固体结构-课件.ppt

1、无机化学返回下页退出退出下页上页&教学要求教学要求v了解晶体的结构特征及其分类。v了解金属晶体的一般特征及金属键理论。v熟悉AB型离子晶体的三种典型结构类型，了解晶格能的概念。熟悉离子极化理论及在讨论化合物结构、性能方面的应用。v熟悉分子晶体的一般特征，熟悉分子的偶极矩，极化率等概念，熟悉分子间作用力的类型、大小，氢键的形成条件及对物质性能的影响等，了解层状晶体的结构特征及性能特点。返回退出下页上页第十章 固体结构 10.1 晶晶 体体 结结 构构 和和 类类 型型10.2 金金 属属 晶晶 体体10.3 离离 子子 晶晶 体体10.4 分分 子子 晶晶 体体10.5 层层 状状 晶晶 体体返

2、回退出下页上页10.1 晶 体 结 构 和 类 型 10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论晶体结构的特征与晶格理论*10.1.2 晶体缺陷晶体缺陷,非晶体非晶体 10.1.3 球的密堆积球的密堆积 10.1.4 晶体类型晶体类型返回退出下页上页10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论1.晶体结构的特征晶体结构的特征v晶体是由原子、离子晶体是由原子、离子或分子在空间按一定或分子在空间按一定规律周期性地重复排规律周期性地重复排列构成的固体。列构成的固体。v具有规则的几何外形具有规则的几何外形v呈现各向异性呈现各向异性v具有固定的熔点具有固定的熔点返回退出下页上页2.2.晶面夹角守恒定律：晶面夹角守恒

3、定律：v1717世纪中叶丹麦矿物学家世纪中叶丹麦矿物学家StenoSteno对石英的断面对石英的断面仔细仔细“相面相面”后发现，尽管石英晶面的大小后发现，尽管石英晶面的大小形状千差万别，但有一条不变的规律。形状千差万别，但有一条不变的规律。v晶面夹角守恒定律：晶面夹角守恒定律：呈多种形状的晶体，它呈多种形状的晶体，它们的们的a a晶面与晶面与b b晶面间的夹角相等，晶面间的夹角相等，b b晶面与晶面与c c晶面，晶面，a a晶面与晶面与c c晶面间的夹角亦相等。晶面间的夹角亦相等。v这种规律适用于各种晶体。这种规律适用于各种晶体。返回退出下页上页3.构造理论：v在在18世纪中叶法国科学家世纪中

4、叶法国科学家Hay发现方解石可发现方解石可以不断地解理成愈来愈小的菱面体，提出了以不断地解理成愈来愈小的菱面体，提出了构造理论：构造理论：晶体是由一个个小的几何体在空晶体是由一个个小的几何体在空间平行地无间隙地堆砌而成。间平行地无间隙地堆砌而成。v它为现代晶格理论奠定了基础。它为现代晶格理论奠定了基础。返回退出下页上页4.晶格理论 (1).(1).晶晶 格格v晶格是一种几何概念，将许多点等距离排成一晶格是一种几何概念，将许多点等距离排成一行，再将行等距离平行排列。将这些点联结起行，再将行等距离平行排列。将这些点联结起来，得到平面格子。将这二维体系扩展到三维来，得到平面格子。将这二维体系扩展到三

5、维空间，得到的是空间格子，即空间，得到的是空间格子，即。用点和线反映晶体结构的周期性，是从用点和线反映晶体结构的周期性，是从实际晶体结构中抽象出来以表示晶体周期性结实际晶体结构中抽象出来以表示晶体周期性结构规律的三维空间结构。构规律的三维空间结构。返回退出下页上页10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论晶体结构的特征与晶格理论v晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。移无隙地堆砌而成晶体。返回晶胞的两个要素：晶胞的两个要素：1.晶胞的大小与形状：晶胞的大小与形状：由晶胞参数由晶胞参数a，b，c，表示，表示，a,b,c 为六面体边长

6、，为六面体边长，,分别是分别是bc,ca,ab 所组成的夹角。所组成的夹角。晶胞参数退出下页上页2.晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞中晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置。的相对位置。按按晶胞参数的差异晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。将晶体分成七种晶系。按带心型式分类，将七大晶系分为按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。种型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。立方三种型式。晶系晶系边长边长夹角夹角晶体实例晶体实例立方晶系立方晶系a=b=c=900NaCl三方晶系三方晶系a=b=c=900Al2O3四方晶

7、系四方晶系a=bc=900SnO2立方晶系立方晶系a=bc=900,=1200AgI正交晶系正交晶系abc=900HgCl2单斜晶系单斜晶系abc=900,900KClO3三斜晶系三斜晶系abc 900CuSO45H2O退出下页上页退出下页上页晶体的分类晶体的分类物物理理性性质质 组组成成 粒粒子子 粒粒子子间间作作用用力力 熔熔沸沸点点 硬硬度度 熔熔融融导导电电性性 例例 金金属属晶晶体体 原原子子 离离子子 金金属属键键 高高低低 大大小小 好好 Cr,K 离离子子晶晶体体 离离子子 离离子子键键 高高 大大 好好 NaCl 分分子子晶晶体体 分分子子 分分子子间间 力力 低低 小小 差

8、差 干干冰冰 原原子子晶晶体体 原原子子 共共价价键键 高高 大大 差差 2SiO10.1.4 晶体类型晶体类型退出下页上页10.2 金属晶体金属晶体10.2.1 金属晶体的结构金属晶体的结构 10.2.2 金属键理论金属键理论 10.2.3 金属合金金属合金 退出下页上页10.2.1 金属晶体的结构金属晶体的结构 金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的。金属键没有方向性，金属晶体内原子以配位数成的。金属键没有方向性，金属晶体内原子以配位数高为特征。高为特征。金属晶体可以看作是等径球的密堆积。金属晶体可以看作是等径球的密堆积。金属晶体中粒子的排

9、列方式常见的有三种：金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：六方密堆积六方密堆积(Hexgonal close Packing)，面心立方密堆积面心立方密堆积(Face-centred Cubic close Packing)，体心立方堆积体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。退出下页上页1 1 六方密堆积六方密堆积:hcp:hcp配位数：配位数：12空间占有率：空间占有率：74.05%金属晶体：等径球的密堆积金属晶体：等径球的密堆积 第三层与第三层与第一层对齐，第一层对齐，产生产生ABAB方式。方式。退出下页上页2 2 面心立方密堆积面心立方密堆积:fcc:fc

10、c配位数：配位数：12空间占有率空间占有率:74.05%第三层与第一第三层与第一层有错位，以层有错位，以ABCABC方式排列。方式排列。退出下页上页3 3 体心立方堆积体心立方堆积:bcc:bcc配位数：配位数：8空间占有率：空间占有率：68.02%退出下页上页密堆积层间的两类空隙密堆积层间的两类空隙A 四面体空隙：四面体空隙：一层的三个球与一层的三个球与上或下层密堆积上或下层密堆积的球间的空隙。的球间的空隙。B 八面体空隙八面体空隙：一层的三个球一层的三个球与错位排列的与错位排列的另一层三个球另一层三个球间的空隙。间的空隙。退出下页上页返回退出下页上页10.3 离 子 晶 体 10.3.1

11、离子晶体的结构离子晶体的结构 10.3.2 晶格能晶格能 10.3.3 离子极化离子极化返回退出下页上页10.3.1 离子晶体的结构v离子晶体中的离子的堆积方式与金属晶体是类似离子晶体中的离子的堆积方式与金属晶体是类似的。由于离子键没有方向性和饱和性，所以离子的。由于离子键没有方向性和饱和性，所以离子在晶体中常常趋向于采取紧密堆积方式，但不同在晶体中常常趋向于采取紧密堆积方式，但不同的是各离子周围接触的是带异号电荷的离子。的是各离子周围接触的是带异号电荷的离子。返回离子晶体：密堆积空隙的填充离子晶体：密堆积空隙的填充阴离子：大球，密堆积，形成空隙阴离子：大球，密堆积，形成空隙 阳离子：小球，填

12、充空隙阳离子：小球，填充空隙 规则：阴阳离子相互接触稳定规则：阴阳离子相互接触稳定 配位数大，稳定配位数大，稳定退出下页上页 1.离子晶体的类型v三种典型的三种典型的ABAB型离子晶体型离子晶体 NaCl 型型 CsCl 型型 ZnS 型型v其他类型的离子晶体其他类型的离子晶体 AB2 型型 ABX3 型型返回退出下页上页三种典型的三种典型的ABAB型离子晶体型离子晶体 NaCl型型返回晶格：晶格：面心立方面心立方晶胞中离子的个数晶胞中离子的个数(红球红球Na+,绿球绿球Cl-):配位比：配位比：6：6个个414112:Na 个个4216818:Cl 退出下页上页CsCl型型晶胞中离子的个数晶

13、胞中离子的个数:个个1:Cs 个个1818:Cl -晶格晶格:简单立方简单立方 配位比配位比:8:8(红球红球Cs+,绿球绿球Cl-)退出下页上页晶胞中离子的个数晶胞中离子的个数:个个4:Zn2 个个4818216:S2 -ZnS型型(立方型立方型)晶格晶格:面心立方面心立方 配位比配位比:4:4(红球红球Zn2+,绿球绿球S2-)退出下页上页返回退出下页上页5.离子半径与配位数v假定离子为球形，离子晶体中正负离子中心假定离子为球形，离子晶体中正负离子中心之间的距离是正负离子半径之和。之间的距离是正负离子半径之和。v离子中心之间的距离可以用离子中心之间的距离可以用x射线衍射测定。射线衍射测定。

14、v离子半径与晶体类型有关。离子半径与晶体类型有关。v离子晶体的配位比与正、负离子半径之比有离子晶体的配位比与正、负离子半径之比有关。关。返回退出下页上页半径比(r+/r-)规则:其中一层横截面为其中一层横截面为:22)r2r2(2)r4(414.0r/r NaCl晶体晶体返回1r 令令退出下页上页离子半径与配位比的关系r r+/r/r-配位数配位数构构 型型0.225-0.4140.225-0.4144 4ZnSZnS型型0.414-0.7320.414-0.7326 6NaClNaCl型型0.732-1.000.732-1.008 8CsClCsCl型型返回退出下页上页10.3.2 晶格能1

15、.定定 义：义：在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶体变为气态正离子和气态负离子时所吸收的能量体变为气态正离子和气态负离子时所吸收的能量称为称为晶格能晶格能，用，用U表示。表示。MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)晶格能表示相互远离的气态正离子和负离子结合晶格能表示相互远离的气态正离子和负离子结合成成 1 mol 离子晶体时所释放的能量，或离子晶体时所释放的能量，或1 mol 离子离子晶体解离成自由气态离子时所吸收的能量。晶体解离成自由气态离子时所吸收的能量。返回(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+Hmr 例如：例如：1mrmolk7

16、86H-J -1molkJ786 U退出下页上页2.晶格能数据获得v(1)Born-Haber循环循环 v(2)Born-Land公式公式 v(3)半经验公式半经验公式v(4)水合热法与多原子离子半径水合热法与多原子离子半径返回退出下页上页(1).Born-Haber循环 (g)Br-)s(K)l(Br212,1mrHBr(g)1IHmr=,2Br)-Br21,4(EHmrl),Br=2vap,3(mmrHH21UHmr-=,6(g)Br212(g)K+)s(KBr,fmHKBr(s)+K(g)AHmr5=,返回退出下页上页16,mr6,mr5,mr4,mr3,mr2,mr1,mrmf1mf1

17、5,mr14,mr13,mr12,mr11,mrmolKJ1.689HU HHHHHHHmolKJ3.295H,molKJ7.324HmolKJ5.96H,molKJ5.15HmolKJ8.418H,molkJ2.89H 晶晶格格能能：代代入入数数据据并并化化简简得得到到：由Born-Haber循环计算晶格能返回退出下页上页(2).Born-Land公式计算晶格能 导出理论公式的出发点：导出理论公式的出发点：离子晶体中的异号离子间有静电作用，离子晶体中的异号离子间有静电作用，同号离子间有静电排斥力。同号离子间有静电排斥力。异号离子间虽有静电引力，但当它们靠异号离子间虽有静电引力，但当它们靠得很

18、近时，离子的电子云之间将产生排得很近时，离子的电子云之间将产生排斥作用。斥作用。返回退出下页上页(2).Born-Land公式计算晶格能)1(1138940021nRZAZU R0/pm:正负离子核间距离正负离子核间距离 Z1、Z2:正、负离子电荷的绝对值正、负离子电荷的绝对值 A:Madelang Madelang常数常数,与晶体构型有关与晶体构型有关 n:Born Born指数指数,与离子电子层结构类型有关与离子电子层结构类型有关返回退出下页上页Born-Land公式中A、n 的数值取值A A数值的取值数值的取值晶体类型晶体类型CsClCsClNaClNaClZnSZnSA A 值值1.7

19、631.7631.7481.7481.6381.638n n 的数值取值的数值取值结构类型结构类型HeHeNeNeAr(CuAr(Cu+)Kr(AgKr(Ag+)Xe(AuXe(Au+)n n 值值5 57 79 910101212返回退出下页上页返回v 离子的电荷离子的电荷 (晶体类型相同时晶体类型相同时)影响晶格能的因素影响晶格能的因素Z,U 例例:U(NaCl)U(CaO)晶格能对离子晶体物理性质的影响晶格能对离子晶体物理性质的影响MgOCaOSrOBaOR小小大大U大大小小熔点熔点高高低低硬度硬度大大小小退出下页上页离子电荷、半径对晶格能与晶体熔点、硬度的影响NaCl型离型离子晶体子晶

20、体z1z2r+/pmr-/pmU/(kJL-1)熔点熔点/硬度硬度NaF11951369209923.2NaCl11951817708012.5NaBr1195195773747 2.5NaI1195216683662 2.5MgO2265140414728005.5CaO2299140355725764.5SrO22113140336024303.5BaO22135140309119233.3返回 离子电荷数大，离子半径小的离子晶体晶格能大，相离子电荷数大，离子半径小的离子晶体晶格能大，相应表现为熔点高、硬度大等性能。应表现为熔点高、硬度大等性能。退出下页上页10.3.3 离子极化1.1.离

21、子极化离子极化(离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡)所有离子在外加电场的作用下，除了向带有相反电荷所有离子在外加电场的作用下，除了向带有相反电荷的极板移动外，在非常靠近电极板的时候本身都的极板移动外，在非常靠近电极板的时候本身都 会变形。会变形。当负离子靠近正极板时，正极板把离子中的电子当负离子靠近正极板时，正极板把离子中的电子 拉近一拉近一些，把原子核推开一些；正离子靠近负极板时则反之些，把原子核推开一些；正离子靠近负极板时则反之，负极板把离子中的电子推开一些，把原子核拉近一些，这负极板把离子中的电子推开一些，把原子核拉近一些，这种现象叫做种现象叫做离子极化离子极化。返回退出下页上页2.离

22、子的极化涉及到两个概念：极化率极化率()：描述离子本身变形描述离子本身变形性的物理量，是离子变形的一种度量。性的物理量，是离子变形的一种度量。极化力极化力(f f)：描述对其他离子变形描述对其他离子变形影响的能力。影响的能力。返回退出下页上页3.离子的极化率()的一般规律离子半径离子半径r r愈大，愈大，愈大愈大 如如 ：Li+Na+K+Rb+Cs+；FClBr)(Mg(Mg2+2+)离子的电子层构型：离子的电子层构型：(18+2)e(18+2)e-,18e,18e-9-17e9-17e-8e8e-如：如：(CdCd2+2+)(Ca(Ca2+2+)(Cu+)(Na+)返回r/pm 97 99

23、96 95 退出下页上页2 离子极化力离子极化力 f 离子半径离子半径 r：r 小者，极化力大。小者，极化力大。离子电荷：离子电荷：电荷多者，极化力大。电荷多者，极化力大。离子的外层电子构型：离子的外层电子构型：f：(18+2)e,18e 917e 8e 一般规律：一般规律：当正负离子混合在一起时，着重考虑当正负离子混合在一起时，着重考虑正离子的极化力正离子的极化力，负离子的极化率负离子的极化率，但是，但是18e构型的正离子构型的正离子(Ag+,Cd2+等等)也要考虑其变形性也要考虑其变形性(正离子极化率正离子极化率）。退出下页上页4.4.离子极化的结果离子极化的结果键型过渡键型过渡 如：如：

24、AgF AgCl AgBr AgI 离子键离子键 共价键共价键AgCl AgBr AgI 理论上晶型理论上晶型 NaCl NaCl NaCl 实际上晶型实际上晶型 NaCl NaCl ZnS 配位数配位数 664晶型过渡晶型过渡退出下页上页 性质改变性质改变(溶解度溶解度)水的介电常数很大，它会削弱正、负离子间的水的介电常数很大，它会削弱正、负离子间的静电吸引，离子晶体进入水中后，离子间的吸引力静电吸引，离子晶体进入水中后，离子间的吸引力减小到约为原来的减小到约为原来的1/80,使离子易受热运动的作用而使离子易受热运动的作用而互相分离。极化作用明显时，离子键向共价键过渡互相分离。极化作用明显时

25、，离子键向共价键过渡的程度较大，水不能像减弱离子间的静电作用那样的程度较大，水不能像减弱离子间的静电作用那样减弱共价键的结合力，所以离子极化作用显著地使减弱共价键的结合力，所以离子极化作用显著地使晶体难溶于水。晶体难溶于水。返回NaCl 易溶于水，易溶于水，CuCl 难溶于水。难溶于水。例如，溶解度大小：例如，溶解度大小：AgClAgBrAgI退出下页上页思考题：思考题：解释碱土金属氯化物的熔点变化规解释碱土金属氯化物的熔点变化规律律：2BeCl2BaCl2MgCl2CaCl2SrCl熔点熔点/405 714 782 876 962退出下页上页10.4 分 子 晶 体10.4.1 分子的偶极矩

26、和极化率分子的偶极矩和极化率10.4.2 分子间的吸引作用分子间的吸引作用10.4.3 氢氢 键键返回退出下页上页1.1.分子的偶极矩分子的偶极矩()v 用于定量表示极性分子的极性大小：用于定量表示极性分子的极性大小：=ql 式中，式中，q 为极上所代电荷，为极上所代电荷，l 为偶极矩长度。为偶极矩长度。返回10.4.1 分子的偶极矩和极化率分子的偶极矩和极化率极性分子极性分子 0非极性分子非极性分子 =0双原子分子双原子分子:异核异核HX同核：同核：H2,N2,O2,多原子分子多原子分子:O3（V字形）字形）S8,P4 NH3BF3,CH4,CO2 退出下页上页一些物质分子的偶极矩/(10-

27、30Cm)分子式偶极矩分子式偶极矩 H20SO25.33N20H2O6.17CO20NH3 4.90CS20HCN9.85CH40HF6.37CO0.40HCl3.57CHCl33.50HBr2.67H2S3.67HI1.40返回退出下页上页分子的偶极矩与键矩的关系：分子的偶极矩与键矩的关系：极性键构成的极性键构成的双双原子分子：原子分子：分子偶极矩分子偶极矩=键矩键矩 多多原子分子的偶极矩原子分子的偶极矩=键矩的矢量和，键矩的矢量和，例如：例如：(SF6)=0，键矩互相抵消，键矩互相抵消,(H2O)0，键矩未能抵消。，键矩未能抵消。退出下页上页 2.分子的极化率v用于定量地表示分子的变形性大

28、小。分子的变形性用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性大小指的是由正电中心与负电中心发生位移（由重大小指的是由正电中心与负电中心发生位移（由重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大。）合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大。）返回v 影响分子变形性大小的因素：影响分子变形性大小的因素：外因外因：外加电场愈强，：外加电场愈强，分子变形愈厉害；分子变形愈厉害；内因内因：分子愈大，：分子愈大，分子变形愈厉害。分子变形愈厉害。退出下页上页一些分子的极化率(10-40Cm2/V-1)分子式分子式极化率极化率分子式分子式极化率极化率He0.227HCl2.85Ne0.437HBr3.86Ar1.81HI

29、5.78Kr2.73H2O1.61Xe4.45H2S4.05H20.892CO2.14O21.74CO22.87N21.93NH32.39Cl25.01CH43.00Br27.15C2H64.81返回退出下页上页10.4.2 分子间的吸引作用分子间的吸引作用v任何分子都有正、负电中心，非极性分子也有任何分子都有正、负电中心，非极性分子也有正、负电中心，不过是重合在一起罢了。任何正、负电中心，不过是重合在一起罢了。任何分子又都有变形的性能。分子又都有变形的性能。v分子的极性和变形是当分子互相靠近时分子间分子的极性和变形是当分子互相靠近时分子间产生吸引作用的根本原因产生吸引作用的根本原因v分子间作

30、用力分子间作用力(Van der Waals(Van der Waals力力)色色 散散 作作 用用 诱诱 导导 作作 用用 取取 向向 作作 用用返回退出下页上页 1.色散作用 由于瞬时偶极而产生的分子间的相互作用。色由于瞬时偶极而产生的分子间的相互作用。色散力与分子极化率有关。散力与分子极化率有关。大，色散力大。大，色散力大。+-+-+-+-+-非极性分子间的相互作用图每一瞬间每一瞬间一段时间内一段时间内的大体情况的大体情况非极性分子与极性分子也有色散作用非极性分子与极性分子也有色散作用返回退出下页上页2.2.诱导作用诱导作用 v非极性分子与极性分子之间还有一种诱导作用。非极性分子与极性分

31、子之间还有一种诱导作用。v诱导作用：诱导作用：由于极性分子具有不重合的正、负电由于极性分子具有不重合的正、负电荷中心，当非极性分子与它靠近到几百皮米时，荷中心，当非极性分子与它靠近到几百皮米时，在极性分子的电场影响在极性分子的电场影响(诱导诱导)下，非极性分子中下，非极性分子中原来重合的正、负电中心被拉开原来重合的正、负电中心被拉开(产生诱导偶极产生诱导偶极)。两个分子保持着异极相邻的状态，两个分子保持着异极相邻的状态，由于诱导偶极由于诱导偶极而产生的分子间的相互作用称为而产生的分子间的相互作用称为诱导作用诱导作用。返回决定诱导作用强弱的因素：决定诱导作用强弱的因素：A 极化分子的偶极矩：极化

32、分子的偶极矩：愈大，诱导作用愈强愈大，诱导作用愈强 B 非极性分子的极化率：非极性分子的极化率：愈大，诱导作用愈强愈大，诱导作用愈强 退出下页上页极性分子和非极性分子间的相互作用+-+-+-分子离得较远分子离得较远分子靠近时分子靠近时返回退出下页上页3.3.取向作用取向作用l两个极两个极性性分子相互靠近时，由于同极相斥，异极相分子相互靠近时，由于同极相斥，异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。进一步相互靠近。l两个固有偶极间存在的同极取向、异极相斥的定向两个固有偶极间存在的同极取向、异极相斥的定向作用称为作用称为取向作用取

33、向作用。l两个极性分子靠近时，分子间依然有色散作用。两个极性分子靠近时，分子间依然有色散作用。返回退出下页上页极性分子间的相互作用+-+-+-+-+-+-分子离得较远分子离得较远取取 向向诱诱 导导返回退出下页上页 思考：思考：1 取向作用的大小取决于什么因素？取向作用的大小取决于什么因素？2 极性分子之间除了有取向作用以外，还有什极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？么作用？分分子子极极性性 色色散散作作用用 诱诱导导作作用用 取取向向作作用用 非非-非非 非非-极极 极极-极极 退出下页上页Van der waals力v非极性分子之间，只有色散作用；非极性分子之间，只有色散作用；v

34、极性分子和非极性分子之间，有诱导作用和色极性分子和非极性分子之间，有诱导作用和色散作用；散作用；v极性分子之间，则有取向、诱导和色散作用；极性分子之间，则有取向、诱导和色散作用；v这三种作用力都是吸引作用，分子间力就是这这三种作用力都是吸引作用，分子间力就是这三种吸引力的的总称，有时也把分子间力叫做三种吸引力的的总称，有时也把分子间力叫做Van der waals力力。返回退出下页上页分子间的吸引作用/(10-22J)两分子间距离=500pm,T=298K分子分子取向能取向能诱导能诱导能色散能色散能总和总和He000.050.05Ar002.92.9Xe001818CO0.00021 0.00

35、0374.64.6CCl400116116HCl1.20.367.89.4HBr0.390.281516HI0.0210.103333H2O11.90.652.615NH35.20.635.611返回退出下页上页4.分子间力的特点：v不同情况下，分子间力的组成不同。例如，非不同情况下，分子间力的组成不同。例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子间有三种极性分子之间只有色散力；极性分子间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的力，并以色散力为主，仅仅极性很大的H H2 2O O分分子例外。子例外。v分子间作用的范围很小（一般是分子间作用的范围很小（一般是300-500pm)300-500pm)。

36、v分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。v是决定物质的熔、沸点、汽化热、蒸气压、溶是决定物质的熔、沸点、汽化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。解度及表面张力等物理性质的重要因素。返回退出下页上页10.4.3 氢 键v卤素化合物的沸点：卤素化合物的沸点：HF HCl HBr HI沸点沸点/19.9 -85.0 -66.7 -35.4 极极 化化 率率 小小 大大 色散作用色散作用 弱弱 强强 沸沸 点点 低低 高高 返回HF的沸点反常的高的沸点反常的高，原因是因为在，原因是因为在HF分子中，共用分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的电子对强

37、烈偏向电负性大的F原子一侧。几乎裸露的原子一侧。几乎裸露的H原子核与原子核与HF分子中分子中F原子的某一孤对电子之间产生原子的某一孤对电子之间产生了一种被称为了一种被称为“氢键氢键”的吸引作用。的吸引作用。退出下页上页10.4.3 氢键退出下页上页v氢键的形成条件氢键的形成条件:分子中有分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电和电负性大、半径小且有孤对电子的元素子的元素(F，O，N)形成氢键形成氢键。返回氢键的特性：氢键的特性：1)其键能比共价键的键能小得多其键能比共价键的键能小得多2)有饱和性和方向性有饱和性和方向性v 氢键在分子聚合、结晶、溶解、晶体水合物形氢键在分子聚合、结晶、溶解、晶体水

38、合物形成等重要物理化学过程中，起着重要作用。成等重要物理化学过程中，起着重要作用。退出下页上页v在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如，甲酸靠氢键形成二聚体。氢键的存在。例如，甲酸靠氢键形成二聚体。返回除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如：硝酸的除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如：硝酸的分子内氢键使其溶沸点降低。分子内氢键使其溶沸点降低。退出下页上页水中的氢键 v在液态水中，水分子靠氢键结合起来，形成缔合分在液态水中，水分子靠氢键结合起来，形成缔合分子，一个水分子可形成四个键。子，一个水分子可形成四个键。v由于氢键的存在，

39、冰和水具有很多不寻常的性质。由于氢键的存在，冰和水具有很多不寻常的性质。冰靠氢键结合成含有许多空洞的结构，因而冰的密冰靠氢键结合成含有许多空洞的结构，因而冰的密度小于水，并浮在水面上，才使得江河湖泊中的生度小于水，并浮在水面上，才使得江河湖泊中的生物在冬季免遭冻死。物在冬季免遭冻死。v氢键结合而成的水分子笼将外来分子或离子包围起氢键结合而成的水分子笼将外来分子或离子包围起来形成笼形水合物。人们估计天然气就是以这种形来形成笼形水合物。人们估计天然气就是以这种形式存在的。式存在的。返回退出下页上页10.5 层 状 晶 体v键型和晶体类型之间没有绝对界限。三种典型键型和晶体类型之间没有绝对界限。三种

40、典型化学键之间存在交融，各自存在对方的成分，化学键之间存在交融，各自存在对方的成分，形成一系列过渡性键型，从而产生一系列过渡形成一系列过渡性键型，从而产生一系列过渡性晶体结构。性晶体结构。v有类似于金属键那样的非定域大有类似于金属键那样的非定域大键和分子间键和分子间力在起作用，它实际上是一种混合型的晶体。力在起作用，它实际上是一种混合型的晶体。v石墨、六方氮化硼石墨、六方氮化硼BNBN，具有层状结构，又称层，具有层状结构，又称层状晶体。状晶体。返回退出下页上页金刚石和石墨晶体结构 金刚石石 墨返回退出下页上页石墨晶体结构v同一层，同一层，C-CC-C键长为键长为142pm142pm，C C原子

41、采用原子采用spsp2 2杂化杂化轨道轨道，与周围，与周围3 3个个C C原子形成原子形成3 3个个键键，键角为，键角为1201200 0，每个，每个C C原子还有一个原子还有一个2p2p轨道，垂直于轨道，垂直于spsp2 2 杂化轨道平面，杂化轨道平面，2p2p电子参与形成了电子参与形成了键，这种键，这种包含着许多原子的包含着许多原子的键键称为称为大大键键。v层与层间：距离为层与层间：距离为340pm340pm，靠，靠分子间力分子间力结合起来。结合起来。v石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。键型的晶体。返回思考：思考：石墨具有良好的导电传热性，又常用作润滑剂，各与石墨具有良好的导电传热性，又常用作润滑剂，各与什么结构有关？什么结构有关？v球的密堆积方式：六方、面心六立、体心六方。球的密堆积方式：六方、面心六立、体心六方。v晶体的类型：金属晶体、离子晶体晶体的类型：金属晶体、离子晶体、分子晶体、分子晶体、原子晶体。原子晶体。vVan der Waals 力：取向、诱导和色散作用。力：取向、诱导和色散作用。v氢键的形成及特点。氢键的形成及特点。v石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。型的晶体。返回上页退出&小小 结结