第-五章-分子结构和晶体结构课件.ppt

1、第五章第五章 分子结构和晶体结构分子结构和晶体结构5.1 化学键参数和分子的性质化学键参数和分子的性质5.2 离子键理论离子键理论5.3 共价键理论共价键理论 5.4 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键5.5 晶体结构晶体结构5.2 离子极化离子极化化学键：化学键：把分子或晶体中，原子或离子间把分子或晶体中，原子或离子间强烈的相互作用成为化学键。强烈的相互作用成为化学键。共价键共价键 分类分类 金属键金属键 离子键离子键5.1 化学键参数和分子的性质化学键参数和分子的性质5.1.1 键参数键参数5.2.2 分子的性质分子的性质在标准状态、在标准状态、298K298K时时,断开断开1mol1m

2、ol气态的气态的ABAB化学键化学键,使其成为气态的使其成为气态的A A和和B B时所需要的能量，称为时所需要的能量，称为ABAB的的键能。常用符号键能。常用符号r rH H0 0 。AB(g)A(g)+B(g)D(A-B)=AB(g)A(g)+B(g)D(A-B)=r rH H0 0(AB(AB键能或键能或ABAB的离解能的离解能)其他类似概念其他类似概念:AB(s)AB(l)AB(s)AB(l)r rH H0 0(AB(AB的熔化热的熔化热)AB(s)AB(g)AB(s)AB(g)r rH H0 0 (AB (AB的升华热的升华热)AB(l)AB(g)AB(l)AB(g)r rH H0 0

3、 (AB (AB的蒸发热的蒸发热,汽化热汽化热)1 键键 能能5.1.1 键参数键参数多多原子分子中的键能原子分子中的键能：（通常是指标准下气态分子拆开成气态原子时，每种键所通常是指标准下气态分子拆开成气态原子时，每种键所需能量的平均值。）断裂气态分子中的某一个键，形成两需能量的平均值。）断裂气态分子中的某一个键，形成两个碎片时，需的能量叫做分子中这个键的解离能。取决于个碎片时，需的能量叫做分子中这个键的解离能。取决于原子本身和其它原子关系。原子本身和其它原子关系。例例|：NH3为平均键能为平均键能NH3(g)=NH2(g)+H(g)D1=435NH2=NH(g)+H(g)D2=398 H=3

4、91KJ.mol-1 NH(g)=N(g)+H(g)D3=339键能的意义键能的意义键能越大键能越大,表示键强度越大，分子的稳定性越强。表示键强度越大，分子的稳定性越强。ABAB键能键能:单键单键 双键双键 双键双键 叁键叁键 一般说来一般说来,键长越短键长越短,键能越大。键能越大。3 3、键角、键角 当一个原子同另外两个原子结合形成化学键当一个原子同另外两个原子结合形成化学键时时,它们核间距的夹角称为键角。它们核间距的夹角称为键角。在在NH3分子中，由于孤电子对靠近分子中，由于孤电子对靠近N原子，它对周原子，它对周围的三个围的三个N-H键产生排斥作用，所以键角键产生排斥作用，所以键角HNH总

5、总是小于是小于CH4中的键角中的键角HCH。NH3分子的结构分子的结构 利用键角和键长数据利用键角和键长数据,可以表征分子的空间结构。可以表征分子的空间结构。从而解释分子的某些性质。从而解释分子的某些性质。4 4、键的极性、键的极性非极性键非极性键由两个相同原子组成的化学键由两个相同原子组成的化学键,它们的正负电它们的正负电荷重心完全重合荷重心完全重合,这类化学键称为非极性键这类化学键称为非极性键极性键极性键由两个不同原子组成的化学键由两个不同原子组成的化学键,由于它们的电负由于它们的电负性不同性不同,它们的正负电荷重心不重合它们的正负电荷重心不重合,这类化学这类化学键称为极性键键称为极性键正

6、负电荷重心距离越大正负电荷重心距离越大,极性越强。极性越强。键的极性可以由原子的键的极性可以由原子的电负性差大小进行比较。电负性差大小进行比较。ClClClCl非极性键非极性键ClHHCl极性键极性键-ClNa+NaCl离子键离子键（强极性键）（强极性键）1 1 分子的极性分子的极性 如果分子的正电荷重心和负电荷重心完全重合如果分子的正电荷重心和负电荷重心完全重合,则称为非极性分子。如果不重合则称为非极性分子。如果不重合,则称为则称为极性分子极性分子。非极性分子：非极性分子：ClCl、CCl4、O=C=O、极性分子：极性分子：HCl OHH凡凡具有对称中心或具有对称元素的公具有对称中心或具有对

7、称元素的公共交点的分子就是共交点的分子就是非极性分子非极性分子。-q+qd5.2.2 分子的性质分子的性质衡量分子极性的强弱的物理量是衡量分子极性的强弱的物理量是偶极矩。偶极矩。偶极子偶极子大小相等大小相等,符号相反符号相反,彼此距离为彼此距离为dd的两个电荷组成的体系称为偶极子。的两个电荷组成的体系称为偶极子。一个极性分子就是一个偶极子。分子的正电一个极性分子就是一个偶极子。分子的正电荷中心称为偶极子的正极荷中心称为偶极子的正极,负电荷中心称为负电荷中心称为负极。负极。-q+qd偶极矩偶极矩偶极子的电量偶极子的电量q q和正负电荷重心的距离和正负电荷重心的距离d d的的乘积称为乘积称为电偶极

8、矩电偶极矩,简称简称偶极矩偶极矩,表示为表示为:=qd=qd一个电荷的电量一个电荷的电量(电子的电量电子的电量)是是1.61.61010-19-19C(C(库仑库仑),),分子的直径为分子的直径为1010-10-10 m,m,所以分子电偶极矩大小数量级所以分子电偶极矩大小数量级为为1010-30-30(Cm)(Cm)。它又是一个矢量它又是一个矢量,方向从正极到负极。方向从正极到负极。-q+qd偶极子偶极子 偶极矩越大，分子的极性越强偶极矩越大，分子的极性越强2 2、分子的磁性、分子的磁性(1)、电子运动产生的磁性、电子运动产生的磁性单电子的自旋运动其周围会产生一个小磁场单电子的自旋运动其周围会

9、产生一个小磁场,两个自旋两个自旋相反的电子在一个轨道上运动相反的电子在一个轨道上运动,它们产生的小磁场方向它们产生的小磁场方向相反相反,相互抵消。相互抵消。(2)(2)、抗磁性物质、抗磁性物质分子中无未成对电子的物分子中无未成对电子的物质称为抗磁性物质。质称为抗磁性物质。(3)(3)、顺磁性物质、顺磁性物质分子中有未成对电子的物质分子中有未成对电子的物质,称为称为顺磁性物质。顺磁性物质。这类物质的分子在外磁场的作用下这类物质的分子在外磁场的作用下,能产生一能产生一个对着外加磁场方向的磁矩个对着外加磁场方向的磁矩,称为抗磁性。称为抗磁性。NS这类物质在外磁场的作用下这类物质在外磁场的作用下,能顺

10、着磁场方向产生一个磁能顺着磁场方向产生一个磁矩矩,这种性质称为顺磁性。顺磁性物质的成单电子数目越这种性质称为顺磁性。顺磁性物质的成单电子数目越多，产生的磁矩越大。多，产生的磁矩越大。成单电子的数目与磁矩的关系：成单电子的数目与磁矩的关系：m m=n(n+2)n(n+2)m m 的单位是：的单位是：BMBM(玻尔磁子玻尔磁子)根据磁矩的大小可双计算分子中的未成对电子数目。根据磁矩的大小可双计算分子中的未成对电子数目。应当指出，物质的抗磁性是普遍存在的现象。顺磁应当指出，物质的抗磁性是普遍存在的现象。顺磁性物质的磁场中也会产生诱导磁矩，反抗外加磁场，性物质的磁场中也会产生诱导磁矩，反抗外加磁场，只

11、不过是顺磁性超过抗磁性而已。只不过是顺磁性超过抗磁性而已。n未成对电子数目未成对电子数目5.2 离子键理论离子键理论5.2.1 5.2.1 离子型化合物生成过程的能量变化离子型化合物生成过程的能量变化一、一、氯化钠生成过程的玻恩氯化钠生成过程的玻恩-哈伯循环哈伯循环二、二、氯化钠晶格能氯化钠晶格能5.2.2 5.2.2 离子键的本质离子键的本质5.2.3 5.2.3 离子特性离子特性离子键的本质是正负离子间的静电引力作用离子键的本质是正负离子间的静电引力作用离子键的特征离子键的特征 没有方向性没有方向性,没有饱和性没有饱和性。5.2.1 5.2.1 离子型化合物生成过程的能量变化离子型化合物生

12、成过程的能量变化一、氯化钠生成过程的玻恩一、氯化钠生成过程的玻恩-哈伯循环哈伯循环Q=S+1/2D+E+I+U UU U=Q S 1/2D E INaCl的晶格能的晶格能:U=-(H1+H2)Na(s)+ClNa(s)+Cl2 2(g)NaCl(s)(g)NaCl(s)12Na(g)+Cl(gNa(g)+Cl(g)NaNa+(g)+Cl(g)+Cl-(g(g)NaCl(gNaCl(g)H H1 1H H2 2NaCl键能键能升华热升华热S S离解能离解能1/2D1/2D电离能电离能I I 电子亲和势电子亲和势E E晶格能晶格能U UQ QH H3 3二、氯化钠离子键晶格能二、氯化钠离子键晶格能

13、晶格能晶格能在标态下在标态下,由气态正负离子结合成为由气态正负离子结合成为1mol1mol离子晶体时放出来的热量，称为该离子晶体时放出来的热量，称为该离子离子晶晶体的晶格能体的晶格能,用符号用符号“U”U”表示。表示。NaNa+(g)+Cl(g)+Cl-(g)NaCl(s(g)NaCl(s)U=-)U=-r rH H=-(=-(H H1 1+H H2 2)作用：衡量离子键强弱。作用：衡量离子键强弱。说明：晶格能越大说明：晶格能越大,晶体越稳定。晶体越稳定。5.2.2 5.2.2 离子键的本质离子键的本质离子键和离子化合物离子键和离子化合物离子键的本质就是正负离子间的静电引力离子键的本质就是正负

14、离子间的静电引力(库仑引力库仑引力)。q+q-dF=q+q-d2因此因此,离子化合物不能写出它的分子式离子化合物不能写出它的分子式,只能用化学式表示只能用化学式表示其组成。如食盐用其组成。如食盐用NaClNaCl表示。表示。库仑力库仑力 离子键的特征：离子键的特征：没有方向性没有方向性,也没有饱和性也没有饱和性。正负离子通过静电作用而形成的化学键称为离子正负离子通过静电作用而形成的化学键称为离子键。由离子键形成的化合物称离子化合物。键。由离子键形成的化合物称离子化合物。离子的电子云可看作呈球状，它的电荷是对称的平离子的电子云可看作呈球状，它的电荷是对称的平均分布的，离子在空间各个方向上的吸引力

15、是一样的，均分布的，离子在空间各个方向上的吸引力是一样的，所以离子键没有方向性所以离子键没有方向性。只要空间条件允许，一个离子可以同时和几个带相只要空间条件允许，一个离子可以同时和几个带相反电荷的离子相互吸引，所以离子键没有饱和性。反电荷的离子相互吸引，所以离子键没有饱和性。NaNa+CLCL 6 6个个NaNa+周围有周围有6 6个个CLCL，6 6个个CLCL 周围有周围有6 6个个NaNa+。5.2.35.2.3离子特性离子特性1、离子半径、离子半径（1）半径确定）半径确定（2）变化规律）变化规律 从族中，从上而下，离子半径增大从族中，从上而下，离子半径增大同周中：正离子随着正电荷增多，

16、半径减小同周中：正离子随着正电荷增多，半径减小 负离子随着正电荷增多，半径增大负离子随着正电荷增多，半径增大同一元素的正离子半径小于它的原子半径，简单负离子的同一元素的正离子半径小于它的原子半径，简单负离子的半径大于它的原子半径。半径大于它的原子半径。Na+Mg2+FO2-同一元素形成不同价态离子时，正电离越高，离子半径越同一元素形成不同价态离子时，正电离越高，离子半径越小。小。Fe3+Fe2+LP-BP BP-BP3.根据根据VP和和LP,推测分子的空间构型推测分子的空间构型价层电子对互斥理论（价层电子对互斥理论（VSEPRVSEPR理论）简介理论）简介Valence Shell Elect

17、ron Pair Repulsion TheoryValence Shell Electron Pair Repulsion Theory（一）、（一）、VSEPRVSEPR理论的基本要点简称理论的基本要点简称VP法（二）、推测方法（二）、推测方法 (AXm)(1)确定中心原子确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数VP原则原则:A的价电子数的价电子数=主族序数主族序数;配体配体X:H和卤素每个原子各提供一和卤素每个原子各提供一 个价电子个价电子,氧与硫不提供价氧与硫不提供价 电子电子;正离子正离子“-”电荷数电荷数,负离子负离子“+”电荷数。电荷数。例:VP()=(6+40+2)=424S

18、O21VP价电子对数价电子对数 中心原子的价电子数其他原子提供的单中心原子的价电子数其他原子提供的单键电子数离子的负电荷数（或减去离子的正电荷数）键电子数离子的负电荷数（或减去离子的正电荷数）2 2(2)确定电子对的空间排布方式确定电子对的空间排布方式VP=2 直线形直线形VP=3 平面三角形平面三角形VP=4 正四面体正四面体VP=5 三角双锥三角双锥VP=6 正八面体正八面体AAAAA:(3)确定孤对电子数和分子空间构型确定孤对电子数和分子空间构型 LP=0 分子的空间构型分子的空间构型=电子对的空间构型电子对的空间构型2BeH4CH5PCl6SF3BFVP=(2+2)=2 LP=021V

19、P=(6+6)=6 LP=0VP=(4+4)=4 LP=0VP=(5+5)=5 LP=0VP=(3+3)=3 LP=021212121例例 试根据上述原则判断试根据上述原则判断XeF4的稳定构型的稳定构型价电子对数价电子对数(8+4)(8+4)2=62=6价电子对构型为八面体价电子对构型为八面体XeF4可能的构型有两种：可能的构型有两种：XeXeFFFFFFFF(a)(b)所以所以XeF4的的分子构型是分子构型是平面四面形平面四面形90孤孤孤：孤：0 190孤孤成：成：8 690成成成：成：4 5构构 型：型：（a）（b）5.3.25.3.2杂化轨道理论杂化轨道理论:（解释分子空间构型和稳定性

20、）（解释分子空间构型和稳定性）原子轨道为什么需要杂化原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么可以杂化原子轨道为什么可以杂化？如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？新理论必须新理论必须解决如下问解决如下问题题在众多科学家的追求中，在众多科学家的追求中，PaulingPauling 建立了新的化学建立了新的化学键理论键理论杂化轨道理论杂化轨道理论.1 1 成键时成键时中心原子中心原子能级相近的价电子轨道相混杂，能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道形成新的价电子轨道杂化轨道；杂化轨道；轨道成分变了轨道成分变了轨道的能量变了轨道的能量变了轨道的形状变了轨道的形状变了

21、结果，当然是更结果，当然是更有利于成键喽！有利于成键喽！2 2 杂化后轨道伸展方向、形状、成分和能量发生改变；杂化后轨道伸展方向、形状、成分和能量发生改变；3 3 杂化前后轨道数目不变。杂化前后轨道数目不变。一、理论基本要点一、理论基本要点总之，杂化后的轨道总之，杂化后的轨道变了变了 杂化轨道理论（杂化轨道理论（解释分子空间构型解释分子空间构型 ）1 1、杂化过程杂化过程:基态原子基态原子 激发态原子激发态原子 杂化态原子。杂化态原子。2 2、杂化条件杂化条件:参与杂化的原子轨道必须是能量参与杂化的原子轨道必须是能量相近的原子轨道。杂化过程原子轨道总数不变。相近的原子轨道。杂化过程原子轨道总数

22、不变。3 3、杂化轨道类型：杂化轨道类型：spsp型和型和dspdsp型。型。spsp型型分为分为 spsp杂化、杂化、spsp2 2杂化、杂化、spsp3 3杂化杂化。1 1 spsp杂化杂化2s2p2s2psp2p 杂化态杂化态基态基态 激发态激发态ClBeCl二、二、杂化形式杂化形式2s2p轨道轨道实例：实例：BeClBeCl2 2Be:Be:2 2s s2 2 一个一个s s轨道和一个轨道和一个p p轨道杂化轨道杂化形成两个形成两个直线型直线型的的spsp杂化轨道。每个杂化轨道。每个spsp杂化轨道杂化轨道中中,含有含有1/21/2的的S S和和1/21/2的的P P成份。成份。sps

23、p型杂化型杂化中心原子采取中心原子采取spsp型杂化，分子的构型为型杂化，分子的构型为直线直线型型如如COCO2 2 、BeClBeCl2 2。键角键角180180。结论结论 2 2 spsp2 2杂化杂化2s2p轨道轨道2s2p2s2psp2杂化态杂化态基态基态 激发态激发态2p实例：实例：BClBCl3 3B B :2 2s s2 22 2p p1 1 一个一个s s轨道和二个轨道和二个p p轨道杂化形成叁个轨道杂化形成叁个互成平面三角形的互成平面三角形的spsp2 2杂化轨道。每个杂化轨道。每个轨道轨道含有含有1/31/3的的S S和和2/32/3的的P P成份。成份。spsp2 2型杂

24、化型杂化结论结论中心原子采取中心原子采取spsp2 2型杂化，分子的构型为型杂化，分子的构型为平面三角形。平面三角形。如如BFBF3 3，键角键角120120 。2p2s2s2psp3杂化态杂化态3 3 spsp3 3杂化杂化基态基态激发态激发态2s2p轨道轨道实例：实例：CHCH4 4C:C:2 2s s2 22 2p p1 12 2p p1 1spsp3 3型杂化型杂化一个个s s轨道和三个轨道和三个p p轨道杂化形成四个轨道杂化形成四个spsp3 3杂化轨道杂化轨道,分别指向正四面体的四个分别指向正四面体的四个顶角。每个顶角。每个spsp3 3杂化轨道含有杂化轨道含有1/4 s1/4 s

25、 和和 3/43/4 p p成份。成份。结论结论中心原子采取中心原子采取spsp3 3型杂化，分子的构型为型杂化，分子的构型为正四面体。如正四面体。如CClCCl4 4、CHCH4 4,键角键角109.5109.5 1 1轨道成分变了：变成轨道成分变了：变成s s轨道和轨道和p p轨道的混合成分；轨道的混合成分；3 3轨道的能量变了：变得比杂化前更低了。轨道的能量变了：变得比杂化前更低了。2 2轨道的形状变了：变得一头大，一头小；轨道的形状变了：变得一头大，一头小；杂化轨道理论：杂化轨道理论：解释了解释了多原子分子共价键多原子分子共价键的形成、分子的稳定性及分子的构型。的形成、分子的稳定性及分

26、子的构型。结果，确实更有利于成键了！结果，确实更有利于成键了！杂化不等性3sp3NH18107HNHNHHH杂化3sp三、三、NHNH3 3和和H H2 2O O分子的结构分子的结构1 1、NHNH3 3分子结构分子结构在在NH3分子中分子中,N原子有一对电子占据一个原子有一对电子占据一个sp3杂化轨道杂化轨道,称为孤电子对称为孤电子对,其他三个其他三个(2sp3)轨道上的电子分别与三轨道上的电子分别与三个个H原子结合形成三角锥体结构原子结合形成三角锥体结构,由于孤电子对对成键由于孤电子对对成键电子的排斥作用电子的排斥作用,使三个使三个N-H键角互成键角互成107.3(正四面正四面体是体是10

27、9.5)。如图所示。如图所示。1OH230104HOHHOH杂化3sp3spp2s22、H H2 2O O分子的结构分子的结构杂化不等性3sp在在H2O分子中分子中,O原子有二对孤原子有二对孤对电子占据二个对电子占据二个sp3杂化轨道杂化轨道,其他两个单电子占据二个其他两个单电子占据二个sp3杂杂化轨道。由于两对孤电子对对化轨道。由于两对孤电子对对成键电子的排斥作用更强，使成键电子的排斥作用更强，使两个两个O-H键角互键角互104.3(正四正四面体是面体是109.5)。1小结小结:杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道类型杂化轨道类型参加杂化的轨道参加杂化的轨道

28、杂化轨道数杂化轨道数成键轨道夹角成键轨道夹角分子空间构型分子空间构型 实例实例 中心原子中心原子s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p2443018000281099002810901202BeCl2HgCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)OH2不等性sp杂化、杂化、sp2杂化、杂化、sp3杂化杂化sp35.4.1 5.4.1 金属键金属键自由电子理论自由电子理论5.4.2 5.4.2 键型过渡键型过渡5.4 金属键和键型过渡金属键和键型过渡一、自由电子理论一、自由电子理论在金属中在金属中,原子的价电子容易离

29、开原子的价电子容易离开而在金属晶格中自由流动成为而在金属晶格中自由流动成为“自自由电子由电子”。金属原子或离子与自由。金属原子或离子与自由电子间的相互作用力称为电子间的相互作用力称为金属键金属键。金属键的特点是金属键的特点是:没有方向性和没有饱和性没有方向性和没有饱和性。所以金属的结构一般是按最紧密的方式堆积起所以金属的结构一般是按最紧密的方式堆积起来来,具有较大的密度。具有较大的密度。自由电子理论容易解释金属的导电、导热、光泽等性质自由电子理论容易解释金属的导电、导热、光泽等性质。5.4.1 5.4.1 金属键金属键离子键、共价键和金属键是三种典型的化学键。而离子键、共价键和金属键是三种典型

30、的化学键。而在一般化学物中的化学键在一般化学物中的化学键,是这三种键型的混合型是这三种键型的混合型,如图所示。如图所示。典型的金典型的金属是金属属是金属键键典型的非金属典型的非金属是共价键是共价键典型的金属与典型的典型的金属与典型的非金属结合是离子键非金属结合是离子键大部分是大部分是过渡型键过渡型键5.4.2 5.4.2 键型过渡键型过渡5.5.1 5.5.1 分子间作用力分子间作用力5.5.2 5.5.2 氢键氢键类型：取向力、诱导力、色散力类型：取向力、诱导力、色散力特点：作用力弱，多以色散力为主特点：作用力弱，多以色散力为主5.5 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键2 2、诱导力、诱导

31、力非极性分子在极性分子的作用下非极性分子在极性分子的作用下,会产生会产生偶极偶极,这种偶极称诱导偶极这种偶极称诱导偶极,诱导偶极与极性分子的固有偶诱导偶极与极性分子的固有偶极间的作用称为诱导力。极间的作用称为诱导力。5.5.1 5.5.1 分子间作用力分子间作用力(简称分子间力简称分子间力)一、分子间力的类型一、分子间力的类型1 1、取向力、取向力极性分子间的偶极极性分子间的偶极定向作用力称为取向力。这种力只定向作用力称为取向力。这种力只存在于极性分子之间。分子的极性存在于极性分子之间。分子的极性越大越大,取向力越大。取向力越大。极性分子和非极性分子间存在有诱导力极性分子和非极性分子间存在有诱

32、导力,极性分子极性分子间也存在有诱导力间也存在有诱导力。取向力取向力的产生的产生诱导力的产生诱导力的产生5.5分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键3 3、色散力、色散力分子在运动过程中经常会发生正电荷重心和分子在运动过程中经常会发生正电荷重心和电荷重心的瞬时变化。这种变化产生了瞬时偶极电荷重心的瞬时变化。这种变化产生了瞬时偶极,由瞬时偶由瞬时偶极产生的作用力称为色散力。极产生的作用力称为色散力。色散力存在于一切分子中。色散力存在于一切分子中。+-+相同结构的分子，色散力随相同结构的分子，色散力随分子量的增大而增大分子量的增大而增大分子极性 色散作用 诱导作用 取向作用 非-非 非-极 极-极

33、1 1、分子间力一般比化学键能小、分子间力一般比化学键能小1-21-2个数量级，只有个数量级，只有几个到几十个几个到几十个kJmolkJmol-1-1,。2 2、分子间力作用范围约是几百分子间力作用范围约是几百pm,pm,一般不具有方向一般不具有方向性和饱和性。性和饱和性。3 3、对于多数分子、对于多数分子,色散力是主要的色散力是主要的,只有极性大的只有极性大的分子分子,取向力才有较大的比例。取向力才有较大的比例。分子间力的大小分子间力的大小,是影响物质熔沸点是影响物质熔沸点,溶解度溶解度,表面表面吸附等的因素之一。吸附等的因素之一。二、分子间作用力的特点二、分子间作用力的特点分子间作用力对物

34、质物理性质的影响HeNeAr Kr Xe分子量小大小大色散作用小大分子间力小大沸点熔点低高水中溶解度小大5.5.氢键5.5.2 5.5.2 氢键氢键氢原子与其他电负性大的原氢原子与其他电负性大的原子上的孤电子对产生的相互子上的孤电子对产生的相互作用力作用力,称为称为氢键氢键。水分子中的氢键水分子中的氢键在水、氨、氢氟酸、硝酸等中在水、氨、氢氟酸、硝酸等中都存在有氢键。分子间都存在有氢键。分子间氢键实氢键实际上是分子间的缔合键际上是分子间的缔合键,它的它的作用力与分子间力相近。但与作用力与分子间力相近。但与分子间力不同的是，它有方向分子间力不同的是，它有方向性和饱和性。性和饱和性。实际上只有实际

35、上只有F、O、N等原子与等原子与H原子结合的物质，原子结合的物质，才能形成较强的氢键。才能形成较强的氢键。OH OH HH分子间氢键加强了分子分子间氢键加强了分子间作用力间作用力,它使物质的介它使物质的介电常数增大电常数增大,熔沸点升高。熔沸点升高。分子内氢键一般会使物质的熔沸点分子内氢键一般会使物质的熔沸点下降下降,在极性溶剂中的溶解度降低在极性溶剂中的溶解度降低。1 1、分子间氢键、分子间氢键如水和氟化氢的沸点与同族元素的氢化物比较如水和氟化氢的沸点与同族元素的氢化物比较,出现了出现了反常的升高。反常的升高。OOCHH氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响2 2、分子内氢键、分子内氢键.

36、6 晶体结构晶体结构 5.6.1 晶体的特征晶体的特征 5.6.2 晶体的晶型晶体的晶型物质：气态物质：气态 液态液态 固态固态固态物质：晶体固态物质：晶体 非晶体非晶体晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列；晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列；非晶体：原子无规则排列。非晶体：原子无规则排列。晶体中原子排列的作用晶体中原子排列的作用原子排列原子排列研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发展新材料的途径。展新材料的途径。组织组织性能 晶体晶体(c

37、rystal）黄铁矿黄铁矿紫水晶紫水晶干冰干冰金刚石和石墨金刚石和石墨石英石英硫硫一晶体的特征一晶体的特征、有固定的几何外形；、有、有固定的几何外形；、有固定的熔点；固定的熔点；、有各向异性。、有各向异性。、晶格、晶格（点阵）（点阵）构成晶体的质点（如原子、构成晶体的质点（如原子、分子或离子）在空间排列的几何图形称为晶体的分子或离子）在空间排列的几何图形称为晶体的晶格或点阵。晶格或点阵。、结点、结点晶体的质点在晶体的质点在晶格中的位置称为结点晶格中的位置称为结点。、晶胞、晶胞指晶格中晶指晶格中晶体的最小结构单元体的最小结构单元。1 1 晶体晶胞晶体晶胞二晶体的类型二晶体的类型、离子晶体离子晶体

38、晶体的结点是正负离子。晶体的结点是正负离子。、分子晶体分子晶体晶体的结点是分子。晶体的结点是分子。、原子晶体原子晶体晶体的结点是原子。晶体的结点是原子。、金属晶体、金属晶体晶体的结点是金属原子或离子。晶体的结点是金属原子或离子。根据晶体结点的性质可根据晶体结点的性质可把晶体分为四种类型：把晶体分为四种类型：不同类型的晶体，物理性质差别很大，不同类型的晶体，物理性质差别很大，如熔沸点，导电性，溶解性，硬度等等。如熔沸点，导电性，溶解性，硬度等等。一一离子晶体的特性离子晶体的特性硬度：离子晶体硬度一般较大，但性脆。硬度：离子晶体硬度一般较大，但性脆。熔沸点：一般较高。离子晶体的熔沸点与晶格能熔沸点

39、：一般较高。离子晶体的熔沸点与晶格能大小有关，离了核间距越小，电荷越高，晶格能大小有关，离了核间距越小，电荷越高，晶格能越大，熔沸点越高。越大，熔沸点越高。溶解性：大部分的离子晶体易溶于水，难溶于有溶解性：大部分的离子晶体易溶于水，难溶于有机溶剂。机溶剂。导电性导电性：离子晶体在熔融状态或水溶液，都能：离子晶体在熔融状态或水溶液，都能导电，这是因为它们具有可以流动的自由离子，导电，这是因为它们具有可以流动的自由离子，在电场作用下可发生定向流动。在电场作用下可发生定向流动。2 2 离子晶体离子晶体 二二 离子晶体的空间结构类型离子晶体的空间结构类型（一）（一）常见的五种类型离子晶体常见的五种类型

40、离子晶体、NaClNaCl型型 正负离子配位数为正负离子配位数为6 6，正八面体结构。正八面体结构。r r+/r/r-0.4140.4140.7320.732、CsClCsCl型型 正负离子配位数为正负离子配位数为8 8，正立方体结构。正立方体结构。r r+/r/r-0.7321.000.7321.00、ZnSZnS型型 正负离子配位数为正负离子配位数为4 4，正，正四面体结构。四面体结构。r r+/r/r-0.2250.4140.2250.414、CaFCaF2 2型型 正离子配位数为正离子配位数为8 8，负，负离子配位数为离子配位数为4 4。、TiOTiO2 2型型 正离子配位数为正离子配

41、位数为6 6，负，负离子配位数为离子配位数为3 3。（二）、离子构型与离子半径比的关系（二）、离子构型与离子半径比的关系、离子的稳定、离子的稳定性与结构的关系性与结构的关系正负离子的距离越小，晶体就越稳定。正负离子的距离越小，晶体就越稳定。、半径比规则、半径比规则当配位数为当配位数为6 6，正负，正负离子完全紧靠时离子完全紧靠时(ac)2(ab)2+(bc)2(4r-)22(2r+2r-)22 r-r+r-2 10.414r+r-当当0.4140.4140.414时时，正负离子接触，负离子分离。，正负离子接触，负离子分离。这种这种构型应当稳定构型应当稳定，但当，但当增大到增大到0.7320.7

42、32时，时，正离子就可以与八个负离子接触，正离子就可以与八个负离子接触，形成更形成更稳定的八配体结构稳定的八配体结构。bacc原子晶体的结构原子晶体的结构金刚石金刚石的结构的结构在原子晶体中，晶格的质点是原在原子晶体中，晶格的质点是原子，原子间的结合力是共价键力。子，原子间的结合力是共价键力。原子晶体的性质原子晶体的性质熔点、沸点高熔点、沸点高硬度大硬度大不导电不导电难溶于一般溶剂难溶于一般溶剂原子晶体是巨型分子，用化原子晶体是巨型分子，用化学式表示其组成。如：金刚学式表示其组成。如：金刚石石(C)、硅、硅(Si)、锗、锗(Ge)、石石英英(SiO2)、金刚砂金刚砂(SiC)等。等。3 3 原

43、子晶体原子晶体例子，例子，CO2（干冰），干冰），冰，非金属单质冰，非金属单质,有机物有机物等物质都是分子物质等物质都是分子物质。分子晶体结构分子晶体结构分子晶体中的晶格质点是分分子晶体中的晶格质点是分子，分子间的结合力是分子子，分子间的结合力是分子间力。间力。分子晶体的性质分子晶体的性质硬度小；硬度小；容易挥发或升华；容易挥发或升华；固体是电的不良导体。固体是电的不良导体。熔点、沸点低；熔点、沸点低；4 4 分子晶体分子晶体1一一金属晶体的特征金属晶体的特征导电导热性强导电导热性强;有金属光泽有金属光泽;延展性好、密度大（延展性好、密度大（S S区例外）区例外）;硬度大（硬度大（S S区例外

44、）区例外）;熔沸点高（但汞为液体）。熔沸点高（但汞为液体）。金属晶体的这些特征都金属晶体的这些特征都与自由电子的存在有关。与自由电子的存在有关。导电能力最强的导电能力最强的金属是银和铜金属是银和铜延性最强的金属是铂，延性最强的金属是铂，展性最强的金属是金。展性最强的金属是金。硬度最大的金属是铬；硬度最大的金属是铬；熔点最高的金属是钨。熔点最高的金属是钨。5 5 金属晶体金属晶体六方紧六方紧密堆积密堆积面心立方面心立方紧密堆积紧密堆积二金属晶体的紧密堆积二金属晶体的紧密堆积体心体心立方立方紧密堆积紧密堆积课堂练习课堂练习试根据各类晶体的内部结构和它们的特性填写下表试根据各类晶体的内部结构和它们的

45、特性填写下表原子原子共价键力共价键力熔点、硬度高；不熔点、硬度高；不导电；不溶于一般导电；不溶于一般溶剂溶剂金刚石金刚石正负离子正负离子离子键力离子键力熔点、硬度高；易熔点、硬度高；易溶于水，性脆，溶溶于水，性脆，溶液能导电液能导电氯化钠氯化钠分子间力分子间力分子间力分子间力CCl4H2O熔点、硬度小；易熔点、硬度小；易挥发，相似相溶原挥发，相似相溶原理。理。金属键力金属键力原子、离子原子、离子熔点、硬度一般较熔点、硬度一般较高；导电导热性强高；导电导热性强铜、银铜、银5.7 5.7 离子极化离子极化 (ionic polarization)若一个分子的正电荷中心和它的负电荷中心重合时，它是非

46、极若一个分子的正电荷中心和它的负电荷中心重合时，它是非极 性分子性分子.当非极性分子在外加电场的诱导作用影响下，正、负电当非极性分子在外加电场的诱导作用影响下，正、负电 荷中心发生相对位移而成为极性分子，荷中心发生相对位移而成为极性分子，分子中原子的核外电子分子中原子的核外电子 受电场的作用，电子云发生变形，这种现象称为极化受电场的作用，电子云发生变形，这种现象称为极化.离子也有极化作用离子也有极化作用.离子本身带有电荷，也是一个电场离子本身带有电荷，也是一个电场.因此因此 它对周围的其他离子产生极化作用，使该离子最外层电子云发它对周围的其他离子产生极化作用，使该离子最外层电子云发 生变形生变

47、形.同时，离子自身也受其他离子电场的作用，也可以发生同时，离子自身也受其他离子电场的作用，也可以发生 极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负离子之间产极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负离子之间产 生了额外的吸引力生了额外的吸引力.通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子），一般半径通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子），一般半径 较小，它对相邻的负离子会发生诱导作用，而使之极化较小，它对相邻的负离子会发生诱导作用，而使之极化.负离负离 子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被诱导，变形子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被诱导，变形 性大性大.通常考虑离子间的

48、相互作用时，一般考虑正离子的极化作通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极化作 用和负离子的变形性用和负离子的变形性.极化和变形极化和变形一一 离子的极化作用和变形性离子的极化作用和变形性极化极化离子的电子云发生变化的现象称为极化。离子的电子云发生变化的现象称为极化。也就是说离子发生变形的现象称为极化。也就是说离子发生变形的现象称为极化。极化作用极化作用能使别的离子发生极化的作用力称为能使别的离子发生极化的作用力称为极化作用。具有极化作用的性质称为极化性。极化作用。具有极化作用的性质称为极化性。变形性变形性受到别的离子极化作用时，能发生变形受到别的离子极化作用时，能发生变形（极化）的性质

49、称为变形性或可极化性。（极化）的性质称为变形性或可极化性。-+-+-+(一一)阳离子的极化作用阳离子的极化作用、离子的半径越小，极化作用越强。因此极化、离子的半径越小，极化作用越强。因此极化作用主要考虑阳离子的极化作用。阴离子的极化作用主要考虑阳离子的极化作用。阴离子的极化作用通常忽略。作用通常忽略。、阳离子的电荷越大，极化作用越强。、阳离子的电荷越大，极化作用越强。、半径相近，电荷相同的阳离子，不同构型的阳、半径相近，电荷相同的阳离子，不同构型的阳离子极化作用不同：离子极化作用不同：8 8电子电子 9-17 9-17电子电子 18 18电子或电子或18+218+2电子电子 s区离区离子子 d

50、区离子区离子 Li+Na+K+Be2+Mg2+Ca2+Ba2+Al3+Mg2+Na+(二二)离子的变形性离子的变形性、离子的半径越大，变形性越强。、离子的半径越大，变形性越强。变形性变形性:F F-ClCl-Br Br-I H H+价态相同的同族价态相同的同族元素离子，由上元素离子，由上到下变形性增大到下变形性增大同种元素，变形性：正离子同种元素，变形性：正离子 中性原子中性原子 O O2-2-F F-、结构对称的离子团，中心原子的正电性越大，结构对称的离子团，中心原子的正电性越大，变形性越小。变形性越小。如如:SO42-SO32-（三）离子的附加极化（三）离子的附加极化 一个离子受周围异号离