第七章-物质结构基础分子结构wu课件.ppt

1、u化学键（化学键（Chemical Bond）：分子中相邻）：分子中相邻原子之间原子之间较强较强的相互作用力；的相互作用力；u离子键：金属元素与非金属元素之间；离子键：金属元素与非金属元素之间；u共价键：非金属元素之间；共价键：非金属元素之间；u金属键：金属元素之间；金属键：金属元素之间；1916年，柯塞尔提出年，柯塞尔提出“离子键离子键”理论：理论：u活泼的金属原子与非活泼的非金属活泼的金属原子与非活泼的非金属原子接近时，将通过得失电子各自形原子接近时，将通过得失电子各自形成类似稀有气体的稳定结构（正、负成类似稀有气体的稳定结构（正、负离子）离子）u正、负离子通过静电吸引作用形成离子晶体正、

2、负离子通过静电吸引作用形成离子晶体u两种元素间的电负性相差较大：两种元素间的电负性相差较大：1.7；u只得失少数电子就能形成稳定的离子：只得失少数电子就能形成稳定的离子：离子晶体一般由离子晶体一般由s区和区和p区元素形成；区元素形成；u成键时释放较多的能量：离子化合物一成键时释放较多的能量：离子化合物一般具有较高的熔、沸点和强度；般具有较高的熔、沸点和强度；u无方向性无方向性：电子随机分布于核外空间，因此：电子随机分布于核外空间，因此离子的电荷在空间分布呈球形对称，可以从离子的电荷在空间分布呈球形对称，可以从任意方向吸引带异种电荷的离子；任意方向吸引带异种电荷的离子；u无饱和性无饱和性：在空间

3、条件允许的前提下，离子：在空间条件允许的前提下，离子会尽可能多的吸引异种电荷离子形成离子键；会尽可能多的吸引异种电荷离子形成离子键；离子键的本质是正负离子之间的静电作用！离子键的本质是正负离子之间的静电作用！NaCl 晶体示意图晶体示意图u离子半径离子半径r：离子半径越小，离子键强度越高；：离子半径越小，离子键强度越高；u离子电荷离子电荷q：离子电量越高，离子键强度越高；：离子电量越高，离子键强度越高；u离子的电子层构型：离子的电子层构型：2电子，电子，8电子，电子，18电子，电子，917电子，电子，18+2电子电子结合力：结合力：8电子电子917电子电子(Mg)(Al)(F)spsp2 2

4、spsp3 3 ；u只能形成只能形成键，有一定的局限性。键，有一定的局限性。u晶体概述晶体概述u晶体：由原子或分子在空间按一定规律晶体：由原子或分子在空间按一定规律周期性周期性重复排列重复排列构成的固体物质；构成的固体物质；u晶体特点：晶体特点：u各向异性：晶体不同方向上的性质不一样；各向异性：晶体不同方向上的性质不一样；u固定熔点：晶体向非晶态转变时的温度固定；固定熔点：晶体向非晶态转变时的温度固定；u自限性与解理性：晶体具有自发形成特定形状自限性与解理性：晶体具有自发形成特定形状的趋势；的趋势；阵点的基本特征阵点的基本特征u周期性：周期性排列；周期性：周期性排列；u同一性：每个阵点在空间分

5、布必须具有完全相同一性：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境；同的周围环境；原子原子/离子离子/分子分子晶体结构晶体结构抽象抽象阵点阵点空间点阵空间点阵u晶体结构是原子或离子在晶体中的真实排列情晶体结构是原子或离子在晶体中的真实排列情况况u空间点阵是对晶体结构的抽象和提炼空间点阵是对晶体结构的抽象和提炼空间点阵空间点阵 基元基元晶体结构晶体结构+=u晶胞：晶体结构中晶胞：晶体结构中能能够反映晶体周期性和够反映晶体周期性和对称性对称性的最小平行六的最小平行六面体格子；面体格子；u晶格是对晶胞的几何晶格是对晶胞的几何抽象和简化；抽象和简化；a c b a c b 晶格的结构通常用晶格的结构

6、通常用晶格晶格常数常数进描述；进描述；u边长边长a、b、c，决定晶，决定晶格的大小；格的大小；u夹角夹角a a、b b、g g，决定晶，决定晶格的形状；格的形状；按对称性分类按对称性分类晶系晶系特点特点三斜三斜abc，90单斜单斜abc，90 正交正交abc，90四方四方abc，90立方立方abc，90六方六方abc，90120菱形菱形abc，90按作用力分类按作用力分类类型类型作用力作用力离子晶体离子晶体离子键离子键原子晶体原子晶体共价键共价键分子晶体分子晶体氢键（极性分子）氢键（极性分子）色散力（非极性分子）色散力（非极性分子）金属晶体金属晶体金属键金属键晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体原

7、子晶体原子晶体熔点熔点高高很高很高硬度硬度硬硬很硬很硬机械加工性机械加工性差差差差导电性导电性熔融或溶解时导电熔融或溶解时导电绝缘体或半导体绝缘体或半导体溶解性溶解性易溶于水易溶于水不溶不溶实例实例NaCl，MgOSiO2，金刚石，金刚石u构成分子晶体的基元是分子，分子与分子结合构成分子晶体的基元是分子，分子与分子结合的作用力是分子间力（范德华力）；的作用力是分子间力（范德华力）；u分子间力包括：分子间力包括：色散力色散力，诱导力诱导力，取向力取向力；u分子间力本质是电作用；分子间力本质是电作用；u分子间力比化学键小的多，因此分子晶体通常分子间力比化学键小的多，因此分子晶体通常为气体或液体；为

8、气体或液体；u分子极性分子极性分子中存在分子中存在正电中心正电中心与与负电中心负电中心，两者重合，两者重合，分子呈非极性，两者不重合，分子呈极性；分子呈非极性，两者不重合，分子呈极性；OCO-+HOH非极性非极性极性极性u偶极矩偶极矩分子极性的大小可以通过偶极矩分子极性的大小可以通过偶极矩m m来表示来表示um0m0，分子为非极性；，分子为非极性；m m越大，分子极性越大越大，分子极性越大u分子结构呈空间对称或不存在极性键的分子结构呈空间对称或不存在极性键的m0m0；+-dq dm 分子在外电场作用下，正电中心和负点中心将分子在外电场作用下，正电中心和负点中心将发生分离，称为分子极化；发生分离

9、，称为分子极化；=0-+-1-+-+-+02 1u色散力：由分子中原子核与电子的运动造成正色散力：由分子中原子核与电子的运动造成正电中心与负电中心瞬间位移而引起的极化；电中心与负电中心瞬间位移而引起的极化；u分子中原子或电分子中原子或电子数越多，色散子数越多，色散力越大；力越大；u分子变形性越大，分子变形性越大，色散力越大色散力越大u诱导力：极性分子或非极性分子在相邻极性分诱导力：极性分子或非极性分子在相邻极性分子的电场作用下发生的极化；子的电场作用下发生的极化；u极性分子的偶极矩越大，所产生的诱导力也越极性分子的偶极矩越大，所产生的诱导力也越大；大；+-+-+-+-+-+-+-u取向力：极性

10、分子之间由于同性相斥，异性相取向力：极性分子之间由于同性相斥，异性相吸的作用形成定向排列而产生的静电作用；吸的作用形成定向排列而产生的静电作用；u分子的偶极矩越大，取向力越大；分子的偶极矩越大，取向力越大；u分子间距越小，取向力越大；分子间距越小，取向力越大；+-+-+-+-+-+-+-+-u色散力存在于所有分子之中；色散力存在于所有分子之中；u诱导力存在于非极性分子与极性分子之间；诱导力存在于非极性分子与极性分子之间；u取向力存在于极性分子与极性分子之间；取向力存在于极性分子与极性分子之间；u三种作用力的相对大小：三种作用力的相对大小：色散力色散力取向力取向力诱导力诱导力u实验测定实验测定V

11、IA族元素的氢化物中，族元素的氢化物中，H2O的熔、的熔、沸点比沸点比H2S，H2Se，H2Te都高，表明除色散力都高，表明除色散力以为，还存在更强的作用力以为，还存在更强的作用力氢键氢键FHHFOHHOHH氢键氢键由于氢原子外层只有一个电子，当其与电负性由于氢原子外层只有一个电子，当其与电负性大的原子结合时，电子将远离原子核，电子对大的原子结合时，电子将远离原子核，电子对核的屏蔽作用消失，原子核能够吸引带负电的核的屏蔽作用消失，原子核能够吸引带负电的基团，形成氢键；基团，形成氢键；+-F F+F F-氢键形成的条件：氢键形成的条件：u氢原子与电负性大且氢原子与电负性大且 半径小的原子（半径小

12、的原子（F，O，N）相连；）相连；u在附近要有一个电负性很大半径小，且含有孤在附近要有一个电负性很大半径小，且含有孤对电子的原子（对电子的原子（F，O，N）；）；氢键的特点：氢键的特点：u具有饱和性和方向性；具有饱和性和方向性；u强度大于分子间力，小于化学键；强度大于分子间力，小于化学键；u分子间氢键：不同分子间满足氢键形成条件时分子间氢键：不同分子间满足氢键形成条件时形成，如：形成，如：H2O，HF，NH3；u分子内氢键：单个分子内部，若满足氢键形成分子内氢键：单个分子内部，若满足氢键形成条件，也可形成氢键，如：条件，也可形成氢键，如：NOHOOOHN OHu良好的延展性：原子紧密堆积，受力时良好的延展性：原子紧密堆积，受力时发生滑移，金属键不断裂；发生滑移，金属键不断裂；u良好的导电性：原子紧密堆积，受热产良好的导电性：原子紧密堆积，受热产生振动时，能迅速传递；生振动时，能迅速传递；u良好的导热性：电子为整个晶体所共用良好的导热性：电子为整个晶体所共用，能够在整个晶体中自由运动；，能够在整个晶体中自由运动；