无机及分析化学课件化学键与分子结构

1、4.1 4.1 离子键理论离子键理论4.2 4.2 共价键共价键4.3 4.3 分子间力和氢键分子间力和氢键4.4 4.4 金属键金属键4. 5 晶体结构晶体结构一、一、 离子键的形成离子键的形成 1. 离子键的构成离子键的构成 19161916年德国化学家柯塞尔，基于年德国化学家柯塞尔，基于稀有气体原子的电子层结构特别稳定的事实，提出了稀有气体原子的电子层结构特别稳定的事实，提出了离子理论。认为，当电负性很小的金属原子和电负性离子理论。认为，当电负性很小的金属原子和电负性很大的非金属原子相互靠近时，前者易失去电子变成很大的非金属原子相互靠近时，前者易失去电子变成阳离子，后者易得到电子变成阴离

2、子。而正、负离子阳离子，后者易得到电子变成阴离子。而正、负离子靠靠静电引力静电引力作用结合在一起，这种静电引力作用称为作用结合在一起，这种静电引力作用称为离子键离子键。如如NaClNaCl的形成。的形成。 4.1 离子键理论离子键理论 Cl e Cl- - 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6 ( =3.0 ) ArNa+Cl- -Na+ Cl- - Na+Cl- - (离子型分子离子型分子)静电引力静电引力 离子键离子键 Na - - e Na+ 1s22s22p63s1 1s22s22p6 ( = 0.9 ) Ne Na + :Cl Na+:Cl: /04Rarq

3、qVVVAeRCs + F Cs + F+ 离子键可存在于气体分子中离子键可存在于气体分子中LiFLiF，大，大量的是存在于离子晶体中。量的是存在于离子晶体中。 一般情况下，以离子键结合的化合物都一般情况下，以离子键结合的化合物都 是以离子晶体的形式存在。所以，是以离子晶体的形式存在。所以，NaClNaCl、KClKCl均为化学式。均为化学式。 二、离子键的特性二、离子键的特性 (1) 由正负离子形成静电作用力由正负离子形成静电作用力-离子离子键的本质键的本质 (2)无方向性和饱和性：无方向性和饱和性： 离子可近似地看成一个弥漫着电子云的离子可近似地看成一个弥漫着电子云的圆球，离子电荷分布是球

4、形对称的，所以离圆球，离子电荷分布是球形对称的，所以离子能从任何方向吸引带相反电荷的离子；而子能从任何方向吸引带相反电荷的离子；而且尽可能多地吸引异号离子，只受空间大小且尽可能多地吸引异号离子，只受空间大小的限制。的限制。 (3)键的离子性大小取决于电负性差值大小键的离子性大小取决于电负性差值大小 电负性差值越大，电子的偏向越明显，电负性差值越大，电子的偏向越明显，相互作用越强。实验说明，电子的转移不可能相互作用越强。实验说明，电子的转移不可能完全。因完全。因(r, )，任何一个电子都在全部，任何一个电子都在全部空间出现，只是几率不同而已。空间出现，只是几率不同而已。 例如例如 CsF：成键作

5、用中，离子性：成键作用中，离子性：92%，共价性：共价性：8% 当当X 时，可视为离子键时，可视为离子键 X 离子性占离子性占50%，对单键而言，就可，对单键而言，就可视为离子键。视为离子键。 但但HF例外，例外，X 。三、离子的特征三、离子的特征2电子型电子型1s2，如，如Li+，Be2+等；等；8电子型电子型ns2np6，如，如Na+，Mg2+，Al3+等；等；917电子型电子型ns2np6nd19，如，如Ti3+，Cu2+，Fe3+，Cr3+、Mn2+，Fe2+等；等；18电子型电子型ns2np6nd10，如，如Cu+，Ag+，Zn2+，Hg2+，Cd2+等；等；18+2电子型电子型ns

6、2np6nd10(n+1)s2，如，如Sn2+，Pb2+，Bi3+，Sb3+等。等。离子半径：离子半径：离子和原子一样，它们的电子云弥漫在核的周围，无确定离子和原子一样，它们的电子云弥漫在核的周围，无确定的边界，因此离子的真实半径实际上是难以确定的。的边界，因此离子的真实半径实际上是难以确定的。 1 1阳离子的半径小于其原子半径，简单阴离子的半阳离子的半径小于其原子半径，简单阴离子的半径大于其原子半径。如径大于其原子半径。如r(Na)r(Na)r(Na+) r(Na+) ，r(F)r(F)r(F) r(F) 。 2同一周期阳离子的半径随离子电荷的增加而减小。同一周期阳离子的半径随离子电荷的增加

7、而减小。如如r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)。3同族元素离子电荷数相同时，离子半径从上而下递增。同族元素离子电荷数相同时，离子半径从上而下递增。如如r(I)r(Br)r(Cl)r(F) ，r(K+)r(Na+)r(Li+) 。4同一元素形成不同电荷的阳离子时，电荷数高的半径小。如r(Sn2+)r(Sn4+) ，r(Fe2+)r(Fe3+) 。 5具有相同电子数的原子或离子的半径随核电荷数的增加而具有相同电子数的原子或离子的半径随核电荷数的增加而减少。如减少。如r(F)r(Ne)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)r(Si4+) 。离子半径越小，正、负离子间的引力越大，离子键的强度越

8、离子半径越小，正、负离子间的引力越大，离子键的强度越强，其熔、沸点越高，硬度越大。强，其熔、沸点越高，硬度越大。 共价键的本质与特点共价键的本质与特点杂化轨道杂化轨道共价键的键型共价键的键型一、一、 价键理论价键理论 1927年，德国化学家和首先把量子力学用于年，德国化学家和首先把量子力学用于研究研究H2分子结构，后由美国开展，提出杂化轨道分子结构，后由美国开展，提出杂化轨道法，建立了现代价键理论。法，建立了现代价键理论。 1.1.量子力学处理量子力学处理H H2 2分子的结果分子的结果 两个氢原子电两个氢原子电子自旋方式相反，子自旋方式相反，靠近、重叠，核间靠近、重叠，核间形成一个电子概率形

9、成一个电子概率密度较大的区域。密度较大的区域。系统能量降低，形系统能量降低，形成氢分子。成氢分子。 核间距核间距 R0为为74 pm。 共价键的本质共价键的本质原子轨道重叠，核间原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成健。电子概率密度大吸引原子核而成健。推推斥斥态态基基态态2.价键理论根本要点与共价键的特点价键理论根本要点与共价键的特点价键理论根本要点：价键理论根本要点：未成对价电子自旋方式相反；未成对价电子自旋方式相反；原子轨道最大程度地重叠。原子轨道最大程度地重叠。成键的数目取决于：成键的数目取决于： 成键原子的单电子数成键原子的单电子数共价键的本质：共价键的本质：电性作用力，但与正

10、负离子间的静电性作用力，但与正负离子间的静电吸引力不同。电吸引力不同。共价键的特点：共价键的特点：方向性方向性饱和性饱和性H ClH O HN N饱和性饱和性 共价键的饱和性是指每个原子的成共价键的饱和性是指每个原子的成键总数或以单键相连的原子数目键总数或以单键相连的原子数目是一定的。因为共价键的本质是是一定的。因为共价键的本质是原子轨道的重叠和共用电子对的原子轨道的重叠和共用电子对的形成，而每个原子的未成对电子形成，而每个原子的未成对电子数是一定的，所以形成共用电子数是一定的，所以形成共用电子对的数目也就一定。对的数目也就一定。例如两个例如两个H原子的未成对电子配对原子的未成对电子配对形成形

11、成H2分子后，如有第三个分子后，如有第三个H原原子接近该子接近该H2分子，那么不能形成分子，那么不能形成H3分子。分子。方向性方向性 根据最大重叠原理，在形成共价键时，原子间总是尽可能的沿着原子轨道最大重叠的方向成键。成键电子的原子轨道重叠程度愈高，电子在两核间出现的概率密度也愈大，形成的共价键就越稳固。除除s 轨道角度局部为球形轨道角度局部为球形外，外，p 、d、f 原子轨道在空间原子轨道在空间只有沿着一定的方向与别的原只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠才会产生最大重叠；子轨道重叠才会产生最大重叠；两轨道重叠面积越大，电子在两轨道重叠面积越大，电子在两核间出现的几率密度越大，两核间出现的几

12、率密度越大，共价键强度增大。共价键强度增大。 1)1)、 键键 原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头方式互相重叠导方式互相重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键键3 3、共价键的类型、共价键的类型键和键和键键相互靠拢相互靠拢1s1syxH2S 中：中： S 的的 3px, 3py H 的的 1s 原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩方式相互重叠导方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键键2)、键键 两原子轨道垂直核间联线并相互平行两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠进行同号重叠(肩并肩肩并肩)

13、。3、极性键和非极性键、极性键和非极性键非极性键：非极性键： 两个成键原子吸引电子的能两个成键原子吸引电子的能力力 （电负性（电负性 ），共），共用电子对用电子对 偏移的共价键偏移的共价键相同相同 不发生不发生相同相同极性键极性键： 两个成键原子吸引电子的能两个成键原子吸引电子的能力力 （电负性（电负性 ），共），共用电子对用电子对 偏移的共价键偏移的共价键不同不同 发生发生不同不同 一般情况下，同种元素的原子之间形一般情况下，同种元素的原子之间形成成 共价键，不同种元素的原子之共价键，不同种元素的原子之间形成间形成 共价键。共价键。非极性非极性极性极性 在极性共价键中，成键原子吸引电子能在极

14、性共价键中，成键原子吸引电子能力的差异越大，即电负性差值越大，共用力的差异越大，即电负性差值越大，共用电子对的偏移程度电子对的偏移程度 ，共价键的，共价键的极性极性 。越大越大越大越大 极性分子极性分子与与非极性分子非极性分子 电荷分布电荷分布均匀均匀对称的分子称非极性分子，如氯分子。对称的分子称非极性分子，如氯分子。电荷分布电荷分布不均匀不均匀对称的分子称极性分子，如氯化氢。对称的分子称极性分子，如氯化氢。非极性键非极性键 非极性分子，如非极性分子，如H H2 2，O O2 2，ClCl2 2, N, N2 2 . .构成构成极极 性性 键键构成构成非极性分子，如非极性分子，如COCO2 2

15、，CHCH4 4, CCl, CCl4 4 . .极性分子，如极性分子，如HClHCl，H H2 2O O，NHNH3 3分子空间结构对称分子空间结构对称4.配位键配位键定义：共用电子对由成键原子提供，但为定义：共用电子对由成键原子提供，但为成键原子双方共用。成键原子双方共用。 4NH4BFCO222s 2p242s 2pHNHHHFBFFF例：例：OC形成配位键应具有两个条件：形成配位键应具有两个条件：1成键原子的一方至少要含有一对孤对电子；成键原子的一方至少要含有一对孤对电子；2成键原子中接受孤对电子的一方要有空轨道。成键原子中接受孤对电子的一方要有空轨道。所形成的配位键也分所形成的配位键

16、也分配位键和配位键和配位键。配位键。配位键的形成方式和共价键有所不同，但成键后配位键的形成方式和共价键有所不同，但成键后两者是没有本质的区别的。两者是没有本质的区别的。 例：在CO分子中，C的价层电子为2s22p2，O的价层电子为2s22p4，C原子的2p轨道上还有一个空轨道，O原子的2p轨道上又有一对孤对电子，正好提供给C原子的空轨道而形成配位键。 键级键级键的极性键的极性键角键角键长键长键能键能 在双原子分子中，于在双原子分子中，于100kPa下将气态下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。分子断裂成气态原子所需要的能量。D(HCl)=432kJmol-1, D(ClCl)=243kJ m

17、ol-1 在多原子分子中，断裂气态分子中的某在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个一个键，形成两个“碎片时所需要的能量碎片时所需要的能量叫做此键的解离能。叫做此键的解离能。121H O(g)H(g)OH(g) (HOH)499kJ molHO(g)H(g)O(g) (OH)429kJ molDD键解离能键解离能D键能与标准摩尔反响焓变键能与标准摩尔反响焓变2 (H H)E4H(g) + 2O(g) 2H2 (g) + O2(g) 2H2O(g)4E(OH)E(O O).mrH)()(mr生成物反应物EEHrm2 (HH)(O O)4 (OH)HEEE. 分子中两原子核间的平衡距离称

18、为键长。分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，例如，H2分子，分子，l = 74pm。共共 价价 键键 键键 长长l/pm 键键能能E/(kJ mol-1) 共共 价价键键 键键 长长l/pm 键键能能E/(kJ mol-1) HF 92 570 HH 74 436 HCl 127 432 CC 154 346 HBr 141 366 CC 134 602 HI 161 298 CC 120 835 FF 141 159 NN 145 167 ClCl 199 243 NN 110 942 BrBr 228 193 CH 109 411 II 267 151 OH 96 464 由表数据可

19、见，由表数据可见，HF， HCl， HBr， HI 键长依次递增，而键能键长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键的键长依次递减；单键、双键及叁键的键长依次缩短，键能依次增大，但与单键依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、叁倍的关系。并非两倍、叁倍的关系。 键角和键长是反映分子空间构型的重要键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，它们均可通过实验测知。参数，它们均可通过实验测知。N:FFFo102C = OClCl21124o18111oC = CHHHHo121o118N:HHo107 18HP:HHHo93 18H 键矩是表示键的极性的物理量记作键矩是表示键的极性的物理量记作 。

20、= q l 式中式中 q 为电量，为电量，l 为核间距。为核间距。为矢量，例如，为矢量，例如，实验测得实验测得HClHCl303.5710C m键的极性键的极性键参数小结：键参数小结：键的极性键的极性键矩键矩()键的强度：键的强度： 键能键能(E)分子的空间构型分子的空间构型键角键角( )键长键长(l)S轨道与p轨道杂化后：一头大，一头小。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变杂化后轨道伸展方向，形状发生改变,成成键能力增强，成键能力大小顺序键能力增强，成键能力大小顺序 spsp2sp3dsp2sp3dHClHBrHI 对于多原子分子对于多原子分子：极性键多原子分子不一定极性键多原子分子不一定是极性

21、分子，还与分子的空间构型有关系是极性分子，还与分子的空间构型有关系如：如：CH4 CCl4 无极性，无极性， CHCl3 有极性有极性例如，SO2和CO2都是三原子分子，都是由极性键组成，但CO2的空间结构是直线型，键的极性相互抵消，分子的正、负电荷中心重合，分子为非极性分子。而SO2的空间构型是角型，正、负电荷重心不重合，分子为极性分子 分子偶极矩的测定，可得到分子结分子偶极矩的测定，可得到分子结构的参考资料构的参考资料。 CO2：C-O 键有极性，但分子无极键有极性，但分子无极性，得性，得CO2为线性分子。为线性分子。 BF3分子无极性，为平面结构，分子无极性，为平面结构， 而而NH3分子

22、有极性，为三角锥结构分子有极性，为三角锥结构分子的偶极矩分子的偶极矩(1030 Cm) D3.3310-30Cm分子式分子式偶极矩偶极矩分子式分子式偶极矩偶极矩H2N2CO2CS2CH4COCHCl3H2S00000SO2H2ONH3HCNHFHClHBrHI图4-13 分子在外电场中的变形分子极化：极性分子、非极性分子在外电场中产生诱导偶极的过程。分子的变形性：分子极化后，外形改变。外电场大，诱导偶极大，分子的变形性大分子大，电子多，变形性大 3.分子间力的本质和类型分子间力的本质和类型 1 色散力色散力 非极性分子在某一瞬间总会有一个偶极非极性分子在某一瞬间总会有一个偶极存在，这种偶极叫做

23、瞬时偶极。靠近的两存在，这种偶极叫做瞬时偶极。靠近的两分子间由于同极相斥异极相吸，瞬时偶极分子间由于同极相斥异极相吸，瞬时偶极间总是处于异极相邻的状态。我们把瞬时间总是处于异极相邻的状态。我们把瞬时偶极间产生的分子间力叫做色散力偶极间产生的分子间力叫做色散力. 定义定义: 分子间的相互作用称为分子间分子间的相互作用称为分子间力，力， 又叫范德华力。又叫范德华力。非极性分子的瞬时偶非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用极之间的相互作用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。+_+_+_一大段时间内的一大段时间内的大体情况大体情况每一瞬间每一瞬间+_+_ 虽然瞬时偶极存

24、在的时间极短，但偶极虽然瞬时偶极存在的时间极短，但偶极异极相邻的状态总是不断地重复着，所以任异极相邻的状态总是不断地重复着，所以任何偶极子何偶极子(不管极性与否不管极性与否)相互靠近时，都存在相互靠近时，都存在着色散力。着色散力。 同族元素单质及其化合物，随分子量的同族元素单质及其化合物，随分子量的增加，分子体积越大，瞬时偶极矩也越大，增加，分子体积越大，瞬时偶极矩也越大，色散力越大。色散力越大。 2诱导力 当极性分子和非极性分子靠近时，首先两个分子都有各自的瞬时偶极，显然是存在着色散力的。除此而外非极性分子受极性分子电场的作用，原来重合的正、负电荷重心别离开来产生诱导偶极。诱导偶极与极性分子

25、固有偶极间的作用力叫诱导力。另一方面，诱导偶极又反作用于极性分子，使其偶极长度增加，进一步加强了相互吸引力。极性分子之间也会相互诱导产生诱导偶极，所以极性分子之间也会产生诱导力。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。诱导偶极而产生的分子间相互作用。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+_+_ 3 取向力取向力 当极性分子相互靠近时，它们的固有偶极间当极性分子相互靠近时，它们的固有

26、偶极间相互作用，两个分子在空间按照异极相邻的状相互作用，两个分子在空间按照异极相邻的状态取向。由于固有偶极的取向而引起的分子间态取向。由于固有偶极的取向而引起的分子间的力叫做取向力。的力叫做取向力。+_+_+_+_+_+_分子离得较远分子离得较远取向取向诱导诱导分子极性分子极性 色散作用色散作用 诱导作用诱导作用 取向作用取向作用 非非-非非 非非-极极 极极-极极 分子间力是三种吸引力的总称，其大分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几小一般为几 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)分子分子取向能取向能诱导能诱导能

27、色散能色散能总和总和HeArXeCOCCl4HClHBrHIH2ONH30000.0002101.20.390.02111.95.20000.003700.360.280.100.650.630.052.9184.61167.815332.65.60.052.9184.61169.416331511分子间力的特点：分子间力的特点： 不同情况下，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，并以色散力为主，仅分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的仅极性很大的H2O 分子例外。分子例外。 分子

28、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、蒸气压、溶解度及外表张力等物理性质的重要因素。分子间力的意义：分子间力的意义： HF HCl HBr HI沸点沸点/ 85.0 66.7 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

29、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。原子一侧。在几乎裸露的在几乎裸露的 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：分子中有分子中有H和和电负性大、半径小电负性大、半径小且有且有孤对孤对电子电子的元素的元素( (F ，O，N) )形成氢键。形成氢键。 键长特殊键长特殊：FH F 270pm 键能小键能小 E(FH F) 28kJmol1 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性氢键的特点：

30、氢键的特点： 氢键的方向性氢键的方向性是指是指Y原子与原子与XH形成氢形成氢键时，将尽可能使氢键与键时，将尽可能使氢键与XH键轴在同一键轴在同一方向，即方向，即XHY三个原子在同一直线，三个原子在同一直线， 氢键的饱和性氢键的饱和性是指每一个是指每一个XH只能与只能与一个一个Y原子形成氢键。原子形成氢键。FFO、NHFHdl 除了除了HF、H2O、NH3 有有分子间氢键分子间氢键外，外，在有机羧酸在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。二聚体。HCOOHHOOHC 除了分子间氢键外，除了

31、分子间氢键外，还有还有分子内氢键分子内氢键。例如，。例如，硝酸的分子内氢键使其硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。熔、沸点较低。 2 氢键对物质性质的影响 氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质中。氢键的存在影响到物质的某些性质。如使物质熔、沸点升高；在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间形成氢键，那么溶质的溶解度增大；分子间有氢键的液体，一般粘度较大；液体分子间如果形成氢键，有可能发生缔合现象。分子缔合的结果会影响液体的密度。 水分子之间有缔合现象：水分子之间有缔合现象：nn)OH(OH22缔合解离 常温下液态水除了简单常温下液态水除了简单H2O 分子外

32、，还分子外，还有有( H2O)2 ，( H2O)3 ( H2O)n 等缔合分子存在。等缔合分子存在。 升高温度，有利于缔合分子的解离；降低温度，升高温度，有利于缔合分子的解离；降低温度，有利于水分子的缔合，温度降至有利于水分子的缔合，温度降至0，全部水分，全部水分子结成巨大的缔合物冰。液态水凝固为固态子结成巨大的缔合物冰。液态水凝固为固态冰，是水分子高度缔合的结果，密度变小。冰，是水分子高度缔合的结果，密度变小。 有一些分子晶体物质，分子之间除了存在有一些分子晶体物质，分子之间除了存在着分子间力外，还同时存在着更为重要的氢键着分子间力外，还同时存在着更为重要的氢键作用力，例如冰、草酸、硼酸、间

33、苯二酚等均作用力，例如冰、草酸、硼酸、间苯二酚等均属于属于氢键型分子晶体氢键型分子晶体。氢键的强度顺序：氢键的强度顺序：FHFOHOOHNNHN 在分子轨道理论在分子轨道理论的根底上建立起来的根底上建立起来的，根本思想是：的，根本思想是：在金属晶体中，许在金属晶体中，许多分子轨道能形成多分子轨道能形成能带，通过能带把能带，通过能带把金属原子结合在一金属原子结合在一起起空轨道空轨道满轨道满轨道2n2n12 ,2SLi12 , SnLiS2*2SLi金属的分子轨道图金属的分子轨道图导体导体半导体半导体绝缘体绝缘体导带导带禁带禁带满带满带Eg g 5eVEg g3eV晶体晶体具有一定的几何形状，由组

34、成晶体的质点具有一定的几何形状，由组成晶体的质点(原子、离子或分子等原子、离子或分子等)在空间周期性地排列而构成的，在空间周期性地排列而构成的，如氯化钠、金刚石、石英等均为晶体。如氯化钠、金刚石、石英等均为晶体。无定形物质无定形物质没有规那么的几何形状，其内部的没有规那么的几何形状，其内部的质点排列是没有规律的，如玻璃、石蜡、橡胶等。质点排列是没有规律的，如玻璃、石蜡、橡胶等。气态、液态物质和无定形物质在一定条件下也可以气态、液态物质和无定形物质在一定条件下也可以转变成晶体。转变成晶体。1. 晶体的根本概念晶体的根本概念 晶体：具有规那么几何外形的固体。晶体：具有规那么几何外形的固体。晶格：将

35、组成晶体的正负离子视为几何上的晶格：将组成晶体的正负离子视为几何上的点，由这些点在空间呈现规那么的排列的几点，由这些点在空间呈现规那么的排列的几何构型，称为晶格。点的位置称为晶格结点。何构型，称为晶格。点的位置称为晶格结点。 晶胞：晶胞：能表现晶体一切特征的最小的重复单元能表现晶体一切特征的最小的重复单元 配位数：配位数：离子周围直接联结的异号离子数离子周围直接联结的异号离子数简单立方俯视简单立方俯视简单立方晶胞简单立方晶胞simple cubic unit cell晶体的特征：晶体的特征： 有固定几何形状有固定几何形状 有固定熔点有固定熔点 各向异性各向异性 能产生能产生X-衍射图衍射图离子

36、晶体的特点离子晶体的特点1). 无确定的分子量无确定的分子量 NaCl 晶体是个大分子，晶体中无单独的晶体是个大分子，晶体中无单独的NaCl 分子存在。分子存在。NaCl 是化学式，因而是化学式，因而 58.5 可以认为是式量，不是分子量可以认为是式量，不是分子量 。 2). 导电性导电性 水溶液或熔融态导电，是通过离子的定向水溶液或熔融态导电，是通过离子的定向迁移完成的，而不是通过电子流动导电迁移完成的，而不是通过电子流动导电 。 3) 熔点沸点较高熔点沸点较高 NaCl MgO m. p. 801 C 2800 C b. p. 1413 C 3600 C4 ) 硬度高硬度高 延展性差延展性

37、差 因离子键强度大，所以硬度高因离子键强度大，所以硬度高 。但受。但受到外力冲击时，易发生位错，导致破碎到外力冲击时，易发生位错，导致破碎 。+ + + 位错位错+ + + 受力时发生错位，使正正离子相切，负负离受力时发生错位，使正正离子相切，负负离子相切，彼此排斥，离子键失去作用，故离子晶子相切，彼此排斥，离子键失去作用，故离子晶体无延展性体无延展性 。如。如 CaCO3 可可 用于雕刻，而不可用用于雕刻，而不可用于锻造，即不具有延展性于锻造，即不具有延展性 。F 2. 三种离子晶体的类型三种离子晶体的类型AB型型 离子晶体的晶格结点上交替地排列着正离离子晶体的晶格结点上交替地排列着正离子和

38、负离子，子和负离子，正负离子间靠离子键结合。正负离子间靠离子键结合。 在离子晶体中，正负离子按一定的配位数在离子晶体中，正负离子按一定的配位数在空间排列着。在空间排列着。 这种排列情况是多种多样的，常见的这种排列情况是多种多样的，常见的AB型型离子晶体的结构类型有三种：离子晶体的结构类型有三种：NaCl型、型、CsCl型及型及ZnS型。型。三种典型的离子晶体三种典型的离子晶体NaCl型型晶胞中离子的个数：晶胞中离子的个数：1Na 12144 ：11Cl 86482 ：晶格：面心立方晶格：面心立方配位比：配位比：6:6(红球红球Na+ , 绿球绿球Cl-)CsCl型型晶胞中离子的个数：晶胞中离子

39、的个数：Cs 1：-1Cl 818：(红球红球Cs+ , 绿球绿球Cl-)晶格：晶格：简单立方简单立方配位比：配位比： 8:8晶胞中离子的个数：晶胞中离子的个数：2Zn 4：2-11S 68428 ：ZnS型型(立方型立方型)晶格：面心立方晶格：面心立方(红球红球Zn2+ , 绿球绿球S2-)配位比：配位比：4:4 由于正负离子间的静电作用力较强，所以由于正负离子间的静电作用力较强，所以离子晶体一般具有较高的熔点及沸点。由库离子晶体一般具有较高的熔点及沸点。由库仑定律可知，离子所带的电荷越高，离子半仑定律可知，离子所带的电荷越高，离子半径越小，静电作用力也就越大，离子晶体的径越小，静电作用力也就越大，离子晶体的熔点及沸点也就越高。熔点及沸点也就越高。 定义：在标准状态下，按以下化学反定义：在标准状态下，按以下化学反响计