第十章固体结构-精品文档资料整理.ppt

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1、第十章第十章 固体结构固体结构 10.1 10.1 晶体晶体结构和构和类型型 10.2 10.2 金属晶体金属晶体 10.3 10.3 离子晶体离子晶体 10.4 10.4 分子晶体分子晶体 10.5 10.5 层状晶体状晶体 10.1 晶体结构和类型晶体结构和类型 10.1.1 晶体晶体结构的特征与晶格理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 球的密堆球的密堆积 10.1.4 晶体晶体类型型玻色玻色爱因斯坦凝聚态爱因斯坦凝聚态物物质质的的聚聚集集状状态态气态气态液态液态固态固态液晶态液晶态超固态超固态等离子态等离子态反物质态反物质态辐射场态辐射场态 1

2、924年，印度物理学家玻色曾对年，印度物理学家玻色曾对光粒子进行了这方面的理论研究，并光粒子进行了这方面的理论研究，并把重要的研究结果告诉了爱因斯坦。把重要的研究结果告诉了爱因斯坦。在将玻色的理论推广到了对特定原子在将玻色的理论推广到了对特定原子的研究领域后，爱因斯坦预言，如果的研究领域后，爱因斯坦预言，如果将这类原子气体冷却到非常低的温度，将这类原子气体冷却到非常低的温度，那么所有原子会突然以可能的最低能那么所有原子会突然以可能的最低能态凝聚，物质的这一状态后被称为玻态凝聚，物质的这一状态后被称为玻色爱因斯坦凝聚。色爱因斯坦凝聚。固体物质的分类固体物质的分类固体固体 远古时期远古时期,人类从

3、宝石开始认识晶体。红人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体，如超导晶体合成出来晶体，如超导晶体YBa2Cu3O7、光学、光学晶体晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体、磁学晶体NdFeB等高等高科技产品，则推动着人类的现代化进程。科技产品，则推动着人类的现代化进程。固体物质的宏观特征固体物质的

4、宏观特征1.晶体的特征晶体的特征1）均匀性；能对）均匀性；能对X射线产生衍射效应射线产生衍射效应2 2）各向异性各向异性3 3）各种晶体生长中会自发形成确定的多面体外形）各种晶体生长中会自发形成确定的多面体外形4 4）晶体有确定的熔点而非晶态没有）晶体有确定的熔点而非晶态没有5 5）晶体具有对称性）晶体具有对称性(内部粒子周期性的排列和理想的外形)晶面与晶面之间的夹角总是不变的。晶面与晶面之间的夹角总是不变的。这种夹角这种夹角称为称为晶面角晶面角，这个规律叫，这个规律叫晶面角守恒定律晶面角守恒定律（不不管其形成条件和宏观外形是否有缺陷）。管其形成条件和宏观外形是否有缺陷）。2.无定形物质无定形

5、物质（玻璃、沥青、石蜡等）的特征的特征没有整齐和规则的外形、各向同性、没有固定的熔点。没有整齐和规则的外形、各向同性、没有固定的熔点。晶胞：晶胞：是是晶体中晶体中最有代表性的基本重复单元，最有代表性的基本重复单元，通通过晶胞在空间平移无隙地堆砌成为晶体。过晶胞在空间平移无隙地堆砌成为晶体。素晶胞素晶胞是晶是晶体微观空间中的体微观空间中的最小基本单元最小基本单元。复晶胞复晶胞是是素晶胞的多素晶胞的多倍体倍体。即体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞。即体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞。由由晶胞参数晶胞参数a，b，c，表示，表示，a，b，c 为六面体为六面体边长，边长，分别是分别是bc，ca,ab 所组成的夹角

6、。所组成的夹角。1.晶胞的大小与形状：晶胞的大小与形状：晶胞的两个要素：晶胞的两个要素：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2.晶胞的内容：粒子的种晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞中，数目及它在晶胞中 的相的相对位置。位置。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按按带心型式分心型式分类，将七大晶系分，将七大晶系分为14种型式。种型式。例如，立方晶系分例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方、体心立方和面心立方三种型式。立方三种型式。晶格晶格（几何概念）几何概念）指组成晶体的质点，（原子、分指组成晶体的质点，（原子、分 子、

7、离子、原子团等）在子、离子、原子团等）在空间空间作作有规有规 则的则的周期性排列周期性排列所组成的所组成的格子格子。结点结点 即晶格结构中固定的即晶格结构中固定的点点。14种晶格种晶格n按晶胞参数的差异和按晶胞参数的差异和晶体晶体对称性对称性划分，把晶体分为划分，把晶体分为7种（大）晶系种（大）晶系。它们都是六。它们都是六面体。根据结点在单位平行面体。根据结点在单位平行六面体的分布情况，可归纳六面体的分布情况，可归纳出出4种种（简单晶格、底心晶简单晶格、底心晶格、体心晶格、面心格晶格、体心晶格、面心格晶、）情况。把）情况。把4种情况用之于种情况用之于7个晶系，可得到个晶系，可得到14种空间点种

8、空间点阵的形式。即阵的形式。即14种晶格（空种晶格（空间格子）间格子）又称又称14布拉维布拉维Bravais点阵点阵。1 1 六方密堆六方密堆积:hcphcp 配位数：配位数：12空空间占有率：占有率：74.05%金属晶体等径球的密堆金属晶体等径球的密堆积 第三第三层与第一与第一层对齐，产生生ABAB方式方式10.1.3 球的密堆积球的密堆积2 2 面心立方密堆面心立方密堆积:fccfcc 配位数：配位数：12空空间占有率占有率:74.05%第三第三层与第一与第一层有有错位，以位，以ABCABC方方式排列。式排列。3 3 体心立方堆体心立方堆积:bcc:bcc 配位数：配位数：空空间占有率：占

9、有率：868.02%密堆积层间的两类空隙密堆积层间的两类空隙四面体空隙：四面体空隙：一层的三个球一层的三个球与上或下层密与上或下层密堆积的球间的堆积的球间的空隙。空隙。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。晶体的分晶体的分类 10.1.4 晶体类型晶体类型混合键型晶体（过渡型晶体）混合键型晶体（过渡型晶体）晶格类型晶格类型 例例 占据结点的质点占据结点的质点 质点间作用力质点间作用力 金属晶体金属晶体 Na,Fe 金属原子、阳离子金属原子、阳离子 金属键金属键 （不含自由电子）（不含自由电子）离子晶体离子晶体 NaC

10、l,CaF2 阴离子、阳离子阴离子、阳离子 离子键离子键 原子晶体原子晶体 金刚石金刚石,Si,SiC 原子原子 共价键共价键 分子晶体分子晶体 N2,H2O,CO2 分子分子 范德华力范德华力 (可能有氢键可能有氢键)混合键型晶体混合键型晶体 石墨石墨 原子原子 层内为层内为共价键共价键（过渡型晶体）（过渡型晶体）层间分子间力层间分子间力10.2 金属晶体金属晶体 10.2.1 金属晶体的金属晶体的结构构 10.2.2 金属金属键理理论 10.2.3 金属合金金属合金 金属晶体是金属原子或离子彼此靠金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，金属键结合而成的。金属键没

11、有方向性，金属晶体内原子以配位数高为特征。属晶体内原子以配位数高为特征。金属晶体的结构：等径球的密堆积。金属晶体的结构：等径球的密堆积。10.2.1 金属晶体的结构金属晶体的结构金属晶体中粒子的排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 配位数配位数12,空间利用率空间利用率74.05%；面心立方密堆积面心立方密堆积 配位数配位数12,空间利用率空间利用率74.05%；体心立方堆积体心立方堆积 配位数配位数8,空间利用率空间利用率68.02%。一些金属所属的晶格类型如下：一些金属所属的晶格类型如下：体心立方晶格体心立方晶格 K，Rb，Cs，Ii，Na，Cr

12、，Mo，W，Fe等。等。面心立方紧堆晶格面心立方紧堆晶格 Sr，Ca，Pb，A8，Au，Al，Cu，Ni等。等。六方紧堆晶格六方紧堆晶格 La，Y，Mg，Zr，Hg，Cd，Ti，Co等。等。金金属属元元素素中中具具有有面面心心立立方方，密密集集六六方方和和体体心心立立方方三三种种典典型型结结构构的的金金属属占占了了绝绝大大多多数数。许许多多金金属属中中存存在在多多种种结结构构转转变变现现象象，这这说说明明三三种种结构之间能量差异不大。结构之间能量差异不大。金属具有的通性金属具有的通性：有特殊的金属光泽有特殊的金属光泽,不透明不透明；良好的导电性和导热性；良好的导电性和导热性；良好的机械加工性良

13、好的机械加工性(延展性和可塑性延展性和可塑性)等；等；多数金属具有较高的密度、硬度、熔多数金属具有较高的密度、硬度、熔 点和沸点。点和沸点。10.3 离子晶体离子晶体 10.3.1 离子晶体的特征离子晶体的特征结构构 10.3.2 晶格能晶格能 10.3.3 离子极化离子极化离子晶体：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。10.3.1 离子晶体的特征结构离子晶体的特征结构1 三种典型的离子

14、晶体三种典型的离子晶体 NaCl型型(AB型型)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-)点阵型式：点阵型式：Na+离子的面心立方离子的面心立方点阵与点阵与C1 离子的面离子的面心立方点阵平行交错，心立方点阵平行交错，交错的方式是一个面交错的方式是一个面心立方格子的结点位心立方格子的结点位于另一个面心立方格于另一个面心立方格子的中点，如图子的中点，如图 所示。所示。面心立方晶格面心立方晶格配位比：配位比：6:6CsCl型型晶胞中离子的个数：晶胞中离子的个数：(红球红球Cs+,绿球绿球Cl-)简单立方简单立方晶格晶格 配位比配位比 8:8点阵型式：点阵型式：Cs+离子形成

15、简单立离子形成简单立方点阵，方点阵，Cl-离子离子形成另一个立方形成另一个立方点阵，两个简单点阵，两个简单立方点阵平行交立方点阵平行交错，交错的方式错，交错的方式是一个简单立方是一个简单立方格子的结点位于格子的结点位于另一个简另一个简 单立方单立方格子的体心，如格子的体心，如图所示。图所示。晶胞中离子的个数：晶胞中离子的个数：面心立方面心立方晶格晶格 配位比：配位比：4:4(红球红球Zn2+,绿球绿球S2-)ZnS本身是共价键性质的本身是共价键性质的化合物化合物(应属共价晶体应属共价晶体)，但有些但有些AB型离子化合物具型离子化合物具有有ZnS的点阵结构的点阵结构(正离子正离子处于处于Zn的位

16、置上，负离子的位置上，负离子处于处于S的位置上的位置上)。点阵型式：点阵型式：Zn原子形原子形成面心立方点阵，成面心立方点阵，S原子也原子也形成面心立方点阵。平行形成面心立方点阵。平行交错的方式比较复杂，是交错的方式比较复杂，是ZnS型结构型结构(闪锌矿型闪锌矿型)一个面心立方格子的结点位于一个面心立方格子的结点位于另一个面心立方格子的对角线另一个面心立方格子的对角线的的14处，如图所示。处，如图所示。半径比(r+/r-)规则：NaCl晶体其中一层横截面：理想的稳定结构理想的稳定结构(NaCl)配位数配位数构型构型0.225 0.414 4ZnS 型型0.414 0.732 6NaCl 型型0

17、.732 1.00 8CsCl 型型 半径比规则半径比规则R R/R/R 配位数配位数 配位多面体配位多面体 0.1550.255 3 三角形三角形 0.2550.414 4 四面体四面体 0.4140.732 6 八面体八面体 0.7321.00 8 立方体立方体 1.00 12 最密堆积最密堆积 离子半径比和配位多面体的关系离子半径比和配位多面体的关系 定义：定义：在标准状态下，按下列化学反应计量在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶体变为气体正离子和气态负离子时所式使离子晶体变为气体正离子和气态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用吸收的能量称为晶格能，用U 表示。表示。(有些书相反有些

18、书相反)U10.3.2 晶格能晶格能MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：例如：1.Born-Haber（波恩波恩哈伯哈伯）循环循环K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升升华华焓焓电离能电离能气化热气化热电子亲和能电子亲和能则：则：U=689.1kJmol-1=89.2kJmol-1=418.8kJmol-1=15.5kJmol-1=96.5kJmol-1=-324.7kJmol-1=-689.1kJmol-1=295.3kJmol-1上述数据代入上式求得：上述数据代入上式求得：+=2.Born-Lande公式公式(玻恩玻恩-朗德朗德)式中

19、：式中：R0正负离子核间距离，正负离子核间距离，Z1，Z2 分别为正负离子电荷的绝对值，分别为正负离子电荷的绝对值，A 马德隆马德隆Madelung常数常数,与晶体类型有关，与晶体类型有关，n 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。A的取的取值:CsCl型型 A=1.763NaCl型型 A=1.748ZnS型型 A=1.638n的取的取值:3 3 公式公式:晶体分子式中正离子的个数晶体分子式中正离子的个数:晶体分子式中晶体分子式中负离子的个数离子的个数卡普斯钦斯基卡普斯钦斯基影响晶格能的因素影响晶格能的因素 离子的离子的电荷荷(晶体晶体类型相同型相同时)离子的半

20、径离子的半径(晶体晶体类型相同型相同时)晶体的晶体的结构构类型型 离子离子电子子层结构构类型型Z,U 例例:U(NaCl)U(CaO)晶格能晶格能对离子晶体物理性离子晶体物理性质的影响的影响MgOCaOSrOBaO小小大大高高大大R U 熔点熔点 硬度硬度大大 小小 低低 小小 离子离子电荷数大，离子半径小的离子晶体晶荷数大，离子半径小的离子晶体晶格能大，相格能大，相应表表现为熔点高、硬度大等性能。熔点高、硬度大等性能。描述一个离子对其他离子变形的影响能力。描述一个离子对其他离子变形的影响能力。离子的极化力离子的极化力(f)：描述离子本身变形性的物理量。描述离子本身变形性的物理量。离子的极化率

21、离子的极化率()：10.3.3 离子极化离子极化未未极化的负离子极化的负离子极化的负离子极化的负离子1.1.离子的极化率离子的极化率()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(Mg2+)离子电荷：负离子电荷多的极化率大。离子电荷：负离子电荷多的极化率大。如：如：(S2)(Cl)离子的电子层构型离子的电子层构型:(18+2)e-,18e-917e-8e-如：如：(Cd2+)(Ca2+)；(Cu+)(Na+)r/pm 97 99 96 95 一般规律：一般规律：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

22、化力大。离子电荷：电荷多者，极化力大。离子电荷：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-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)也要考虑也要考虑其变形性。其变形性。一般规律：一般规律：3.离子极化的结果离子极化的结果 键型过渡键型过渡(离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡)Ag+Ir/pm126+216(=342)R0/pm 299如：如：AgF AgCl AgBr核核间距缩短。间距

23、缩短。离子键离子键共价键共价键AgI 晶型改变晶型改变 AgCl AgBr AgIr+/r-0.695 0.63 0.58 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 6 6 4 性质改变性质改变(2)(2)溶解度降低溶解度降低极化作用的结果是削弱了离子性，加强了共价性，极化作用的结果是削弱了离子性，加强了共价性，所以物质的溶解度随极化作崐用的加强而降低。所以物质的溶解度随极化作崐用的加强而降低。如如 AgFAgClAgBrAgI -溶解度降低溶解度降低-过渡金属的硫化物，大部分是难溶性的就是由于相过渡金属的硫化物，大部分是难

24、溶性的就是由于相互极化作用的结果。互极化作用的结果。(1)(1)、熔沸点、熔沸点降低降低 极化力极化力 Al3+Mg2+Na+，熔点熔点 AlCl3（192 C）.MgCl2（714 C）.NaCl（801 C）NaCl 易溶于水，易溶于水，CuCl 难溶于水。难溶于水。(3)(3)导致化合物颜色的加深导致化合物颜色的加深 AgFAgFAgClAgClAgBrAgBrAgIAgI -无色无色 白色白色 浅黄浅黄 黄色黄色PbCl2(白色白色)PbI2(黄色黄色)PbS(黑黑色色)CuF CuCl CuBr CuI红色红色 白色白色 白色白色 白色白色CuF2 CuCl2 CuBr2 CuI2无

25、色无色 黄棕黄棕 棕黑棕黑 不存在不存在由于由于I-有还原性，有还原性，Cu2+有氧化性，有氧化性，所以不存在所以不存在CuI2思考题：思考题：解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：熔点熔点/405 714 782 876 96210.4 分子晶体分子晶体 10.4.2 氢键10.4.1 分子的偶极矩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1.分子的偶极矩分子的偶极矩()：用于定量地表示极用于定量地表示极性性 分子的极性大小。分子的极性大小。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：多原子分子：多原子分子

26、：同核：同核：O3（V字形）字形）式中式中 q 为极上所带电量，为极上所带电量，l 为偶极长度。为偶极长度。10.4.1 分子的偶极矩和极化率分子的偶极矩和极化率异核：异核：HX分子的偶极矩与键矩的关系：分子的偶极矩与键矩的关系：极性键构成的双原子分子：极性键构成的双原子分子：分子偶极矩分子偶极矩=键矩键矩多原子分子的偶极矩多原子分子的偶极矩=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。分子的极性的判断分子的极性的判断:最关键看分子中化学键最关键看分子中化学键在空间的排列分布是否均匀对称在空间的排列分布是否均匀对

27、称;均匀对称均匀对称的为非极性分子的为非极性分子,不均匀对称的为极性分子。不均匀对称的为极性分子。分子的偶极矩分子的偶极矩(1030 Cm)2.分子的极化率：分子的极化率：用于定量地表示分子的变形性大小。分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正电中心与负电中心子的变形性大小指的是正电中心与负电中心发生位移发生位移(由重合变不重合，由偶极长度小由重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大变偶极长度大)。外因：外因：外加电外加电场愈强，分子场愈强，分子变形愈厉害；变形愈厉害；内因：内因：分子愈分子愈大，分子变形大，分子变形愈厉害。愈厉害。影响分子变形性大小的因素：影响分子变形性大小的

28、因素：分子的极化率(1040Cm2 V1)非极性分子的瞬时偶极非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用之间的相互作用 分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。的性能。由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。10.4.2 分子间的吸引作用分子间的吸引作用1.色散作用色散作用(色散力色散力)：一大段时间内一大段时间内的大体情况的大体情况色散力与分子极化率有关。色散力与分子极化率有关。大大,色散力大。色散力大。每一瞬间每一瞬间2.诱导作用诱导作用(诱导力诱导力)：

29、决定诱导作用强弱的因素：决定诱导作用强弱的因素：极性分子的偶极矩极性分子的偶极矩：愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。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。由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。分子离得较远分子离得较远分子靠近时分子靠近时 两个极性分子相互靠近时，由于同极两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异相斥、异极相吸，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。极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。3.取向作用取向作用(趋向力趋向力)：两个固有偶极间存在的同极相斥、异极两

30、个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向作用。相吸的定向作用称为取向作用。分子离得较远分子离得较远趋向趋向诱导诱导思考：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，还有极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？什么作用？分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几为几 kJmol1，比化学键小比化学键小 12 个数量级。个数量级。分子间的吸引作用分子间的吸引作用(1022 J)一般一般:色散力色散力取向力取向力诱导力诱导力某些分子的范德华力构成对比某些分子的范德华力构成对比分子分

31、子分子偶极分子偶极矩矩m m/D分子极化率分子极化率a a/1024cm3取向力取向力kJ/mol诱导力诱导力kJ/mol色散力色散力kJ/mol范德华力范德华力kJ/molAr01.63008.508.50CO0.101.990.0030.0088.758.75HI0.385.400.0250.11325.8726.00HBr0.783.580.690.50221.9423.11HCl1.032.653.311.0016.8321.14NH31.472.2413.311.5514.9529.60H2O1.941.4836.391.939.0047.31分子间力的特点：分子间力的特点：不同情况

32、下，分子间力的组成不同。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；极性例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以分子之间有三种力，并以色散力为主色散力为主，仅，仅仅极性很大的仅极性很大的H2O 分子例外分子例外。分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小(一般是一般是300500pm)。分子间作用力较弱，既无方向性又无饱分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。和性。分子量分子量色散作用色散作用分子间力分子间力沸点熔点沸点熔点水中溶解度水中溶解度HeNeAr Kr Xe小小大大小小大大小小大大小小大大低低高高小小大大 决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、决

33、定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。要因素。分子间力的意义：分子间力的意义：10.4.3 氢键氢键 HF HCl HBr HI沸点沸点/0C 85.0 66.7 35.419.9极化率极化率 小小 大大色散作用色散作用 弱弱 强强沸点沸点 低低 高高HF为何反常的高？为何反常的高？原因原因存在存在氢键氢键。HF 分子中，共用电子对强烈偏向电负分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的原子一侧。在几乎裸露的 H 原子原子核与另一个核与另一个 HF 分子中分子中 F 原子的某一孤对电原子的

34、某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。子之间产生的吸引作用称为氢键。.氢键的形成条件：氢键的形成条件：F，O，N 所连的所连的H和和电负性大、半径小电负性大、半径小且有且有孤对电子孤对电子的元素的元素(F，O，N)可形成氢键。可形成氢键。2.氢键的特点：氢键的特点：键长键长特殊：特殊：FH F 270pm 键能键能小小 E(FH F)28kJmol1 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性F-HF F-HO O-HOO-HN N-HN冰的空冰的空间构型构型 除了除了HF、H2O、NH3 有有分子间氢键分子间氢键外，在有外，在有机羧酸机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢醇、酚、胺、氨基酸和

35、蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC3.氢键的类型氢键的类型分子间氢键分子间氢键分子内氢键分子内氢键氢氢键键也也可可出出现现在在分分子子内内。如如:邻邻硝硝基基苯苯酚酚中中羟羟基基上上的的氢氢原原子子可可与与硝硝基基上上的的氧氧原原子子形形成成分分子子内内氢氢键键(注注意意:方方向向不不在在同同一一直直线线上上)；硝硝酸酸的的分分子子内内氢氢键键使使其其熔熔、沸沸点点较较低低。间间硝硝基基苯苯酚酚和和对对硝硝基基苯苯酚酚则则没没有有这这种种分分子子内内氢氢键键，只只有有分分子子间间氢氢键键。这这解解释释了了为为什什么么邻

36、邻硝硝基基苯苯酚酚(有有内内氢氢键键)的的熔熔点点比比间间硝硝基基苯苯酚酚和和对对硝硝基基苯苯酚酚的的熔熔点低。点低。非常规氢键非常规氢键 1）XH（质子受体是（质子受体是 键和大键和大键）键）2）XHM（质子受体是富（质子受体是富 电子的过渡金属）电子的过渡金属）3）XHHY（二氢键）（二氢键）石墨具有层状结构，称为层状晶体。石墨具有层状结构，称为层状晶体。10.5 层状晶体层状晶体层层间间为为分分子子间间力力 同一层内：同一层内：CC 键长为键长为142pm，C 原子采原子采用用 sp2 杂化轨道杂化轨道，与周围三个，与周围三个 C 原子形成三个原子形成三个键键，键角为，键角为 1200，

37、每个，每个 C 原子还有一个原子还有一个 2p 轨道，轨道，垂直于垂直于sp2 杂化轨道平面，杂化轨道平面，2p 电子参与形成了电子参与形成了键，这种包含着很多原子的键，这种包含着很多原子的键称为键称为大大键键兀电子兀电子类似金属的自由电子类似金属的自由电子。层与层间：距离为层与层间：距离为 340pm，靠靠分子间力分子间力结结合起来。合起来。石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。混合键型的晶体。混合混合键键型晶体（型晶体（结结构特殊）构特殊）性质上的特殊性质上的特殊 熔沸点高（甘埚）熔沸点高（甘埚）低能热导电（电极）低能热导电（电极）有油腻感（润滑剂）有油腻感（润滑剂）耐酸耐碱（导管）耐酸耐碱（导管）石石墨墨晶晶体体思考：思考：石墨具有良好的导电传热性，又常用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？作润滑剂，各与什么结构有关？第十章作业第十章作业:P318319 3、7、8、17。