粒子是等大的，且可以把它视为一个刚性体，如果组成晶体的粒子是等大的，且可以把它视为一个刚性体，例如，金属原子组成金属晶体，这些粒子常采用密堆积的方式。

例如，金属原子组成金属晶体，这些粒子常采用密堆积的方式 1 1、、h.c.ph.c.p密堆积（密堆积（Hexagonal Close Packed)Hexagonal Close Packed) 2 2、、c.c.pc.c.p密堆积（密堆积（Cubic Close Packed)Cubic Close Packed)n 两种堆积形式的比较两种堆积形式的比较n 堆积形式堆积形式 名名 称称 晶格类型晶格类型 配位数配位数 空间比率空间比率 例子例子n ABAB… h.c.p ABAB… h.c.p 六方六方 12 74.05% Mg,Be 12 74.05% Mg,Ben ABCABC… h.c.p ABCABC… h.c.p 面心立方面心立方 12 74.05% Ca,Sr 12 74.05% Ca,Srn b.c.p b.c.p 体心立方体心立方 8 68.02% Li,Na 8 68.02% Li,Na6.2 6.2 金属晶体金属晶体金属键理论金属键理论（（1 1）金属特点）金属特点 不透明不透明, ,有金属光泽有金属光泽, ,能导电、传热能导电、传热, ,富有延展性、富有延展性、可塑性等。

可塑性等2 2）金属晶体）金属晶体 在晶格结点上排列着金属的原子和正离子，靠金在晶格结点上排列着金属的原子和正离子，靠金属键结合而形成的晶体称为金属晶体属键结合而形成的晶体称为金属晶体3 3）金属键）金属键 金属晶体中金属原子之间的作用力金属晶体中金属原子之间的作用力4 4）原子化热与金属键）原子化热与金属键 原子化热：原子化热： 原子化热与金属键的关系原子化热与金属键的关系 金属原子是如何组合在一起的？为什么能组合在金属原子是如何组合在一起的？为什么能组合在一起？有何特点？如何来描述？一起？有何特点？如何来描述？金属键理论金属键理论 大大多多数数金金属属元元素素的的价价电电子子都都少少于于4 4个个（（多多数数只只有有1 1或或2 2个个）），，而而在在金金属属晶晶体体中中每每个个原原子子要要被被8 8或或1212个个相相邻邻原原子子所所包包围围，，这这样样少少的的价价电电子子不不足足以以使使金金属属间间形成共价键；形成共价键； 金属是由同样原子组成，其电负性相同，不可金属是由同样原子组成，其电负性相同，不可能形成正、负离子键。

能形成正、负离子键 金属原子是如何结合的？金属键的本质是什么？金属原子是如何结合的？金属键的本质是什么？n自由电子模型理论（电子海、电子气模型）自由电子模型理论（电子海、电子气模型）n能带理论能带理论自由电子自由电子n由由于于金金属属元元素素的的电电负负性性较较小小, ,电电离离能能也也较较小小, ,外外层层价价电电子容易脱落下来，形成正离子；子容易脱落下来，形成正离子；n在在金金属属正正离离子子和和原原子子间间，，存存在在从从一一上上脱脱落落下下来来的的电电子子这这些些电电子子不不固固定定在在某某个个金金属属离离子子的的周周围围，，而而是是能能够够在在离离子子晶晶格格中中相相对对自自由由地地运运动动，，并并不不断断在在原原子子和和离离子子间间进行交换进行交换n这这些些电电子子不不受受某某一一定定的的原原子子或或离离子子的的束束缚缚, ,能能在在金金属属晶晶体体中中自自由由地地运运动动, ,故故称称为为““自自由由电电子子””或或““离离域域电电子子””自由电子模型理论自由电子模型理论n在金属晶体的晶格结点上排列着金属的原子和正离在金属晶体的晶格结点上排列着金属的原子和正离子；子；n在三维空间中运动在三维空间中运动, ,离域范围很大的自由电子把金离域范围很大的自由电子把金属正离子和原子联系起来属正离子和原子联系起来, ,形成形成金属晶体金属晶体；；n在金属晶体中在金属晶体中, ,自由电子与原子或正离子之间的作自由电子与原子或正离子之间的作用力称为用力称为金属键金属键；；n由于由于金属键可以看做是由许多原子和离子共用许多金属键可以看做是由许多原子和离子共用许多自由电子而形成的化学键自由电子而形成的化学键, ,故也称故也称改性共价键改性共价键；；自由电子模型理论自由电子模型理论n金属中的自由电子为整块金属晶体所共有金属中的自由电子为整块金属晶体所共有, ,一块金一块金属晶体可视为一个巨型的大分子属晶体可视为一个巨型的大分子, ,所以通常以元素所以通常以元素符号代表金属单质的化学式符号代表金属单质的化学式 ；；n金属键是一种没有方向性、饱和性的离域键金属键是一种没有方向性、饱和性的离域键, ,所以所以金属晶体是由金属原子紧密堆积金属晶体是由金属原子紧密堆积而成。

而成金属晶体的平面图金属晶体的平面图+++++++自由电子理论的应用自由电子理论的应用n金属中自由电子吸收可见光，又散射出来，表现金属中自由电子吸收可见光，又散射出来，表现出金属的光泽；出金属的光泽；n在外加电场的作用下，自由电子的定向流动形成在外加电场的作用下，自由电子的定向流动形成了电流；了电流；n自由电子的运动使金属不同区域之间的温差迅速自由电子的运动使金属不同区域之间的温差迅速减小，体现出金属良好的导热性减小，体现出金属良好的导热性能带理论能带理论(1)(1)能带理论的产生：能带理论的产生： 金属的能带理论是在分子轨道理论的基础上发金属的能带理论是在分子轨道理论的基础上发展起来的展起来的 由于金属晶体中原子的紧密堆积结构，原子靠由于金属晶体中原子的紧密堆积结构，原子靠得很近，能级相同的原子轨道会互相重叠而组成分得很近，能级相同的原子轨道会互相重叠而组成分子轨道，使体系的能量降低子轨道，使体系的能量降低(2)(2)能带理论要点能带理论要点 ▲▲按照分子轨道理论，把整个晶体看成一个大分按照分子轨道理论，把整个晶体看成一个大分子，能级相同的金属原子轨道线性组合（原子轨道子，能级相同的金属原子轨道线性组合（原子轨道重叠）起来，成为整个晶体共有的若干分子轨道群。

重叠）起来，成为整个晶体共有的若干分子轨道群 ▲n ▲n个原子轨道线性组合得到个原子轨道线性组合得到n n个分子轨道，每个个分子轨道，每个分子轨道可容纳分子轨道可容纳2 2个电子，共可容纳个电子，共可容纳2n2n个电子n n的的数值越大，分子轨道能级间的能量差越小数值越大，分子轨道能级间的能量差越小 ▲ ▲按原子轨道能级的不同，金属晶体中可形成不按原子轨道能级的不同，金属晶体中可形成不同的能带同的能带n n个原子中的每一种能量相同的原子轨道个原子中的每一种能量相同的原子轨道重叠，将形成重叠，将形成n n个分子轨道，合称为一个能带个分子轨道，合称为一个能带 ▲ ▲由充满电子的原子轨道重叠所形成的能带，称由充满电子的原子轨道重叠所形成的能带，称为为满带满带；由未充满电子的原子轨道重叠所形成的高；由未充满电子的原子轨道重叠所形成的高能量能带，称为能量能带，称为导带导带；凡无电子的原子轨道重叠所；凡无电子的原子轨道重叠所形成的能带称为形成的能带称为空带空带；能带与能带之间的间隔是电；能带与能带之间的间隔是电子不能存在的区域称为子不能存在的区域称为禁带禁带 ▲ ▲凡价电子所在的能带称为凡价电子所在的能带称为价带价带；相邻两个能带；相邻两个能带相互重叠的区域称为相互重叠的区域称为重带或叠带重带或叠带。

▲▲满带与空带重叠，会使满带变成导带满带与空带重叠，会使满带变成导带 例如：例如：Na原子形成的原子形成的Na金属能带：金属能带：满带、导带、空带和禁带满带、导带、空带和禁带导体、半导体和绝缘体 ▲ ▲一般金属导体的价带是导带或重带，禁带宽度一般金属导体的价带是导带或重带，禁带宽度Eg≤0.48 10-19J（（0.3eV）在外电场力作用下，在外电场力作用下，导带和重带中的电子可在未占满电子的分子轨道间跃导带和重带中的电子可在未占满电子的分子轨道间跃迁，所以导带和重带能导电迁，所以导带和重带能导电 ▲ ▲绝缘体不导电，是由其价带是满带，且最高满带绝缘体不导电，是由其价带是满带，且最高满带顶与最低空带底间的禁带宽度较宽，顶与最低空带底间的禁带宽度较宽， Eg≥8 10-19J（（5eV），），故在外电场作用下，满带中的电子不能越故在外电场作用下，满带中的电子不能越过禁带跃迁到空带，不能形成导带，故不能导电过禁带跃迁到空带，不能形成导带，故不能导电半导体半导体 6. 3 离子离子 晶体晶体定义：定义：晶格结点上交替排列着正离子和负离子，正、晶格结点上交替排列着正离子和负离子，正、负离子之间以离子键结合而形成的晶体称为离子晶体。

负离子之间以离子键结合而形成的晶体称为离子晶体离子晶体的特点离子晶体的特点 ▲▲离子之间通过静电作用力结合，每个离子都尽离子之间通过静电作用力结合，每个离子都尽可能多地吸引异号离子而紧密堆积成晶体可能多地吸引异号离子而紧密堆积成晶体 ▲ ▲由于离子键没有方向性、饱和性由于离子键没有方向性、饱和性, ,在离子晶体中在离子晶体中没有单个的离子化合物分子存在没有单个的离子化合物分子存在, ,整个整个离子晶体可视离子晶体可视为一个巨大的分子为一个巨大的分子 ▲ ▲一般把电负性相差一般把电负性相差ΔX > 1.7ΔX > 1.7的两种元素形成的的两种元素形成的化合物视为离子型化合物化合物视为离子型化合物 离子晶体的平面图离子晶体的平面图+-+-+-+-+-+- （（1）三种典型的）三种典型的AB型离子晶体型离子晶体 NaCl型：面心立方型：面心立方 特点：阴离子或阳离子都是特点：阴离子或阳离子都是ccp密堆积密堆积 离子的配位数为离子的配位数为6 阴阳离子比为阴阳离子比为1：：1（每个晶胞中阳、阴离子各为（每个晶胞中阳、阴离子各为4个）个） 例子：碱土金属氧化物、硫化物、碱金属卤化物等。

例子：碱土金属氧化物、硫化物、碱金属卤化物等 CsCl 型：体心立方型：体心立方 特点：离子的配位数为特点：离子的配位数为8 阴阳离子之比为阴阳离子之比为1：：1（每个晶胞中阳、阴离子各为（每个晶胞中阳、阴离子各为1个）个） 例子：例子：CsI、、CsBr、、CsCl等 ZnS型：型：面心立方（闪锌矿）和六方型（纤锌矿）两类面心立方（闪锌矿）和六方型（纤锌矿）两类 特点：阴离子是特点：阴离子是ccp密堆积密堆积 离子的配位数为离子的配位数为4 阴阳离子之比为阴阳离子之比为1：：1（每个晶胞中阳、阴离子各为（每个晶胞中阳、阴离子各为4个）个） 例子：例子：ZnO、、ZnS、、CdS、、BeO等6.3.1 6.3.1 离子晶体的结构离子晶体的结构 （（2）几种其它类型的离子晶体）几种其它类型的离子晶体 CaF2结构结构 AB2O4尖晶石结构尖晶石结构 ABO4钙钛矿结构钙钛矿结构 TiO2金红石金红石(3) (3) 离子键离子键（（1 1）离子键及离子键的形成）离子键及离子键的形成 阴阳离子通过静电（库仑）作用形成的化学键。

阴阳离子通过静电（库仑）作用形成的化学键2 2）离子键的特性）离子键的特性 ▲▲离子键的强度：决定于阴阳离子的半径大小、电子层构型、离子键的强度：决定于阴阳离子的半径大小、电子层构型、所带电荷的多少（电负性）所带电荷的多少（电负性） ▲ ▲ 离子键的方向性、饱和性离子键的方向性、饱和性 ▲ ▲离子键是一种理论上的、理想的、极端的状态最典型的离子键是一种理论上的、理想的、极端的状态最典型的离子键也有一定的共价性原因？）离子键也有一定的共价性原因？）（（3 3）离子的配位数）离子的配位数 ▲ ▲在在ABABn n型离子晶体中的型离子晶体中的A A+ +与与B B- -比例关系比例关系: : r r+ +/r/r- - 配位数配位数 构型构型 0.225-0.414 4 ZnS 0.225-0.414 4 ZnS 0.414-0.732 6 NaCl 0.414-0.732 6 NaCl 0.732-1.00 8 CsCl 0.732-1.00 8 CsCl ▲ ▲配位数的多少、阴阳离子的性质决定了离子晶体的构型；配位数的多少、阴阳离子的性质决定了离子晶体的构型； ▲ ▲配位数的多少与正离子半径、电荷、电子构型有关；其离配位数的多少与正离子半径、电荷、电子构型有关；其离子半径越大、所带电荷数越多、子半径越大、所带电荷数越多、9—17e9—17e、、1818或或18+218+2构型，配位数构型，配位数越大；越大；(4) (4) 晶格能晶格能 什什么么是是晶晶格格能能？？晶晶格格能能受受哪哪些些因因素素的的影影响响？？晶晶格格能如何计算？晶格能对晶体的稳定性有何影响？能如何计算？晶格能对晶体的稳定性有何影响？1)1)定义：定义：将将1 1molmol的离子晶体解离成自由的气态正的离子晶体解离成自由的气态正( (或负或负) )离子所吸收的能量。

单位为离子所吸收的能量单位为 kJ·molkJ·mol -1-1 ▲ ▲晶格能的大小与正、负离子的电荷数成正比晶格能的大小与正、负离子的电荷数成正比, ,与与正、负离子间的距离成反比正、负离子间的距离成反比 ▲ ▲相同类型的离子晶体比较相同类型的离子晶体比较, ,离子的电荷越高离子的电荷越高, ,正、正、负离子半径越小负离子半径越小, ,其晶格能越大其晶格能越大, ,正、负离子间的结合正、负离子间的结合力力越越强强, ,此此离离子子晶晶体体的的离离子子键键越越牢牢固固, ,晶晶体体较较稳稳定定, ,熔熔点较高、硬度较大点较高、硬度较大 （（1 1））Born-haberBorn-haber循环循环 ▲ Born-haber▲ Born-haber循环：循环： 由由M.BornM.Born和和F.HaberF.Haber提出的、利用热化学循环计算晶提出的、利用热化学循环计算晶格能的方法格能的方法 ▲▲例题例题 △ △f fH Hm m0 0 K K（（s) + 1/2Brs) + 1/2Br2 2 → KBr(s) → KBr(s) 晶格能与其它热力学函数的关系晶格能与其它热力学函数的关系 △ △fHm0 △ △rHm0(K,升）升） △ △rHm0(K,电离）电离） △ △rHm0(Br,气化）气化） △ △rHm0(Br,键能）键能） △ △rHm0(Br,电子亲合能）电子亲合能） △ △rHm0(KBr,晶格能）晶格能） 2)2)晶格能的计算晶格能的计算（（1 1））Born-haberBorn-haber循环循环（（1 1））Born-haberBorn-haber循环循环（（2 2））Born-LandeBorn-Lande公式（波恩公式（波恩——朗德）朗德） ▲ Born-Lande▲ Born-Lande公式的提出基础公式的提出基础 正负离子间的静电作用力正负离子间的静电作用力 ▲ Born-Lande ▲ Born-Lande公式公式 U = (KAz U = (KAz1 1z z2 2/R/R0 0)(1-1/n) )(1-1/n) A:Madelung A:Madelung常数，与晶体的结构有关。

例如：常数，与晶体的结构有关例如： 晶体结构晶体结构 CsCl NaCl ZnS CsCl NaCl ZnS A 1.763 1.748 1.638 A 1.763 1.748 1.638 ▲ Born-Lande ▲ Born-Lande公式特点公式特点 比较直观，能表示键能的实质比较直观，能表示键能的实质 存在局限性、较多的问题存在局限性、较多的问题 1)1)什么是离子极化什么是离子极化 离子极化：在外电场的作用下，原子核和核外电子离子极化：在外电场的作用下，原子核和核外电子发生相对位移，使正负电荷不重合（或不重合的程度增发生相对位移，使正负电荷不重合（或不重合的程度增大），产生诱导电极，这种过程叫极化大），产生诱导电极，这种过程叫极化 (5) (5) 离子极化离子极化2)2)离子极化程度的表示离子极化程度的表示 极化：极化：一个离子对另一个离子作用，使之变形，一个离子对另一个离子作用，使之变形，产生诱导偶极的现象。

产生诱导偶极的现象 一般说来，阳离子的极化作用是主要的一般说来，阳离子的极化作用是主要的 变形性：变形性：一个离子受其它离子的极化作用，导致一个离子受其它离子的极化作用，导致正负电荷不重合的现象正负电荷不重合的现象 变形性是对阴离子而言的但电荷少、半径大、变形性是对阴离子而言的但电荷少、半径大、电子构型为电子构型为9-179-17，，1818，，18+218+2的阳离子也有变形性的阳离子也有变形性 离子极化程度用离子极化程度用极化率极化率来表示极化率极化率是离子受是离子受电场极化作用后变形性的一种量度电场极化作用后变形性的一种量度3)3)影响离子极化能力的因素影响离子极化能力的因素 （（1 1）离子的正电荷越大，极化力越强；）离子的正电荷越大，极化力越强； （（2 2）离子的半径越小，极化力越大；）离子的半径越小，极化力越大； （（3 3）离子的外层电子结构：）离子的外层电子结构： 8e < (9-17)e < 18e( 8e < (9-17)e < 18e(或或18+218+2））4)4)影响离子变形性的因素影响离子变形性的因素 （（1 1）离子的正电荷越大，变形性力越小；）离子的正电荷越大，变形性力越小； （（2 2）离子的负电荷越多，变形性力越大；）离子的负电荷越多，变形性力越大； （（3 3）离子的半径越大，变形性越大；）离子的半径越大，变形性越大； （（3 3）离子的外层电子结构：）离子的外层电子结构： 8e < (9-17)e < 18e( 8e < (9-17)e < 18e(或或18+218+2））5)5)附加极化作用（相互极化作用）附加极化作用（相互极化作用） 一般说来，阳离子的半径小，带正电荷，极化作用是主要一般说来，阳离子的半径小，带正电荷，极化作用是主要的，变形性是次要的，阴离子则相反。

的，变形性是次要的，阴离子则相反 但是，对于外层电子构型为但是，对于外层电子构型为1818或或18+218+2的离子，正离子的变形的离子，正离子的变形性比较突出了，阴离子的极化作用也不可忽视，此类离子相互作性比较突出了，阴离子的极化作用也不可忽视，此类离子相互作用时，会产生相互极化、相互变形，两原子核间的电子云相互重用时，会产生相互极化、相互变形，两原子核间的电子云相互重叠增强，核间距缩短，使得键的极性减弱，离子键可能成为共价叠增强，核间距缩短，使得键的极性减弱，离子键可能成为共价键 例如：例如：AgI,AgI,若查表得知若查表得知:r(Ag:r(Ag+ +) 126pm, r(I) 126pm, r(I- -)=216pm)=216pm Ag—I Ag—I间距：间距： 126 + 216 = 342pm 126 + 216 = 342pm 实际测得的是：实际测得的是：299pm299pm 两者相差：两者相差：312 – 299 = 43pm312 – 299 = 43pm 原因：原因：AgAg+ +外层电子是外层电子是1818构型，极化能力强，又有变形性，构型，极化能力强，又有变形性，与与I I- -作用时产生附加（或称额外）极化作用。

作用时产生附加（或称额外）极化作用6)6)离子极化对物质性质的影响离子极化对物质性质的影响（（1 1）解释一些物质的溶解度变化的规律）解释一些物质的溶解度变化的规律例如例如AgX:AgX: 物种物种 查表（查表（r r+ ++r+r- -) ) 实测（实测（r r+ ++r+r- -) ) 键型键型 溶解度（溶解度（mol/L)mol/L) AgF 2.59 2.46 AgF 2.59 2.46 离子型离子型 0 01414 AgCl 3.10 2.77 2*10 AgCl 3.10 2.77 2*10-4-4 AgBr 3.22 2.88 2.9*10 AgBr 3.22 2.88 2.9*10-5-5 AgI 3.42 2.99 AgI 3.42 2.99 共价型共价型 2.7*10 2.7*10-7-7（（2 2）解释一些硫化物难溶于水的现象）解释一些硫化物难溶于水的现象 物种物种 AgS CuS PbS CdS HgS AgS CuS PbS CdS HgS K KSPSP 1.6*10 1.6*10-49 -49 8.5*108.5*10-45 -45 3.4*103.4*10-28 -28 3.6*103.6*10-20 -20 4.0*104.0*10-53-53（（3 3）解释一些化合物颜色加深的现象）解释一些化合物颜色加深的现象 S S2-2- O O2- 2- I I- - ZnZn2+ 2+ 白白 白白 无无 CdCd2+ 2+ 黄黄 棕灰棕灰 黄绿黄绿 Hg Hg2+2+ 黑黑 红红 红红（（4 4）解释一些晶体结构不符合半径比规则的现象）解释一些晶体结构不符合半径比规则的现象 6.4 6.4 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体 （（1 1）定义：）定义： 在晶格结点上排列着在晶格结点上排列着中性分子中性分子，即，即 组成晶格的组成晶格的质点是分子，分子以分子间力相互结合而形成的晶体。

质点是分子，分子以分子间力相互结合而形成的晶体 零族元素零族元素HeHe、、NeNe等的晶体中等的晶体中, ,虽然占据晶格结点虽然占据晶格结点的是中性原子的是中性原子, ,但这些原子间并无化学键的结合但这些原子间并无化学键的结合, ,靠靠的是色散力结合起来的是色散力结合起来, ,仍称之为分子晶体仍称之为分子晶体 非金属单质和非金属元素之间的固体化合物，非金属单质和非金属元素之间的固体化合物，易形成分子晶体易形成分子晶体 1 1、、 分子晶体分子晶体分子晶体的平面图分子晶体的平面图- +- +- +- +- +- +- +极性分子晶体非极性分子晶体n由由于于分分子子间间力力较较弱弱, ,只只要要供供给给少少量量的的能能量量, ,晶晶体体就就会被破坏；会被破坏；n分分子子晶晶体体的的硬硬度度小小, ,熔熔点点较较低低( (一一般般低低于于400℃),400℃),具具有较大的挥发性有较大的挥发性, ,常温下多以气态或液态存在；常温下多以气态或液态存在；n如如果果占占据据晶晶格格结结点点的的是是电电中中性性分分子子, ,则则它它们们在在固固态态或熔融时均不导电。

或熔融时均不导电 2 2、分子晶体的特点、分子晶体的特点（（1 1）什么是原子晶体）什么是原子晶体 在晶格结点上排列着在晶格结点上排列着中性原子中性原子，原子间以牢固的，原子间以牢固的共价键共价键相相连结而形成的晶体称为原子晶体连结而形成的晶体称为原子晶体 在原子晶体中，不存在独立的小分子，只能把整个晶体看在原子晶体中，不存在独立的小分子，只能把整个晶体看成一个大分子，没有确定的相对分子成一个大分子，没有确定的相对分子质量3 3、原子晶体、原子晶体原子晶体的平面图原子晶体的平面图（（2 2）原子晶体的特点）原子晶体的特点 ▲▲原子晶体中原子间不是紧密堆积的，它们之间原子晶体中原子间不是紧密堆积的，它们之间是通过具有方向性、饱和性的是通过具有方向性、饱和性的共价键共价键相联结的相联结的 ▲ ▲它们具有很大的硬度，很高的熔点，难溶于任它们具有很大的硬度，很高的熔点，难溶于任何溶剂，化学性质十分稳定何溶剂，化学性质十分稳定 ▲ ▲原子晶体中不含自由电子和离子，一般不导电原子晶体中不含自由电子和离子，一般不导电 各种晶体中晶格结点上质点的示意图+-+-+-+-+-+-- +- +- +- +- +- +- ++++++++离子晶体原子晶体极性分子晶体非极性分子晶体金属晶体 4 4、、 分子的偶极矩和极化率分子的偶极矩和极化率 原子间的作用是化学键，形成分子，那么，分子之间有没原子间的作用是化学键，形成分子，那么，分子之间有没有作用？分子间的作用对物质的性质有何影响？我们如何讨论：有作用？分子间的作用对物质的性质有何影响？我们如何讨论：（（1 1）分子的极性）分子的极性 （（1 1）极性共价键与非极性共价键）极性共价键与非极性共价键 极性共价键：成键电子在两核之间不对称分布，正负电荷不极性共价键：成键电子在两核之间不对称分布，正负电荷不重合，一头呈正电，一头呈负电，例如：重合，一头呈正电，一头呈负电，例如：H H+ + :Cl :Cl- - H H+ + :F :F- - 非极性共价键：成键电子在两核之间对称分布，正负电荷重非极性共价键：成键电子在两核之间对称分布，正负电荷重合：合：H :HH :H Cl:ClCl:Cl （（2 2）键的极性与分子的极性）键的极性与分子的极性 ▲如果一个也能分成两极，则该分子具有极性，是一个极性分子；如果一个也能分成两极，则该分子具有极性，是一个极性分子； ▲键的极性与分子极性的关系：（以键的极性与分子极性的关系：（以H2OH2O分子为例说明）分子为例说明）结论：极性分子中必有极性键，极性键构成的不一定是极性分子。

结论：极性分子中必有极性键，极性键构成的不一定是极性分子（（2 2）极性分子的描述）极性分子的描述 — — 偶极矩偶极矩（（1 1）定义：）定义： 描述分子极性的一种物理量，用描述分子极性的一种物理量，用μ表示 μ = q * lμ = q * l（（2 2）特征：是一种矢量，其方向是从）特征：是一种矢量，其方向是从““正正””指向指向““负负”” （（3 3）非极性分子的）非极性分子的μ= 0μ= 0；例如：；例如：H H2 2，，ClCl2 2的的 μ= 0μ= 0（（4 4）极性分子的）极性分子的μ> 0μ> 0；； 例如：例如：HClHCl的的μ=3.57*10μ=3.57*10-30-30c.mc.m H H2 2O O的的μ=6.17*10μ=6.17*10-30-30c.m c.m （（5 5）偶极矩的意义：）偶极矩的意义： 偶极矩的大小表示分子极性的大小通过测定分子偶极矩的大小表示分子极性的大小通过测定分子的的μμ，， ▲ 判断分子的空间构型，例如：判断分子的空间构型，例如：NHNH3 3，，COCO2 2的构型；的构型； ▲ 判断分子的其它性质，如：熔点、沸点等等。

判断分子的其它性质，如：熔点、沸点等等分子间作用力研究历史分子间作用力研究历史 （（1 1））18731873年年Van der weals Van der weals 研究理想气体的静电力研究理想气体的静电力 （（2 2））19121912年，年，W.H.KeesonW.H.Keeson研究了极性分子与极性分研究了极性分子与极性分子间的作用力子间的作用力 （（3 3））1920-19211920-1921年，年，P.DebyeP.Debye研究了极性分子与非极研究了极性分子与非极性分子间的作用力性分子间的作用力 （（4 4））19301930年，年，LondonLondon用量子力学方法研究了非极性用量子力学方法研究了非极性分子与非极性分子的作用分子与非极性分子的作用 5 5、分子间吸引作用（分子间作用力）、分子间吸引作用（分子间作用力） （（1 1）分子间存在作用力，分子间的作用力有多种形式，分子）分子间存在作用力，分子间的作用力有多种形式，分子间作用力统称为间作用力统称为van der wealsvan der weals力力 （（2 2））3 3种分子间力：种分子间力： 1 1）取向力（）取向力（keesonkeeson力）：极性分子与极性分子之间的静电力）：极性分子与极性分子之间的静电作用力。

作用力 特点、影响因素：极性分子之间，与特点、影响因素：极性分子之间，与r r、、Z Z有关 2 2）诱导力（）诱导力（DebyeDebye力）：极性分子与非极性分子之间的静力）：极性分子与非极性分子之间的静电作用力电作用力 特点、影响因素：与作用距离、极性分子的极化力、非极特点、影响因素：与作用距离、极性分子的极化力、非极性分子的变形性有关性分子的变形性有关 f f诱诱 - - 1/r1/r6 6 3 3）色散力（）色散力（LondonLondon力）：力）：19301930年，年，LondonLondon用量子力学理论用量子力学理论方法证明，分子间存在这种力方法证明，分子间存在这种力 形成：分子中电子不断运动，原子核不断振动，瞬时产生形成：分子中电子不断运动，原子核不断振动，瞬时产生电子与原子核相对的位移，形成瞬时偶极矩而产生的作用力电子与原子核相对的位移，形成瞬时偶极矩而产生的作用力 特点：任何分子之间均存在色散力特点：任何分子之间均存在色散力 影响因素：与分子的半径、变形性有关。

影响因素：与分子的半径、变形性有关（（4 4）分子间作用力特点）分子间作用力特点: : （（1 1）作用力较小，只有几个至几十个）作用力较小，只有几个至几十个kJ·molkJ·mol-1-1，比化学键小，比化学键小1-21-2个数量级个数量级 （（2 2）静电短程力，作用范围一般在几个）静电短程力，作用范围一般在几个pmpm，且在一定的距离，且在一定的距离范围内，远程是吸引，近距离为排斥范围内，远程是吸引，近距离为排斥 不具有方向性和饱和性不具有方向性和饱和性 （（3 3）） 取向力与温度有关，诱导力与色散力受温度影响不大取向力与温度有关，诱导力与色散力受温度影响不大 （（4 4）不同类型的分子分子间作用力是不一样的，色散力存在）不同类型的分子分子间作用力是不一样的，色散力存在于各种分子之中于各种分子之中 强极性、变形性小的分子：强极性、变形性小的分子：f f取取 > f > f色色 > f > f诱诱 强极性、变形性大的分子：强极性、变形性大的分子：f f色色> f> f取取 > f> f诱诱 非极性分子：非极性分子： f f色色>0 f>0 f取取 = 0 f= 0 f诱诱= 0 = 0 （（5 5）分子间作用力主要影响物质的物理性质，如：溶解性、沸）分子间作用力主要影响物质的物理性质，如：溶解性、沸点、熔点、表面吸附等等。

点、熔点、表面吸附等等 6 6、、氢键氢键 (1) (1)氢键的形成与形成条件氢键的形成与形成条件 电负性大电负性大 电负性大电负性大 Y Y- - H H+ + X X- - 氢键氢键 化学键化学键（（2 2）氢键的特点：）氢键的特点： ▲作用力的本质为静电作用力其能量约为化学键的作用力的本质为静电作用力其能量约为化学键的1/101/10 ▲氢键具有饱和性氢键具有饱和性 ▲氢键具有方向性氢键具有方向性（（3 3）氢键对物质性质的影响：）氢键对物质性质的影响： ▲影响物质的物理性质，不影响物质的化学性质影响物质的物理性质，不影响物质的化学性质 ▲增强分子间的作用力，对键长、键角影响小增强分子间的作用力，对键长、键角影响小 ▲主要影响物质的物理性质，如：熔点、沸点主要影响物质的物理性质，如：熔点、沸点 （（4 4）氢键的类型）氢键的类型 ▲分子间氢键分子间氢键 例如：例如：HFHF与与HFHF分子间的氢键：分子间的氢键： H H H H H H F F F F ▲分子内氢键分子内氢键 例如：例如：HNOHNO3 3分子内的氢键分子内的氢键 还如：还如：邻硝基苯酚邻硝基苯酚 H OH O O — N O — N O O分子内与分子间氢键对物质性质的影响是不一样的，效果正好分子内与分子间氢键对物质性质的影响是不一样的，效果正好相反。

例如，就沸点而言，分子间氢键提高了物质的沸点，相反例如，就沸点而言，分子间氢键提高了物质的沸点，而分子内氢键则降低了物质的沸点而分子内氢键则降低了物质的沸点 (1) (1)混合键型晶体：混合键型晶体：微粒间存在着多种结微粒间存在着多种结合力、多种化学键的晶体合力、多种化学键的晶体 (2) (2)类型：类型： ▲▲链状结构晶体链状结构晶体 ▲▲层状结构晶体层状结构晶体 6 6、、 层状晶体（层状晶体（混合键型晶体）混合键型晶体）链链状状结结构构晶晶体体(SiO3)n2n-链间共用氧原子层状结构晶体层状结构晶体----石墨石墨 C C原子原子spsp2 2杂化形成杂化形成spsp2 2- sp- sp2 2  键（键（3 3个），另一个个），另一个 2p 2p电子（垂直）形成离域大电子（垂直）形成离域大 键预习：预习：复习：复习：作业：作业：p.306, T. 23 p.306, T. 23 、、2424（第一版）（第一版） p245, p245, T. 23 T. 23 、、2525（第二版）（第二版）。