第五章分子结构和晶体结构 (2)PPT讲稿.ppt

第五章分子结构和晶体结构第1页，共79页，编辑于2022年，星期三5.1 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 离子极化离子极化第2页，共79页，编辑于2022年，星期三化学键：化学键：把分子或晶体中，原子或离子间强烈的把分子或晶体中，原子或离子间强烈的相互作用成为化学键。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 离子键离子键第3页，共79页，编辑于2022年，星期三5.1 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第4页，共79页，编辑于2022年，星期三在标准状态、在标准状态、298K298K时时,断开断开1mol1mol气态的气态的ABAB化学键化学键,使其成使其成为气态的为气态的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的键能。常用符的键能。常用符号号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 (AB (AB的蒸发热的蒸发热,汽化热汽化热)1 键键 能能5.1.1 键参数键参数第5页，共79页，编辑于2022年，星期三多原子分子中的键能多原子分子中的键能：（通通常常是是指指标标准准下下气气态态分分子子拆拆开开成成气气态态原原子子时时，每每种种键键所所需需能能量量的的平平均均值值。）断断裂裂气气态态分分子子中中的的某某一一个个键键，形形成成两两个个碎碎片片时时，需需的的能能量量叫叫做做分分子子中中这这个个键键的的解解离离能能。取取决决于于原原子子本本身身和和其其它它原子关系。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=391KJ.mol-1 NH(g)=N(g)+H(g)D3=339第6页，共79页，编辑于2022年，星期三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时当一个原子同另外两个原子结合形成化学键时,它它们核间距的夹角称为键角。们核间距的夹角称为键角。第8页，共79页，编辑于2022年，星期三在在NH3分分子子中中，由由于于孤孤电电子子对对靠靠近近N原原子子，它它对对周周围围的的三三个个N-H键键产产生生排排斥斥作作用用，所所以以键键角角HNH总总是是小小于于CH4中中的键角的键角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。从可以表征分子的空间结构。从而解释分子的某些性质。而解释分子的某些性质。第9页，共79页，编辑于2022年，星期三4 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,它们的正负电荷重心完它们的正负电荷重心完全重合全重合,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,由于它们的电负性不由于它们的电负性不同同,它们的正负电荷重心不重合它们的正负电荷重心不重合,这类化学键称为极这类化学键称为极性键性键正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电负性键的极性可以由原子的电负性差大小进行比较。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）第10页，共79页，编辑于2022年，星期三1 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凡具有对称中心或具有对称元素的公共交凡具有对称中心或具有对称元素的公共交点的分子就是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第11页，共79页，编辑于2022年，星期三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的的两个电荷组成的体系称为偶极子。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。分子的正电荷中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心称为偶极子的正极,负电荷中心称为负极。负电荷中心称为负极。-q+qd第12页，共79页，编辑于2022年，星期三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的乘积的乘积称为称为电偶极矩电偶极矩,简称简称偶极矩偶极矩,表示为表示为:=q=qd d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1.6101.610-19-19C(C(库仑库仑),),分分子的直径为子的直径为1010-10-10 m,m,所以分子电偶极矩大小数量级为所以分子电偶极矩大小数量级为1010-30-30(C(Cm)m)。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，分子的极性越强第13页，共79页，编辑于2022年，星期三2 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产生一个小磁场,两个自旋相两个自旋相反的电子在一个轨道上运动反的电子在一个轨道上运动,它们产生的小磁场方向相反它们产生的小磁场方向相反,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质称分子中无未成对电子的物质称为抗磁性物质。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,称为顺磁性称为顺磁性物质。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,能产生一个对着外能产生一个对着外加磁场方向的磁矩加磁场方向的磁矩,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,能顺着磁场方向产生一个磁矩能顺着磁场方向产生一个磁矩,这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。磁矩越大。第14页，共79页，编辑于2022年，星期三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：B BM M(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。顺磁性物质应当指出，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，只不过是顺的磁场中也会产生诱导磁矩，反抗外加磁场，只不过是顺磁性超过抗磁性而已。磁性超过抗磁性而已。n未成对电子数目未成对电子数目第15页，共79页，编辑于2022年，星期三5.2 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、氯化钠生成过程的玻恩一、氯化钠生成过程的玻恩-哈伯循环哈伯循环二、氯化钠晶格能二、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。第16页，共79页，编辑于2022年，星期三5.2.1 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、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)+Na(s)+ClCl2 2(g)NaCl(s)(g)NaCl(s)12Na(g)+Cl(g)Na(g)+Cl(g)NaNa+(g)+Cl(g)+Cl-(g)(g)NaCl(g)NaCl(g)HH1 1HH2 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 QHH3 3第17页，共79页，编辑于2022年，星期三二、氯化钠离子键晶格能二、氯化钠离子键晶格能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，称为该离子离子晶体的晶格能晶体的晶格能,用符号用符号“U U”表示。表示。NaNa+(g)+Cl(g)+Cl-(g)NaCl(s)U=-(g)NaCl(s)U=-r rH=-(HH=-(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。第18页，共79页，编辑于2022年，星期三5.2.2 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,只能用化学式表示其只能用化学式表示其组成。如食盐用组成。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键。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。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均分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是一样的，所以离子键布的，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+CL CL 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+。第19页，共79页，编辑于2022年，星期三5.2.35.2.3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，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，半径增大同同一一元元素素的的正正离离子子半半径径小小于于它它的的原原子子半半径径，简简单单负负离离子子的的半半径大于它的原子半径。径大于它的原子半径。Na+Mg2+FO2-同同一一元元素素形形成成不不同同价价态态离离子子时时，正正电电离离越越高高，离离子子半半径径越越小小。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 Electron 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法第28页，共79页，编辑于2022年，星期三（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)=4VP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键电子数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）离子的负电荷数（或减去离子的正电荷数）22第29页，共79页，编辑于2022年，星期三(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:第30页，共79页，编辑于2022年，星期三(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VP=(2+2)=2LP=0VP=(6+6)=6LP=0VP=(4+4)=4LP=0VP=(5+5)=5LP=0VP=(3+3)=3LP=0第31页，共79页，编辑于2022年，星期三例例 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)2=6(8+4)2=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的分的分子构型是平面子构型是平面四面形四面形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）第32页，共79页，编辑于2022年，星期三5.3.25.3.2杂化轨道理论杂化轨道理论:（解释分子空间构型和稳定性）（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？新理论必须解新理论必须解决如下问题决如下问题在众多科学家的追求中，在众多科学家的追求中，PaulingPauling 建立了新的化学键建立了新的化学键理论理论杂化轨道理论杂化轨道理论.第33页，共79页，编辑于2022年，星期三1 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，形成新能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道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第34页，共79页，编辑于2022年，星期三 杂化轨道理论（解释分子空间构型杂化轨道理论（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杂化态原子。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相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。近的原子轨道。杂化过程原子轨道总数不变。3 3、杂杂化化轨轨道道类类型型：spsp型型和和dspdsp型型。spsp型型分分为为 spsp杂化、杂化、spsp2 2杂化、杂化、spsp3 3杂化杂化。第35页，共79页，编辑于2022年，星期三 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、杂化形式二、杂化形式2s2p轨道轨道实例：实例：BeClBeCl2 2Be:Be:2 2s s2 2第36页，共79页，编辑于2022年，星期三 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直形成两个直线型线型的的spsp杂化轨道。每个杂化轨道。每个spsp杂化轨道中杂化轨道中,含有含有1/21/2的的S S和和1/21/2的的P P成份。成份。spsp型杂化型杂化中心原子采取中心原子采取spsp型杂化，分子的构型为直型杂化，分子的构型为直线型线型如如COCO2 2 、BeClBeCl2 2。键角键角180180。结论结论第37页，共79页，编辑于2022年，星期三 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第38页，共79页，编辑于2022年，星期三 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。每个轨轨道道含有含有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 。第39页，共79页，编辑于2022年，星期三2p2s2s2psp3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 1第40页，共79页，编辑于2022年，星期三spsp3 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顶角。分别指向正四面体的四个顶角。每个每个spsp3 3杂化轨道含有杂化轨道含有1/4 s1/4 s 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 第41页，共79页，编辑于2022年，星期三1 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：解释了多原子分子共价键的形解释了多原子分子共价键的形成、分子的稳定性及分子的构型。成、分子的稳定性及分子的构型。结果，确实更有利于成键了！结果，确实更有利于成键了！第42页，共79页，编辑于2022年，星期三三、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分分子子中中,N原原子子有有一一对对电电子子占占据据一一个个sp3杂杂化化轨轨道道,称称为为孤孤电电子子对对,其其他他三三个个(2sp3)轨轨道道上上的的电电子子分分别别与与三三个个H原原子子结结合合形形成成三三角角锥锥体体结结构构,由由于于孤孤电电子子对对对对成成键键电电子子的的排排斥斥作作用用,使使三三个个N-H键键角角互互成成107.3(正正四四面面体体是是109.5)。如图所示。如图所示。1第43页，共79页，编辑于2022年，星期三2、H H2 2O O分子的结构分子的结构在在H2O分子中分子中,O原子有二对孤对电原子有二对孤对电子占据二个子占据二个sp3杂化轨道杂化轨道,其他两其他两个单电子占据二个个单电子占据二个sp3杂化轨道。杂化轨道。由于两对孤电子对对成键电子的由于两对孤电子对对成键电子的排斥作用更强，使两个排斥作用更强，使两个O-H键角键角互互104.3(正四面体是正四面体是109.5)。1第44页，共79页，编辑于2022年，星期三小结小结: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 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)p2443Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)不等性sp杂化、杂化、sp2杂化、杂化、sp3杂化杂化sp3第45页，共79页，编辑于2022年，星期三5.4.1 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第46页，共79页，编辑于2022年，星期三一、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开而在原子的价电子容易离开而在金属晶格中自由流动成为金属晶格中自由流动成为“自由电子自由电子”。金属原子或离子与自由电子间的相金属原子或离子与自由电子间的相互作用力称为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来所以金属的结构一般是按最紧密的方式堆积起来,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 金属键金属键第47页，共79页，编辑于2022年，星期三离子键、共价键和金属键是三种典型的化学键。而在一般离子键、共价键和金属键是三种典型的化学键。而在一般化学物中的化学键化学物中的化学键,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。典型的金属典型的金属是金属键是金属键典型的非金属是典型的非金属是共价键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过大部分是过渡型键渡型键5.4.2 5.4.2 键型过渡键型过渡第48页，共79页，编辑于2022年，星期三5.5.1 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第49页，共79页，编辑于2022年，星期三2 2、诱诱导导力力非非极极性性分分子子在在极极性性分分子子的的作作用用下下,会会产产生生偶偶极极,这这种种偶偶极极称称诱诱导导偶偶极极,诱诱导导偶偶极极与与极极性性分分子子的的固固有有偶偶极极间间的的作作用用称为诱导力。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定极性分子间的偶极定向作用力称为取向力。这种力只存在于向作用力称为取向力。这种力只存在于极性分子之间。分子的极性越大极性分子之间。分子的极性越大,取向取向力越大。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导力,极性分子间也存在极性分子间也存在有诱导力有诱导力。取向力的取向力的产生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第50页，共79页，编辑于2022年，星期三3 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电荷重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心的瞬时变化。这种变化产生了瞬时偶极,由瞬时偶极产生的作用力由瞬时偶极产生的作用力称为色散力。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第51页，共79页，编辑于2022年，星期三第52页，共79页，编辑于2022年，星期三1 1、分分子子间间力力一一般般比比化化学学键键能能小小1-21-2个个数数量量级级，只只有有几几个个到到几十个几十个kJkJmolmol-1-1,。2 2、分分子子间间力力作作用用范范围围约约是是几几百百pm,pm,一一般般不不具具有有方方向向性性和和饱和性。饱和性。3 3、对对于于多多数数分分子子,色色散散力力是是主主要要的的,只只有有极极性性大大的的分分子子,取向力才有较大的比例。取向力才有较大的比例。分分子子间间力力的的大大小小,是是影影响响物物质质熔熔沸沸点点,溶溶解解度度,表表面面吸吸附等的因素之一。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第53页，共79页，编辑于2022年，星期三分子间作用力对物质物理性质的影响第54页，共79页，编辑于2022年，星期三5.5.氢键第55页，共79页，编辑于2022年，星期三5.5.2 5.5.2 氢键氢键氢原子与其他电负性大的原子上氢原子与其他电负性大的原子上的孤电子对产生的相互作用力的孤电子对产生的相互作用力,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、硝酸等中都在水、氨、氢氟酸、硝酸等中都存在有氢键。分子间存在有氢键。分子间氢键实际上氢键实际上是分子间的缔合键是分子间的缔合键,它的作用力它的作用力与分子间力相近。但与分子间与分子间力相近。但与分子间力不同的是，它有方向性和饱力不同的是，它有方向性和饱和性。和性。实际上只有实际上只有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。OHOHHH第56页，共79页，编辑于2022年，星期三分子间氢键加强了分子间分子间氢键加强了分子间作用力作用力,它使物质的介电常它使物质的介电常数增大数增大,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下降分子内氢键一般会使物质的熔沸点下降,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,出现了反常的出现了反常的升高。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、分子内氢键第57页，共79页，编辑于2022年，星期三.6 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第58页，共79页，编辑于2022年，星期三物质：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。第59页，共79页，编辑于2022年，星期三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了解掌握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展新材料的途径。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。组织组织性能第60页，共79页，编辑于2022年，星期三晶体晶体(crystal）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第61页，共79页，编辑于2022年，星期三一晶体的特征一晶体的特征、有固定的几何外形；、有固、有固定的几何外形；、有固定的熔点；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、分构成晶体的质点（如原子、分子或离子）在空间排列的几何图形称为晶体的晶格或点子或离子）在空间排列的几何图形称为晶体的晶格或点阵。阵。、结点、结点晶体的质点在晶晶体的质点在晶格中的位置称为结点格中的位置称为结点。、晶胞、晶胞指晶格中晶体指晶格中晶体的最小结构单元的最小结构单元。1 1 晶体晶胞晶体晶胞第62页，共79页，编辑于2022年，星期三二晶体的类型二晶体的类型、离子晶体离子晶体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。根据晶体结点根据晶体结点的性质可把晶的性质可把晶体分为四种类体分为四种类型：型：不同类型的晶体，物理性质差别很大，如熔不同类型的晶体，物理性质差别很大，如熔沸点，导电性，溶解性，硬度等等。沸点，导电性，溶解性，硬度等等。第63页，共79页，编辑于2022年，星期三一一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大熔沸点：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，晶格能越大，小有关，离了核间距越小，电荷越高，晶格能越大，熔沸点越高。熔沸点越高。溶解性：大部分的离子晶体易溶于水，难溶于有机溶溶解性：大部分的离子晶体易溶于水，难溶于有机溶剂。剂。导电性导电性：离子晶体在熔融状态或水溶液，都能导电，：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，在电场作用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。下可发生定向流动。2 2 离子晶体离子晶体第64页，共79页，编辑于2022年，星期三 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）常见的五种类型离子晶体（一）常见的五种类型离子晶体、NaClNaCl型型 正负离子配位数为正负离子配位数为6 6，正八，正八面体结构。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，正立方体结构。体结构。r r+/r/r-0.7320.7321.001.00、ZnSZnS型型 正负离子配位数为正负离子配位数为4 4，正四，正四面体结构。面体结构。r r+/r/r-0.2250.2250.4140.414、CaFCaF2 2型型 正离子配位数为正离子配位数为8 8，负离子，负离子配位数为配位数为4 4。、TiOTiO2 2型型 正离子配位数为正离子配位数为6 6，负离子配，负离子配位数为位数为3 3。第65页，共79页，编辑于2022年，星期三（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，正负离，正负离子完全紧靠时子完全紧靠时(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。这，正负离子接触，负离子分离。这种种构型应当稳定构型应当稳定，但当，但当增大到增大到0.7320.732时，时，正离正离子就可以与八个负离子接触，子就可以与八个负离子接触，形成更稳定的八形成更稳定的八配体结构配体结构。bacc第66页，共79页，编辑于2022年，星期三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，晶格的质点是原子，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。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，用化学原子晶体是巨型分子，用化学式表示其组成。如：金刚石式表示其组成。如：金刚石(C)、硅、硅(Si)、锗、锗(Ge)、石英、石英(SiO2)、金刚砂、金刚砂(SiC)等。等。3 3 原子晶体原子晶体第67页，共79页，编辑于2022年，星期三例子，例子，CO2（干冰），冰，（干冰），冰，非金属单质非金属单质,有机物等物质有机物等物质都是分子物质都是分子物质。分子晶体结构分子晶体结构分子晶体中的晶格质点是分子，分子晶体中的晶格质点是分子，分子间的结合力是分子间力。分子间的结合力是分子间力。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第68页，共79页，编辑于2022年，星期三一一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）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与自金属晶体的这些特征都与自由电子的存在有关。由电子的存在有关。导电能力最强的金导电能力最强的金属是银和铜属是银和铜延性最强的金属是铂，展性延性最强的金属是铂，展性最强的金属是金。最强的金属是金。硬度最大的金属是铬；熔点硬度最大的金属是铬；熔点最高的金属是钨。最高的金属是钨。5 5 金属晶体金属晶体第69页，共79页，编辑于2022年，星期三六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立方体心立方紧密堆积紧密堆积第70页，共79页，编辑于2022年，星期三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特性填写下表原子原子共价键力共价键力熔点、硬度高；不导熔点、硬度高；不导电；不溶于一般溶剂电；不溶于一般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；易溶熔点、硬度高；易溶于水，性脆，溶液能于水，性脆，溶液能导电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；易挥发，熔点、硬度小；易挥发，相似相溶原理。相似相溶原理。金属键力金属键力原子、离子原子、离子熔点、硬度一般较高；熔点、硬度一般较高；导电导热性强导电导热性强铜、银铜、银第71页，共79页，编辑于2022年，星期三5.7 5.7 离子极化离子极化 (ionic polarization)若若一一个个分分子子的的正正电电荷荷中中心心和和它它的的负负电电荷荷中中心心重重合合时时，它它是是非非极极 性性分分子子.当当非非极极性性分分子子在在外外加加电电场场的的诱诱导导作作用用影影响响下下，正正、负负电电 荷荷 中中 心心 发发 生生 相相 对对 位位 移移 而而 成成 为为 极极 性性 分分 子子，分分 子子 中中 原原 子子 的的 核核 外外 电电 子子 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.离离 子子 也也 有有 极极 化化 作作 用用.离离 子子 本本 身身 带带 有有 电电 荷荷，也也 是是 一一 个个 电电 场场.因因 此此 它它对对周周围围的的其其他他离离子子产产生生极极化化作作用用，使使该该离离子子最最外外层层电电子子云云发发 生生变变形形.同同时时，离离子子自自身身也也受受其其他他离离子子电电场场的的作作用用，也也可可以以发发生生 极极化化，其其结结果果都都是是使使电电子子云云变变形