大连理工大学无机化学课件完整版

1、,无 机 化 学 Inorganic Chemistry 主教材：无机化学基础教程 辅助教材：无机化学学习指导,化学实用的、创造性的中心科学。 无机化学一个古老的学科。近60多年来飞跃 发展,与其他学科交叉产生许多边缘学科。 无机化学的前沿领域: 配位化学、金属有机化学、 无机材料化学、生物无机化学、超分子化学等。 无机化学课程高等学校化学化工类专业以及 近化学类专业的第一门重要化学基础课。 无机化学内容: 1. 化学反应基本原理(第17章); 2. 物质结构基础理论(第811章); 3. 元素化学基本知识(第1218章)。,几点教学要求 1、课前预习，认真听课，记好笔记，及时复习。 、按时、

2、认真、独立完成作业（开纸）， 解题规范，字迹工整，注意有效数字。 、有问题及时答疑。 、认真做好实验，培养实验技能和创新能力。,教学参考书 1、吉林大学等 宋天佑等 无机化学（上、下册） 高等教育出版社 、北京师范大学等 无机化学（第四版上、下册） 高等教育出版社 、武汉大学等 无机化学（第三版，上、下册） 高等教育出版社 4、C.E.Housecroft & A.G.Sharpe Inorganic Chemistry 2nd Edition 2005,5、宋天佑 简明无机化学 高等教育出版社 2007 6、华南理工大学 古国榜 无机化学（第二版） 化学工业出版社 2007 7、邵学俊等 无

3、机化学（第二版，上、下册） 武汉大学出版社 2003 8、苏小云等 工科无机化学 （第三版） 华东理工大学出版社 2004 9、黄可龙等 无机化学 科学出版社 2007,1.1 气体定律,第一章 气体和溶液,1.2 稀溶液的依数性,1.1.1 理想气体状态方程,1.1.2 气体的分压定律,1.1 气体定律,1.1.1 理想气体状态方程,pV = nRT R摩尔气体常数 在STP下，p =101.325 kPa, T=273.15 K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3 m3,R=8.314 kPaLK-1mol-1,人们将符合理想气体状态方程的气体，称为理想气体

4、。 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。 理想气体实际上并不存在，可以把温度不太低、压力不太高的真实气体当做理想气体处理。,例1-1：某氧气钢瓶的容积为40.0L，27时氧气的压力为10.1MPa。计算钢瓶内氧气的物质的量。 解：V = 40.0 L = 4.010-2 m3， T = (27+273.15) K = 300.15 K p = 10.1 MPa = 1.01107 Pa 由 pV = nRT 得：,1. 计算p，V，T，n中的任意物理量,2. 确定气体的摩尔质量,M = Mr gmol-1,理想气体状态方程的应用：,pV = nR

5、T, =, = m / V,3. 确定的气体密度,组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。 分压： 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。,1.1.2 气体的分压定律,n =n1+ n2+,分压定律：,混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB,分压的求解：,x B B的摩尔分数,例1-2：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体。其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压为133kPa。试计算各组分气体的分压。,解：n=

6、 n(NH3)+n(O2)+n(N2),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,p(N2) = p p(NH3)p(O2) = (133.035.520.0) kPa = 77.5 kPa,分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组分单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。,称为B的体积分数,例1-3：某一煤气罐在27时气体的压力为600 kPa ，经实验测得其中CO和H2的体积分数分别为0.60和0.10。计算CO和H2的分压。,解：根据，,p(CO) = 0.60600kPa = 3.6102 kPa p(H2) = 0.10600k

7、Pa = 60 kPa,1.2.2 稀溶液的依数性,1.2 稀溶液的依数性,1.2.1 溶液的浓度,1.2.1 溶液的浓度,物质的量浓度,2. 质量摩尔浓度,3. 质量分数,4. 摩尔分数,5. 质量浓度,1. 溶液的蒸气压下降,1.2.2 稀溶液的依数性,(1)液体的蒸气压 在一定温度下，将纯液体引入真空、密闭容器中，当液体的蒸发与凝聚速率相等时，液面上方的蒸汽所产生的压力称为该液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。 记作：p*，单位：Pa或kPa。,表1-1 不同温度下水的蒸气压,* 同一种液体，温度升高，蒸气压增大。,* 相同温度下，不同液体蒸气压不同；,1. 乙醚,2. 正己烷,3. 乙醇,4

8、. 苯,5. 水,物质的蒸气压 温度关系图,当液体的蒸气压等于外界大气压时，液体沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。 通常所说的沸点是指大气压为101.325kPa 时液体的正常沸点。,p*纯溶剂的蒸气压 p 溶液的蒸气压为。,实验表明 p (1)(4)(3)。,解：,蒸气压由低到高的顺序为(2)(1)(4)(3) 。,沸点由低到高的顺序为(3)(4)(1)(2)。,凝固点由低到高顺序为(2)(1) 1，JK ，平衡向逆向移动，即向气 体分子数减小的方向移动。,对于气体分子数减小的反应 ，B(g) 0， x B(g) HCN,水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将HClO4，HCl，HNO3

9、等强酸的质子全部夺取过来。,选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：,HIHClO4HClH2SO4HNO3,酸越强，其共轭碱越弱； 碱越强，其共轭酸越弱。, 5.2 水的解离平衡和溶液的pH,5.2.2 溶液的pH,5.2.1 水的解离平衡,5.2.3 酸碱指示剂,5.2.1 水的解离平衡,H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq),H2O (l) H+ (aq) + OH(aq), 水的离子积常数，简称水的离子积。,25纯水：c(H+)= c(OH)=1.010-7molL-1,100纯

10、水：,=1.010-14,=5.4310-13,T ， ,5.2.2 溶液的pH,常温下，,较准确地测定溶液的pH： pH试纸； 精确地测定溶液的pH： pH计。,变色范围 酸色 中间色 碱色 甲基橙 3.1 4.4 红 橙 黄 酚 酞 8.0 10.0 无色 粉红 红 石 蕊 3.0 8.0 红 紫 蓝,5.2.3 酸碱指示剂, 5.3 弱酸、弱碱的解离平衡,5.3.2 多元弱酸的解离平衡,5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡,1.一元弱酸的解离平衡,5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡,HA (aq)+H2O(l) H3O+(aq)+A(aq),越大，酸性越强。,初始浓度/molL-1 0

11、.10 0 0,平衡浓度/molL-1 0.10x x x,x=1.3103,HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),例5-1：计算25时，0.10 molL-1 HAc溶液中 H3O+、Ac、HAc、OH的浓度及溶液的pH。,解：,解离度(a),c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1,c(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1,c(OH) =7.71012 molL-1,= c (H3O+)c(OH),与 的关系：,HA(aq) H+(aq) + A(aq),平衡浓度/(molL-1) c c c c,稀释定律：在一

12、定温度下( 为定值)，某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。,2. 一元弱碱的解离平衡,解： pH=11.27 时， pOH=2.73 ， c(OH-)=1.9 10-3 molL-1，,则： c( )=1.9 10-3 molL-1，,=1.810-5,5.3.2 多元弱酸的解离平衡,例5-3：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3O+, H2CO3, ， 和OH的浓度以及溶液的pH。,x + y + z x， x y x,结论：, 多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离。, 对于二元

13、弱酸 ，当 时， c(酸根离子) ，而与弱酸的初始浓度 无关。, 对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时， c(酸根离子)与 c (H3O+)2 成反比。, 5.4 盐的水解平衡,5.4.3 弱酸弱碱盐的水解,5.4.2 强碱弱酸盐(离子碱)的水解,5.4.1 强酸弱碱盐(离子酸)的水解,5.4.4 酸式盐溶液的酸碱性,(1) + (2) = (3) 则,5.4.1 强酸弱碱盐(离子酸)的水解,ceq /(molL-1) 0.10-x x x,解：,例5-4：计算 0.10molL-1 NH4Cl溶液的pH和 的解离度。,x=7.510-6,x(H3O+)=7.510-6 molL-1 pH=5.

14、12,%,影响盐类水解的因素,盐的浓度： c盐 , 水解度增大。,总之，加热和稀释都有利于盐类的水解。,溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水解平衡 的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。,NaAc , NaCN一元弱酸强碱盐的水溶液呈碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中：,5.4.2 强碱弱酸盐(离子碱)的水解,多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解都是分步进行的。如：Na2CO3的水解：,例5-5：计算25时 0.10molL-1 Na3PO4溶液的pH。,ceq/ (molL-1 ) 0.10 x x x,解：,5.4.3 弱酸

15、弱碱盐的水解,解离大于水解， NaH2PO4溶液显弱酸性； 相反,Na2HPO4溶液解离小于水解,显弱碱性。 思考：其相关常数等于多少？,5.4.4 酸式盐溶液的酸碱性, 5.5 缓冲溶液,5.5.3 缓冲溶液的选择与配制,5.5.2 缓冲溶液pH的计算,5.5.1 同离子效应与缓冲溶液,同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。,平衡移动方向,5.5.1 同离子效应与缓冲溶液,1. 同离子效应,例5-6：在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NH4Ac (s)，使 NH4Ac的浓度为 0.10 molL-1。计算该溶液的 p

16、H和 HAc的解离度。,x = 1.810-5 c(H+) = 1.810-5 molL-1,0.10 x 0.10,0.10 molL-1 HAc溶液：pH = 2.89， = 1.3%,解： HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),ceq / (molL-1) 0.10 x x 0.10 + x,c0/ (molL-1) 0.10 0 0.10,pH = 4.74， = 0.018%,50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 pH = 4.74,缓冲溶液：具有能保持本身pH相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH

17、的溶液)。,加入1滴(0.05ml) 1molL-1 HCl,加入1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH,实验：,50ml纯水pH = 7 pH = 3 pH = 11,pH = 4.73 pH = 4.75,2. 缓冲溶液,3. 缓冲作用原理,加入少量强碱或加入少量强酸：,因为：ca x ca ，cb + x cb,ceq / (molL-1) ca x x cs + x,5.5.2 缓冲溶液pH的计算,例5-7：在 50.0mL 0.150molL-1 NH3 (aq)和 0.200 molL-1 NH4Cl缓冲溶液中，加入1.0mL 0.100 molL-1的HCl溶液。计算加入

18、HCl溶液前后溶液的pH各为多少？,解：加入 HCl 前：,加入 HCl 后：,加HCl前浓度/(molL-1),0.150-0.0020-x 0.200+0.0020+x x,0.150 0.200,加HCl后初始浓度/(molL-1),0.150-0.0020 0.200+0.0020,平衡浓度/(molL-1),5.5.3 缓冲溶液的选择与配制,所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或 OH 有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；,缓冲溶液的选择和配制原则：, 或 尽可能接近所需溶液的pH值；,欲配制的缓冲溶液的 pH 值,应选择的缓冲组分, 若 或 与所需pH不相等，依所需

19、pH调整,第六章 沉淀-溶解平衡, 6.4 沉淀的转化, 6.2 沉淀的生成和溶解, 6.1 溶度积常数, 6.3 pH 对沉淀-溶解平衡的影响, 6.1 溶度积常数,6.1.2 溶度积和溶解度间的相互换算,6.1.1 溶度积,在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。,6.1.1 溶度积,在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：,一般沉淀反应：, 溶度积常数，简称溶度积。,1. 由溶解度计算溶度积,6.1.2 溶度积和溶解度间的相互换算,在溶度积表达式中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为molL-1。而溶解度单位往往为，

20、 g /100g H2O或其它的表示方式，如：g/L或mol/L。 难溶电解质饱和溶液是极稀的溶液，可认为溶液的密度近似等于水的密度。 在进行溶度积和溶解度的相互换算时，必须注意将溶解度的单位转换为molL-1。,例6-1：25oC，将固体AgCl放入纯水中，达到沉淀-溶解平衡时，测得AgCl的溶解度为 1.9210-3 gL-1。试求该温度下AgCl的溶度积。,例6-2：已知25oC时Ag2CrO4的溶度积为 1.110-12，试求Ag2CrO4 (s)在水中的溶解度(单位：gL-1) 。,解：,2. 由溶度积计算溶解度,不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积比较其溶解度的相对大小。,*相同类

21、型的难溶电解质, 其 大的 s 也大。, 6.2 沉淀的生成与溶解,6.2.2 同离子效应与盐效应,6.2.1 溶度积规则,6.2.2 分步沉淀,沉淀溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：,6.2.1 溶度积规则, J 平衡向左移动，沉淀析出；, J = 处于平衡状态，饱和溶液；, J LP-BP BP-BP,价层电子对的排布方式,9.3.2 用VSEPR推测分子的空间构型,确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A中心原子,X配位原子) ：,原则： A的价电子数=主族序数；,配体X：H和卤素每个原子各提供一个价 电子, 氧与硫不提供价电子；,正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。,例：

22、VPN( ) = (6+40+2)=4,确定电子对的空间构型：,VPN=2 直线形,VPN=3 平面三角形,VPN=4 正四面体,VPN=5 三角双锥,VPN=6 正八面体,确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。, VPN-m=0：分子的空间构型 =电子对的空间构型,VPN= (2+2)=2 直线形,VPN= (3+3)=3 平面三角形,VPN= (4+4)=4 四面体,VPN= (5+5)=5 三角双锥,VPN= (6+6)=6 八面体,例如：,VPN-m0 ：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。,3,4,6,1,1,2,1,2,SnCl2,平面三角形 V形,NH3,四面体 三角

23、锥,H2O,四面体 V形,IF5,八面体 四方锥,XeF4,八面体 平面正方形,VPN = 5，电子对空间构型为三角双锥，,孤对电子占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？原则：斥力最小。,例如：SF4 VP=5 LP=1,S F,F,F,F,LPBP(90o) 3 2,结论：LP占据水平方向三角形, 稳定分子构型为变形四面体(跷跷板形)。,VPN,孤对 电子数,电子对的 空间构型,分子的 空间构型,例,5 1 三角双锥 变形四方体 SF4,5 2 三角双锥 T形 ClF3,5 3 三角双锥 直线形 XeF2,进一步讨论影响键角的因素：,键的存在，相当于孤对电子排斥成键电子，使键角变小。例如：,

24、中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。例如：,中心原子电负性大者，键角较大；配位原子电负性大者，键角较小。,思考题：,解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子的轨道杂化方式。,9.4.1 分子轨道理论的基本概念,9.4 分子轨道理论,9.4.3 异核双原子分子的结构,9.4.2 同核双原子分子的结构,2. 分子轨道是由原子轨道线性组合而成。,1. 分子中的电子在分子轨道中运动， 其运动状态用 表示， 称为分子轨道。,9.4.1 分子轨道理论的基本概念,3. 原子轨道组合方式不同，将分子轨道分

25、为轨道与轨道。, s轨道与s轨道线性组合成 和,节面, p轨道与p轨道的线性组合。,两种方式：“头碰头”和“肩并肩”。 “头碰头”：,分子轨道有通过键轴的节面。,“肩并肩”：,4. 原子轨道线性组合遵循三原则：, 能量相近 对称性匹配 最大重叠,5. 电子在分子轨道中填充的原则：, 最低能量原理 Pauli不相容原理 Hund 规则,a图：适合O2，F2,9.4.2 同核双原子分子的结构,b图：适合N2，C2 ， B2,键级 = 1/2( 10 4 ) = 3,例如：,键级 = 1,键级 = 1/2( 10 4 ) = 3,键级=1/2 ( 8 - 4 ) = 2,HF分子的 电子构型：,9.

26、4.3 异核双原子分子的结构,第十章 晶体结构,10.1 晶体的结构特征和类型,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,10.1.2 晶体的类型,10.1 晶体的结构特征和类型,10.1.1 晶体结构的特征,晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。 特征：(1) 晶体具有规则的多面体外形； (2) 晶体呈各向异性； (3) 晶体具有固定的熔点。,晶格(点阵)是晶体的数学抽象。,晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。,根据晶胞特征将晶体分成 7 种晶系和 14种 晶格。例如

27、，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。,。,10.1.2 晶体的类型,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靠金属键结合而成的。金属键没有方向性，金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。,10.2.1 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： 六方密堆积， 面心立方密堆积， 体心立方堆积。,1.六方密堆积：hcp,第三层与第一层对齐，产生ABAB方式。 配位数：12 空间占有率： 74.05%,2.面心立方密堆积：fcc,第三层与第一层有错位，以ABCABC方式排列。 配位数

28、：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%,密堆积层间的两类空隙,四面体空隙： 一层的三个球与上或下层密堆积的球间的空隙。,八面体空隙： 一层的三个球与错位排列的另一层三个球间的空隙。,1. 改性共价键理论（电子海模型）,10.2.2 金属键理论,*2. 能带理论,金属键的量子力学模型称为能带理论， 它是在分子轨道理论的基础上发展起来的。,Li2分子轨道能级图,金属锂的能带,金属镁能带的重叠,导体,绝缘体,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，密堆积，形成空隙。 阳

29、离子：小球，填充空隙。 阴阳离子相互接触稳定； 配位数大，稳定。,10.3.1 离子晶体的结构,1. 三种典型的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-),晶胞中离子的个数：,CsCl型,晶胞中离子的个数：,( 红球Cs+ , 绿球Cl-),晶格： 简单立方,配位比： 8:8,晶胞中离子的个数：,ZnS型(立方型),(红球Zn2+ , 绿球S2-),配位比：4:4,晶格：面心立方,2. 离子半径与配位数,NaCl晶体,NaCl晶体中一层横截面：,理想的稳定结构(NaCl),半径比规则,定义：在标准状态下，将1mol的离子晶体变为气态正离子和气态负

30、离子时所吸收的能量称为晶格能，用U 表示。,U,10.3.2 晶格能,1. Born-Haber循环,K(g),Br (g),+,KBr(s),+,升华焓,电离能,电子亲和能,则：U =689.1kJmol-1,=89.2kJmol-1,=418.8kJmol-1,=15.5kJmol-1,=96.5kJmol-1,=-324.7kJmol-1,=-689.1kJmol-1,=-393.8kJmol-1,上述数据代入上式求得：,2. Born-Lande公式,式中： R0正负离子核间距离，pm z1，z2 分别为正负离子电荷的绝对值，,A Madelung常数,与晶体类型有关，,n Born指

31、数,与离子电子层结构类型有关。,A的取值：,CsCl型 A=1.763,NaCl型 A=1.748,ZnS型 A=1.638,n的取值：,影响晶格能的因素：, 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）, 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体晶格能大, 相应表现为熔点高、硬度大等性能。,晶格能对离子晶体物理性质的影响：,描述一个离子对其他离子变形的影响能力。,离子的极化力(f )：,描述离子本身变形性的物理量。,离子的极化率()：,10.3.3 离子极化,1.离子的极

32、化率(), 离子半径 r ： r 愈大， 愈大。 如：Li+(Mg2+) 离子电荷：负离子电荷多的极化率大。 如：(S2) (Cl) 离子的电子层构型:(18+2)e-,18e- 917e-8e- 如：(Cd2+) (Ca2+)； (Cu+) (Na+) r/pm 97 99 96 95,一般规律：,2.离子极化力(f ),离子半径 r ：r 小者，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： f ：(18+2)e-,18e- 917e- 8e- 当正负离子混合在一起时，着重考虑正离子的极化力，负离子的极化率，但是18e构型的正离子(Ag+, Cd2+ 等)也要考虑其变形性

33、。,一般规律：,3.离子极化的结果, 键型过渡(离子键向共价键过渡),Ag+ I r/pm 126+216 (= 342) R0/pm 299,如：AgF AgCl AgBr AgI,核间距缩短。,离子键,共价键, 晶型改变,AgCl AgBr AgI r+/r- 0.695 0.63 0.58 理论上晶型 NaCl NaCl NaCl 实际上晶型 NaCl NaCl ZnS 配位数 6 6 4, 性质改变 例如；溶解度 AgCl AgBr AgI NaCl 易溶于水，CuCl 难溶于水。,思考题：,解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：,熔点/,405 714 782 876 962,10.4.

34、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()：用于定量地表示极性 分子的极性大小。,极性分子 0,非极性分子 =0,双原子分子：,多原子分子：,同核：,O3（V字形）,式中 q 为极上所带电量，l 为偶极长度。,10.4.1 分子的偶极矩和极化率,异核：HX,分子的偶极矩与键矩的关系： 极性键构成的双原子分子： 分子偶极矩 = 键矩 多原子分子的偶极矩 = 键矩的矢量和， 例如：(SF6) = 0，键矩互相抵消， (H2O)0，键矩未能抵消。,分子的偶极矩(1030 Cm),2.分子的极化率： 用于定量地表示分子的变形性

35、大小。分子的变形性大小指的是正电中心与负电中心发生位移(由重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大) 。,外因：外加电场愈强，分子变形愈厉害； 内因：分子愈大，分子变形愈厉害。,影响分子变形性大小的因素：,分子的极化率(1040Cm2 V1),非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用,分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。,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,1.色散作用(色散力)：,一大段时间内的大体情况,色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因素： 极性分子的偶极矩：

36、 愈大，诱导作用愈强。 非极性分子的极化率： 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。,分子离得较远,分子靠近时,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，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。,3.取向作用(取向力)：,两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。,分子离得较远,取向,诱导,思考： 1.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，还有什么作用？,分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几 kJmol1，比化学键小 12 个数量级。,分子间的吸引作用(1022 J),分子间力的特点：,不同情况下

37、，分子间力的组成不同。 例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的H2O 分子例外。,分子间力作用的范围很小(一般是300500pm)。,分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。,分子量,色散作用,分子间力,沸点熔点,水中溶解度,决定物质的熔、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要因素。,分子间力的意义：,10.4.3 氢键,HF HCl HBr HI,沸点/0C 85.0 66.7 35.4,19.9,HF为何反常的高？原因存在氢键。 HF 分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的 H 原子核与另一个

38、HF 分子中 F 原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。,氢键的形成条件：,分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F ，O，N)形成氢键。,氢键的特点：,除了HF、H2O、NH3 有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。,除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。,石墨具有层状结构，称为层状晶体。,10.5 层状晶体,同一层：CC 键长为142pm，C 原子采用 sp2 杂化轨道，与周围三个 C 原子形成三个键，键角为 1200，每个 C 原子还有一个 2p 轨道，垂直于sp2 杂化轨道平面，2p 电子参与形成了键，这种包含着很多原子的键称为大键。 层与层间：距离为 340pm，靠分子间力结合起来。 石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。,思考： 石墨具有良好的导电传热性，又常用作润滑剂，各与什么