无机化学10-固体结构

. 10.1晶体结构和类型，第十章固体结构，10.5层状晶体，10.4分子晶体，10.3离子晶体，10.2金属晶体，10.1.1晶体结构的特征和晶格理论，10.1晶体结构和类型，10.1.4晶体类型，10.1.3非晶态准晶体，10.1.2晶体缺陷， 10.1.1晶体结构的特征和晶格理论，1 .晶体结构的特征，晶体由原子、离子或分子在空间上以一定的规律周期性重复的特征： (1)晶体具有规则的多面体外形；(2)晶体显示各向异性；(3)晶体具有一定的熔点。 晶格(晶格)是晶体的数学抽象。 2 .格子理论的基本概念由单位格子参数a、b、c、表示，a、b、c是六面体的边长，、分别是由bc、ca、ab构成的角度。 在，单位晶格，单位晶格晶格中，能够表现其结构的所有特征的最小部分，由黑球构成的是其结晶的单位晶格，Cl-，Cl-，Cl-，Na，Na，Na，Na 按单位晶格参数的不同将晶体分为7种晶系。 按心形分类，七大晶系分为14种类型。 例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和心立方3种类型。晶体的分类、10.1.4晶体类型、10.2.1金属晶体的结构、10.2金属晶体、10.2.2金属键理论、金属晶体是金属原子或离子彼此通过金属键结合而成的。 金属键没有方向性，金属晶体内原子的配位数高。 金属晶体的结构：等径球的密堆积。 10.2.1金属晶体结构，1 .六方密堆积： hcp，第三层和第一层对齐，产生了ABAB方式。 配位数： 12、空间占有率： 74.05%、2 .面心立方密集堆积： fcc、第三层和第一层有偏差，以ABCABC方式排列。 配位数： 12、空间占有率： 74.05%、3 .体心立方堆积： bcc、配位数： 8空间占有率： 68.02% . 面心立方密集(face-centrdcubiccclocking )体心立方密集(Body-centredCubicPacking )。密集层之间的两种空隙，四面体空隙：一层三个球与上或下层密集球之间的空隙。一层三个球和错开排列的另一层三个球之间的间隙。 八面体空隙：10.3.1离子晶体的结构，10.3离子晶体，10.3.3离子极化，10.3.2晶格能，阴离子：大球，密集堆积，空隙形成。 阳离子：球，填空隙。 阴阳离子相互接触稳定配位数大，稳定。 10.3.1离子晶体结构、3种典型的AB型离子晶体、NaCl型、晶格：面心立方、配位比： 6:6、(灰球-Na、绿球-Cl-、单位晶格中的离子数：CsCl型、单位晶格中的离子数： (红球-Cs、绿球-Cl-、晶格：单纯立方、配位比： 8:8、单位晶格中离子数：ZnS型(立方型)、(灰球-Zn2、黄球-S2- )配位比： 4:4、晶格：面心立方、离子半径和配位数、NaCl晶体、NaCl晶体中的进一步的横截面： 理想的稳定结构(NaCl )、半径比规则、定义：在标准状态下，通过以下化学反应计量式使离子晶体变为气体正离子和气体负离子时吸收的能量称为晶格能，用u表示。u，10.3.2晶格能量、1.Born-Haber循环、K(g )，Br(g )，KBr(s )，升华焓、电离能、气化热、电子亲和能、U=689.1kJmol-1，=89.2kJmol-1，=418=15.5kJmol-1、=96.5kJmol-1 =-324.7kJmol-1、=-689.1kJmol-1、=-393.8kJmol-1，将上述数据代入上述式中求出时，式中： r0-正负离子核间距离、Z1、z2-分别为正负离子电荷的绝对值、正负离子电荷的绝对值、a的取值：CsCl型A=1.763、NaCl型A=1.748、ZnS型A=1.638、n的取值：影响晶格能的要素：离子的电荷(晶体类型相同时)、离子的半径(晶体类型相同时)、晶体的结构类型(决定a的取值)、 描述离子电子层结构类型(决定n的取值)、Z、u例： U(NaCl)U(CaO )、离子电荷数大、离子半径小的离子晶格能、晶格对离子晶体物理性质的影响：一个离子对其他离子变形的影响能力。离子的分极(f ) :记述离子自身变形性的物理量。 离子极化率() :10.3.3离子的极化率、1 .离子的极化率()、离子半径r:r越大，越大。 例如:Li (Mg2 )离子电荷：负离子电荷多，极化率大。 例如，(S2-)(Cl-)离子的电子层配置：(18 2)e-、18e-9-17e-8e-例如，(Cd2 )(Ca2 )； (Cu )(Na )r/pm97999695，一般规律：如上所述，i-br-cl-cn-oh-no3-f-clo4-，最易变形的离子是体积大的阴离子。 18或(18 2 )电子配置及不规则电子层少的电荷阳离子的变形性也相当大。 最难变形的离子是半径小、电荷高、外层电子少的阳离子。单纯阴离子的电子配置： ns2np68电子配置，2 .离子量极大(f )，离子半径r:r小，分量极大。 离子电荷：电荷多时极大。 离子的外层电子配置： f:(18 2)e-、18e-9-17e-8e-混合正离子时，尽管极力重视正离子的分极率，但18e配置的正离子(Ag、Cd2等)也必须考虑变形性。 一般法则：3 .离子极化的结果，结合型迁移(从离子键向共价键的迁移)为AgFAgClAgBrAgI，核间距离变短。离子键、共价键、晶型变化、AgClAgBrAgIr /r-0.6950.630.58理论上晶型NaClNaClNaCl的实际晶型NaClNaClZnS配位数664、性质的变化、(1)化合物的溶解性是晶格能、水合能、结合能等多个要素离子极化作用的结果是离子键转移到共价键上，化合物在水中的溶解度降低。 例如溶解度AgClAgBrAgI在银的卤化物中f离子半径小，难以变形，因此AgF是离子化合物，可溶于水。 对于AgCl、AgBr、AgI，随着Cl-、Br-和I-离子的半径依次变大，变形性也变大。 因为Ag离子极力强，所以这3种化合物具有很大的共有性。 由于AgCl、AgBr、AgI的共有度依次增大，溶解度依次减小。 NaCl易溶于水，CuCl难溶于水。化合物的颜色、离子极化作用是影响化合物颜色的重要因素之一。 一般而言，如果构成化合物的2种离子全部为无色，则化合物也为无色，例如NaCl、KNO3等。 当一个离子是无色的，另一个离子带有颜色时，该离子的颜色是化合物的颜色，例如K2CrO4是黄色。 但是，比较Ag2CrO4和K2CrO4，Ag2CrO4不是黄色而是红色。 比较AgI和KI，AgI是黄色而不是无色。 这与Ag离子具有很强的极化作用有关。 极化作用使电子容易从阴离子转移到阳离子，只需吸收可见光部分的能量即可完成，表现颜色。(3)化合物的熔点和沸点如AgCl和NaCl，两者的晶型相同，但由于Ag离子的极化能力大于Na离子，结合型不同，因此AgCl的熔点为728K，NaCl的熔点为1074K。 另外，HgCl2、hgl2为18电子配置，极化能力强，具有较大的变形性，Cl-也具有一定的变形性，离子的相互极化作用在HgCl2的化学键上具有显着的共有性，因此HgCl2的熔点低至550K，沸点低至577K。 离子极化作用的结果是使离子键转移到共价键，引起晶格能的降低，导致化合物的熔点和沸点的降低。、思考问题：碱土金属氯化物的熔点变化规律：熔点/、405714782876962.10.4.1分子的偶极矩和极化率、10.4分子晶体、10.4.3氢键、10.4.2分子间的吸引作用、1 .分子的偶极矩() :定量表示极性分子的极性大小、极性分子0、无极性分子=0、二原子分子：多原子分子：同核：O3(V字形)、式中q为极带电量、l为偶极长度. 10.4.1分子的偶极矩与极化率、异核： HX、分子的偶极矩与结合矩的关系：由偶极键构成的二原子分子：分子偶极矩=结合矩多原子分子的偶极矩=结合矩的矢量和，例如(SF6)=0、结合矩相抵消，(SF6)=0 、分子的偶极矩(10-30Cm )、2 .分子的极化率：用于定量地表示分子的变形性的大小。 分子变形性的大小是指正电中心和负电中心位移(不因重叠而重叠，偶极子的长度变小，偶极子的长度变大)。 外因：外加电场越强，分子变形越剧烈的内因：分子越大，分子变形越剧烈。 影响分子变形性大小的因素：分子极化率(10-40Cm2V-1 )、非极性分子瞬时偶极子之间的相互作用、分子间吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负中心的任何分子都有变形性能。 瞬时偶极子引起的分子间相互作用。 10.4.2分子间吸收作用，1 .分散作用(分散力):一段时间的大体情况，分散力与分子极化率有关。 大，色散力大。 每一瞬间，2 .诱导作用(诱导力):决定诱导作用强弱的要素：极性分子的偶极矩：越大，诱导作用越强。 无极性分子极化率：越大，诱导作用越强。 由于诱导偶极子而产生的分子间相互作用。 另外，分子远离，分子接近时，两个极性分子相互接近时，同极排斥，异极吸引，因此分子旋转，异极以邻接的状态取向，分子进一步接近。 3 .取向作用(取向力):存在于两个固有偶极子之间的同极排斥、异极吸引的取向作用称为取向作用。 分子远离，定向，诱导，思考：1.定向作用的大小依赖于什么因素？ 2 .极性分子间除了取向作用以外还有什么作用？分子间力是三大魅力的总称，其大小一般为数kJmol-1，比化学键小12位数。 分子间吸引作用(10-22J )、分子间力特征：分子间力的组成因情况而异。 例如，无极性分子间只有分散力的极性分子间有3种力，以分散力为主，只有极性大的H2O分子是例外。 分子间力的作用范围狭小(一般为300-500pm )。 分子间力弱，没有方向性和饱和性。分子量、分散作用、分子间力、沸点熔点、水溶解度、物质熔融、沸点、汽化热、熔融热、蒸汽压、溶解度及表面张力等决定物理性质的重要因素。 分子间力的意义：10.4.3氢键，HFHClHBrHI，沸点/0c-85.0-66.7-35.4，19.9，HF为何异常高，原因存在氢键。 在HF分子中，共通电子对强烈偏向电负性大的f原子侧。 几乎不露出的h原子核和其他HF分子中有f原子的孤立对电子之间产生的吸引作用叫做氢键。 氢键的形成条件：分子中h和电负性大，半径小，具有孤立对电子的元素(f、o、n )形成氢键。 氢键的特点：HF，H2O，NH3除分子间氢键外，有机羧酸，醇，酚，胺，氨基酸，蛋白质也存在氢键。 例如甲酸通过氢键形成二聚体。 除分子间氢键外，还有分子内氢