第三章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)主講人：石建軍工科化學(xué)第三章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)主講人：石建軍工科化學(xué)第3章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)的主要要求為：1．掌握離子鍵的形成條件及其特征；2．掌握共價(jià)鍵的形成條件和本質(zhì)及現(xiàn)代價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)，理解共價(jià)鍵的類型，了解鍵能、鍵長(zhǎng)及鍵角等參數(shù)。3．掌握雜化軌道的概念、雜化軌道的基本類型及其空間構(gòu)型的關(guān)系。4．理解分子軌道理論的基本要點(diǎn)，并能用其解釋第一、二周期同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。5．理解價(jià)層電子互斥理論的基本要點(diǎn)，并能用其解釋多原子分子或離子的空間構(gòu)型。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍第3章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)工科化學(xué)多媒體課6．理解分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)某些性質(zhì)的影響。7．了解金屬鍵的形成、特性和金屬鍵理論要點(diǎn)。8．掌握晶體的基本類型、性質(zhì)和特點(diǎn)；了解極化對(duì)晶體性質(zhì)的影響。9.了解晶體缺陷及其應(yīng)用意義。了解非晶體和液晶一般知識(shí)。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍6．理解分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)某些性質(zhì)的影響。第3章化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)§3.1離子鍵和離子晶體§3.2共價(jià)鍵與原子晶體工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.3分子間力、氫鍵和分子晶體§3.4金屬鍵與金屬晶體第3章化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)§3.1離子鍵和離子晶體§3.1離子鍵和離子晶體

離子鍵：由正負(fù)離子之間的靜電引力而形成的化學(xué)結(jié)合力。

成鍵兩步驟：形成正負(fù)離子和成鍵。成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況一、離子鍵理論

1、離子鍵的形成和特征系統(tǒng)的總能量決定于離子之間的相互距離R。當(dāng)排斥力與吸引力達(dá)平衡時(shí)（R=R0），系統(tǒng)能量達(dá)到最低點(diǎn)，正負(fù)離子在各自平衡位置振動(dòng)便形成離子鍵。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.1離子鍵和離子晶體

離子鍵：由正負(fù)離子之間的靜工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍圖2.1勢(shì)能圖

離子鍵成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況工科化學(xué)多媒體課件離子鍵的形成條件：成鍵原子電負(fù)性相差較大（1.7以上）。離子型化合物:由離子鍵形成的化合物。

（2）離子的電子構(gòu)型2、離子的性質(zhì)（1）離子的電荷指由原子失去或得到電子所形成的外層電子構(gòu)型離子鍵特點(diǎn)：既無(wú)方向性也無(wú)飽和性。對(duì)簡(jiǎn)單正負(fù)離子，離子的電荷是指形成離子鍵時(shí)，原子得到或失去電子后所具有的電荷數(shù)。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍請(qǐng)注意離子鍵和離子型化合物的區(qū)別！離子鍵的形成條件：成鍵原子電負(fù)性相差較大（1.7以上）。類型外層電子構(gòu)型例元素所在區(qū)域稀有氣體電子構(gòu)型2電子ns2Li＋、Be2＋s區(qū)8電子ns2np6Na＋,Cl－,O2－F－,Sr2＋p區(qū)非稀有氣體的電子構(gòu)型18電子ns2np6nd10Zn2＋、Cu＋、Ag＋、Hg2＋ds區(qū)18＋2電子(n－1)s2(n－1)p6(n－1)d10ns2Sn2＋、Pb2＋、Sb3＋、Bi3＋P區(qū)9～17電子ns2np6nd1～9Cr3＋,Cu2＋,Fe2＋,Fe3＋,V3＋,Mn2＋d區(qū)、ds區(qū)工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍類型例稀有氣體2電子ns2Li＋、Be2＋s區(qū)8（3）離子半徑依據(jù)：以r（F－）=133pm；r（O2－）=132pm為基礎(chǔ)，核間距d=r＋＋r－，d由x射線衍射法測(cè)得，測(cè)得d后，其它離子半徑可求。

（1）同一周期從左至右，主族正離子半徑隨電荷數(shù)增加而減小。例：MgO：d=210pm，故Mg2+離子的半徑

r(Mg2＋)=210pm－132pm=78pm。

正負(fù)離子半徑的變化規(guī)律：

離子半徑示意圖

（2）同一主族離子半徑自上而下隨電子層數(shù)增加而增大。

（3）同一元素的正離子半徑<原子半徑<負(fù)離子半徑。

（4）同一元素原子能形成幾種不同電荷的正離子時(shí)，電荷數(shù)大的離子半徑小于電荷數(shù)小的離子半徑。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（3）離子半徑依據(jù)：以r（F－）=133pm；r（O2二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念能自發(fā)地形成規(guī)則的多面體外形；（1）晶體的共同特性有確定的熔點(diǎn)（如玻璃為非晶體，無(wú)確定的熔點(diǎn)）；各向異性，即在晶體的不同的方向上有不同的物理性質(zhì)均勻性，即同一塊晶體的各部分的宏觀性質(zhì)相同；能對(duì)x射線產(chǎn)生衍射效應(yīng)等。晶體的結(jié)構(gòu)具有周期性。此條最重要。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念能自二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念非晶體不具備晶體的以上特性，主要就是由于晶體結(jié)構(gòu)具有周期性而非晶態(tài)物質(zhì)不具有周期性所致。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念（2）晶體的定義晶體：凡是原子（或分子、離子）在空間按一定規(guī)律作周期性排列構(gòu)成的物質(zhì)。或凡原子、分子或離子按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)作周期性地排列而成的物質(zhì)。晶格是由晶胞在三維空間無(wú)限重復(fù)而構(gòu)成。晶格：重復(fù)出現(xiàn)的空間構(gòu)型

(lattice)晶胞：能代表晶體一切特征的最小單位

(unitcell)。按照各種晶體中晶胞參數(shù)的不同，可分為7個(gè)晶系。非晶體又稱無(wú)定形體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則，沒(méi)有一定的結(jié)晶外形。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（2）晶體的定義晶體：凡是原子（或分子、離子）在空間按一定工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方四方正交三方六方單斜三斜a=b=ca=b≠ca≠b≠ca=b=ca=b≠ca≠b≠ca≠b≠c=

=

=90=

=

=90=

=

=90=

=

90==90,

=120

=

=90,12090°Cu，NaClSn，SnO2I2，HgCl2Bi，Al2O3Mg，AgIS，KClO3CuSO4·5H2O工科化學(xué)多媒體課件2、離子晶體及其特征結(jié)構(gòu)離子晶體：由離子鍵化合物形成的晶體(ioncrystals)。（2）離子晶體中的正負(fù)離子按一定配位數(shù)在空間排列，因此晶體中不存在單個(gè)分子，而是一個(gè)巨大的分子特點(diǎn)：（1）晶格結(jié)點(diǎn)上交替排列著正、負(fù)離子，依離子鍵結(jié)合。（3）離子晶體一般有較高的熔、沸點(diǎn)。離子的電荷越高，半徑越小，靜電引力越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。（4）一般硬度較大，但延展性差，因而容易破碎。（5）熔融或其水溶液都是電的良導(dǎo)體，但在固態(tài)時(shí)晶格結(jié)點(diǎn)上的離子只能振動(dòng)，因而不導(dǎo)電。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍2、離子晶體及其特征結(jié)構(gòu)離子晶體：由離子鍵化合物形成的最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型

離子晶體中，由于負(fù)離子一般比正離子大很多，使負(fù)離子的堆積成為離子晶體的主要框架，正離子可以看成是填充在負(fù)離子堆積形成空隙中。

粒子的配位數(shù)：與晶體內(nèi)某個(gè)粒子相鄰最近的其它粒子的數(shù)目。

離子的堆積方式與正負(fù)離子的半徑之比有一定關(guān)系。

離子晶體中，正負(fù)離子的半徑比（r＋/r－）不同，則正離子的配位數(shù)不同。

AB型離子晶體的三種空間構(gòu)型如圖，其特點(diǎn)如表3.4。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型離子晶體中最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型

離子晶體中，由于負(fù)離子一般比正離子大很多，使負(fù)離子的堆積成為離子晶體的主要框架，正離子可以看成是填充在負(fù)離子堆積形成空隙中。

粒子的配位數(shù)：與晶體內(nèi)某個(gè)粒子相鄰最近的其它粒子的數(shù)目。

離子的堆積方式與正負(fù)離子的半徑之比有一定關(guān)系。

離子晶體中，正負(fù)離子的半徑比（r＋/r－）不同，則正離子的配位數(shù)不同。

AB型離子晶體的三種空間構(gòu)型如圖，其特點(diǎn)如表3.4。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型離子晶體中3．晶格能在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正負(fù)離子生成1mol固態(tài)離子晶體時(shí)所釋放的能量，常用U表示，單位：kJ·mol－1。(1)正負(fù)離子的電荷多，晶格能大；意義：可用晶格能來(lái)衡量離子鍵的強(qiáng)弱，從而度量離子晶體的穩(wěn)定性。晶格能一般為負(fù)值，其絕對(duì)值越大，離子晶體的正負(fù)離子間作用力越強(qiáng)，形成的離子鍵的強(qiáng)度越大，其離子晶體的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高。（如表3.5）影響因素：與離子電荷和離子半徑等有關(guān)。(2)離子半徑越小，離子間的相互吸引力越強(qiáng)，晶格能大。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍3．晶格能在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正負(fù)離編號(hào)12345678晶體NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO核間距d/pm231279294318210240257277晶格能U/kJ·mol－119337707326863916347732053042熔點(diǎn)/K1261107410139353073284327032196硬度（金剛石為10）3.22.0

6.54.53.53.3工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍編號(hào)12345678晶體NaFNaClNaB§3.2共價(jià)鍵與原子晶體一、共價(jià)鍵的價(jià)鍵理論成鍵的兩個(gè)原子必須具有自旋方向相反的未成對(duì)電子。

1、共價(jià)鍵的形成當(dāng)兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，系統(tǒng)的能量E隨兩個(gè)原子的核間距R的變化而變化。如圖2.5所示。

形成共價(jià)鍵時(shí)，必須滿足原子軌道最大重疊的條件2、價(jià)鍵理論基本要點(diǎn)

價(jià)鍵理論(valence-bondtheory)，又稱電子配對(duì)理論（簡(jiǎn)稱VB法）。基本要點(diǎn)如下：

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.2共價(jià)鍵與原子晶體一、共價(jià)鍵的價(jià)鍵理論成鍵的兩個(gè)工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍共價(jià)鍵成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍3、共價(jià)鍵的特點(diǎn)（1）共價(jià)鍵具有飽和性（2）共價(jià)鍵具有方向性當(dāng)一個(gè)氫原子的1s軌道與一個(gè)氯原子的3p軌道接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如圖所示的四種重疊方式。

同號(hào)最大角度重疊最穩(wěn)定！如（a）工科化學(xué)多媒體課件4、共價(jià)鍵的鍵型

σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”的方式重疊，重疊部分對(duì)鍵軸（兩原子核間聯(lián)線）對(duì)稱呈圓柱形。π鍵：兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并互相平行稱“肩并肩”的方式進(jìn)行同號(hào)重疊，重疊部分對(duì)鍵軸所在的平面呈鏡面反對(duì)稱性。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍s，p，d電子云角度分布剖面圖4、共價(jià)鍵的鍵型σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”4、共價(jià)鍵的鍵型

σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”的方式重疊，重疊部分對(duì)鍵軸（兩原子核間聯(lián)線）對(duì)稱呈圓柱形。特點(diǎn)：

特點(diǎn)：重疊程度大，鍵牢固。π鍵：兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并互相平行稱“肩并肩”的方式進(jìn)行同號(hào)重疊，重疊部分對(duì)鍵軸所在的平面呈鏡面反對(duì)稱性。（1）軌道重疊程度小于σ鍵，能量較高，鍵的活動(dòng)性大，不穩(wěn)定，是化學(xué)反應(yīng)的積極參加者。（2）π鍵不能單獨(dú)存在，總與σ鍵相伴，且當(dāng)雙鍵或叁健化合物（如不飽和烴）參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般首先斷裂π鍵。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍4、共價(jià)鍵的鍵型σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”圖2.7σ鍵與π鍵形成示意圖工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍圖2.7σ鍵與π鍵形成示意圖工科化學(xué)多媒體

5、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)(bondparameters)（1）鍵長(zhǎng)（bondloength）意義：知道鍵長(zhǎng)和鍵角，可推斷分子的空間形狀。（2）鍵角（bondangle）分子中相鄰兩個(gè)鍵之間的夾角稱為鍵角，通常在60~180之間。（3）鍵能(bondenergy)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，將1mol理想氣態(tài)分子AB解離為氣態(tài)A、B原子時(shí)的鍵解離能D稱為這種鍵的鍵能。對(duì)于多原子分子，其鍵能可取為各鍵能的平均值。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍

5、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)(bondparameters)（1）說(shuō)明：（1）同樣的鍵在不同的多原子分子中其鍵能會(huì)有差異。1、雜化軌道理論的基本要點(diǎn)（2）鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，由該鍵所組成的分子越穩(wěn)定。二、共價(jià)分子的空間構(gòu)型與雜化軌道理論（1）原子軌道在成鍵過(guò)程中，同一原子中能量相近的不同類型的n個(gè)原子軌道（如s、p、d……）可以“混合”起來(lái)重新組成一組成鍵能力更強(qiáng)的新軌道（2）同一原子中由n個(gè)能量相近的原子軌道雜化，只能形成與之相同數(shù)目的雜化軌道。（3）通過(guò)雜化軌道與組成分子的其它原子的原子軌道重疊而形成共價(jià)鍵。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍說(shuō)明：（1）同樣的鍵在不同的多原子分子中其鍵能會(huì)有差異。1雜化條件（1）相鄰的能量相近的原子軌道之間；原子軌道雜化的原因（2）對(duì)稱性要匹配；（3）生成分子過(guò)程中。增強(qiáng)成鍵能力。2、雜化軌道的類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系（1）等性雜化當(dāng)n個(gè)能量相近不同類型的原子軌道雜化以后，形成的n個(gè)成分完全相同、能量相等的新軌道。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍雜化條件（1）相鄰的能量相近的原子軌道之間；原子軌道雜化（a）sp雜化：一個(gè)ns軌道和一個(gè)np軌道雜化組成兩個(gè)sp雜化軌道。雜化軌道的空間構(gòu)型：直線，其夾角為180°。雜化軌道形成過(guò)程：含有兩個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵的C原子，可以且只能與其它原子以sp雜化形成兩個(gè)σ鍵。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（a）sp雜化：一個(gè)ns軌道和一個(gè)np軌道雜化組成（b）sp2雜化

一個(gè)ns軌道與兩個(gè)np軌道雜化，形成三個(gè)等同的sp2雜化軌道，每個(gè)雜化軌道含有1/3s和2/3p軌道成分。雜化軌道形成過(guò)程：雜化軌道的空間構(gòu)型：平面三角形，雜化軌道間夾角為120°。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（b）sp2雜化一個(gè)ns軌道與兩個(gè)np軌道（c）sp3雜化一個(gè)ns和三個(gè)np軌道雜化形成四個(gè)等同的sp3雜化軌道，每個(gè)雜化軌道含有1/4s和3/4p軌道成分雜化軌道形成過(guò)程：雜化軌道的空間構(gòu)型：正四面體，軌道互呈10928的夾角。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（c）sp3雜化一個(gè)ns和三個(gè)np軌道雜化形成四

等性spn雜化比較：雜化軌道類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道1個(gè)s，1個(gè)p1個(gè)s，2個(gè)p1個(gè)s，3個(gè)p雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道的成分s=1/(1+n)p=n/(1+n)1/2s、1/2p1/3s、2/3p1/4s、3/4p雜化軌道間的夾角180°120°109°28′空間構(gòu)型直線型平面三角形正四面體成鍵能力依次增強(qiáng)→實(shí)例BeX2、CO2、HgCl2、C2H2BX3、CO32-、C2H4CH4、CCl4、SiH4、SiCl4等性spn雜化比較：直線型平面三角形正四面體工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍其它等性雜化類型：除spn型等性雜化外，還有nd或(n-1)d軌道參與雜化的情況。具體情況下一章再詳細(xì)介紹。舉例：（2）不等性雜化中心原子有不參加成鍵的孤對(duì)電子占有的軌道參加雜化，使各雜化軌道的能量和成分不完全相同的雜化過(guò)程。NH3：N外層電子構(gòu)型：2s22p3；NH3分子的空間構(gòu)型為三角錐形。如下圖工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍H2O：O外層電子構(gòu)型：2s22p4；H2O分子的空間構(gòu)型為“V”字形。如圖:判斷等性雜化與非等性雜化的依據(jù)：（1）若參加雜化的原子軌道中電子總數(shù)小于或等于原子軌道總數(shù)，則可形成等性雜化。（2）若電子總數(shù)大于軌道總數(shù)，一定有孤對(duì)電子存在，而形成不等性雜化工科化學(xué)多媒體課件三、價(jià)層電子對(duì)互斥理論1、理論的基本要點(diǎn)：（1）在一個(gè)多原子分子ABn（或原子團(tuán)）中，中心原子周圍各價(jià)電子對(duì)（指σ鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子）之間的分布由于相互間的排斥作用，而盡可能采取彼此遠(yuǎn)離的使靜電排斥力最小的位置而使分子趨于穩(wěn)定。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍價(jià)層電子對(duì)在球殼表面的理想排列

（2）一定數(shù)目的價(jià)電子對(duì)在空間盡可能采用對(duì)稱分布的結(jié)構(gòu)。如圖

三、價(jià)層電子對(duì)互斥理論1、理論的基本要點(diǎn)：（1）在一個(gè)多原子影響價(jià)層電子對(duì)之間的排斥力大小的因素：（1）中心原子周圍的價(jià)電子對(duì)數(shù)目：越多，斥力越大；排斥力還與是否形成π鍵以及中心原子與配位原子之間的電負(fù)性有關(guān)，按形成重鍵的數(shù)目不同，斥力也不同。叁鍵>雙鍵>單鍵（2）電子對(duì)的類型：未共用電子對(duì)之間>未共用電子對(duì)和成鍵電子對(duì)>成鍵電子對(duì)之間；（3）電子對(duì)之間的夾角：夾角越小，排斥力越大，大于90°時(shí)，可不考慮。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍三、價(jià)層電子對(duì)互斥理論影響價(jià)層電子對(duì)之間的排斥力大小的因素：（1）中心原子周圍的2、推斷分子（或原子團(tuán)）幾何構(gòu)型的規(guī)則（1）確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)目（ABn型分子）配位原子提供的價(jià)電子數(shù)的計(jì)算原則VP=(中心原子A的價(jià)電子數(shù)+配位原子B提供的共用電子數(shù))/2H與鹵素：1，O與S為0例如：CO2

VP=(4+0)/2=2舉例ClF3的電子對(duì)數(shù)為5，SO2的電子對(duì)數(shù)為3。價(jià)電子：參與化學(xué)鍵形成的電子層上的電子。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍式中：中心原子的價(jià)電子數(shù)=主族序數(shù)例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有氣體：82、推斷分子（或原子團(tuán)）幾何構(gòu)型的規(guī)則（1）確定中心原子的價(jià)多原子構(gòu)成的離子：價(jià)層電子對(duì)數(shù)目=(1/2)[中心原子價(jià)電子數(shù)+配位原子提供的價(jià)電子數(shù)離子電荷數(shù)](負(fù)離子、正離子)SO42-中S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VP=(6+0+2)/2=4舉例NH4+中N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VP=(5+4-1)/2=4；NH3中N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VP=(5+3+0)/2=4;（2）確定電子對(duì)的空間構(gòu)型工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍價(jià)層電子對(duì)數(shù) 234 5 6 電子對(duì)空間構(gòu)型直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體多原子構(gòu)成的離子：價(jià)層電子對(duì)數(shù)目=(1/2)[中心原子價(jià)電（2）確定電子對(duì)的空間構(gòu)型（a）價(jià)電子對(duì)均為成鍵電子對(duì)時(shí)，電子對(duì)的排布形式就是該分子的空間構(gòu)型。（LP=0）（b）若中心原子價(jià)電子層含有孤對(duì)電子，電子對(duì)的空間構(gòu)型與分子的空間構(gòu)型不同。（LP≠0）見表3.9工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（1）確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)目（ABn型分子）（3）確定孤對(duì)電子數(shù)和分子的空間構(gòu)型

BeH2BF3CH4PCl5SF6VP

23456空間構(gòu)型直線型三角形四面體三角雙錐八面體（2）確定電子對(duì)的空間構(gòu)型（a）價(jià)電子對(duì)均為成鍵電子對(duì)時(shí)，電工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍價(jià)層電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)幾何分布鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)分子類型分子幾何構(gòu)型實(shí)例2直線形20AB2直線形HgCl23平面三角形30AB3平面三角形BF321AB2E“V”形PbCl24四面體形40AB4四面體形CH431AB3E三角錐形NH322AB2E2“V”形H2O5三角雙錐50AB5三角雙錐PCl541AB4E變形四面體SF432AB3E2“T”形ClF323AB2E3直線形XeF26八面體形60AB6八面體形SF651AB5E四方錐形IF542AB4E2平面正方形ICl4-工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍電子對(duì)構(gòu)型分子構(gòu)型VP=2,LP=0VP=3,LP=0VP=3,LP=1BeCl2

SnCl2SO2舉例H2ONO2工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍VP=4,LP=0VP=4,LP=1VP=4,LP=2電子對(duì)構(gòu)型分子構(gòu)型舉例CCl4

NH3H2O工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍VP=5,LP=1VP=5,LP=2VP=5,LP=3←SF4ClF3→

←XeF2

電子對(duì)構(gòu)型分子構(gòu)型舉例工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍電子對(duì)構(gòu)型分子構(gòu)型VP=6,LP=0VP=6,LP=1VP=6,LP=2舉例←SF6BrF5→

←

XeF4

工科化學(xué)多媒體課件非鍵軌道：被孤對(duì)電子占據(jù)的軌道只參與雜化而不參與成鍵。

注意：電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間構(gòu)型的區(qū)別（c）對(duì)含有雙鍵或叁鍵的分子或離子的幾何構(gòu)型推測(cè)時(shí)，可把重鍵當(dāng)作一個(gè)單鍵對(duì)待。如CO2和BeF2一樣都是直線型的空間構(gòu)型。

在有多重鍵的情況下，多重鍵同孤對(duì)電子相似，對(duì)其它電子對(duì)有較大的排斥力而使鍵角減小。如甲醛分子。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍非鍵軌道：被孤對(duì)電子占據(jù)的軌道只參與雜化而不參與成鍵。注配位原子不同:鍵角隨配位原子B的電負(fù)性增加而減小（成鍵電子對(duì)之間的排斥力隨配位原子電負(fù)性增加而減小）；

中心原子A不同:

鍵角隨中心原子電負(fù)性增大而增大（成鍵電子對(duì)間的斥力隨中心原子電負(fù)性增大而增大）。

如NH3和NF3分子，F(xiàn)原子的電負(fù)性比H原子大，吸引鍵電子對(duì)的能力強(qiáng)，NF3分子中鍵電子對(duì)離N原子較遠(yuǎn)，NF3分子中成鍵電子對(duì)的排斥力小于NH3分子成鍵電子對(duì)的斥力,NF3分子的鍵角(1026)小于NH3分子的鍵角(10718)。

例:

分子NH3PH3AsH3SbH3

A的電負(fù)性3.02.12.01.9鍵角10718932091249118工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（d）電負(fù)性對(duì)鍵角的影響(對(duì)ABn型分子)配位原子不同:中心原子A不同:如NH3和N舉例：根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷下列化合物的空間構(gòu)型（1）XeF2；（2）SO2；（3）ClF3（b）原子A價(jià)層電子對(duì)理想分布；推測(cè)ABn分子幾何構(gòu)型的步驟（a）確定中心原子A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)；（c）推測(cè)ABn分子幾何構(gòu)型（1）XeF2價(jià)電子對(duì)數(shù)5；成鍵電子對(duì)數(shù)為2；孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為3；電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)為三角雙錐；分子的空間構(gòu)型為直線型。（2）SO2價(jià)電子對(duì)數(shù)3；成鍵電子對(duì)數(shù)為2；孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1；電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)為三角形；分子的空間構(gòu)型為“V”字型。（3）ClF3價(jià)電子對(duì)數(shù)5；成鍵電子對(duì)數(shù)為3；孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2；電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)為三角形；分子的空間構(gòu)型為“T”字型。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍舉例：根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷下列化合物的空間構(gòu)型（1）3、對(duì)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的評(píng)價(jià)可以簡(jiǎn)單直觀地判斷分子的空間構(gòu)型。如具有明顯極性的CaF2、SrF2、BaF2高溫氣態(tài)分子中的鍵角都小于108°只能作定性描述而不能得到定量的結(jié)果，也不能告知成鍵的原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性。主要適用于討論中心原子A為主族元素的ABn型分子或原子團(tuán)，對(duì)于副族元素作中心原子和一些復(fù)雜分子不適用。對(duì)上述幾種價(jià)鍵理論的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：解釋共價(jià)分子的空間構(gòu)型，比較直觀、簡(jiǎn)單。不足：未將分子看作一個(gè)整體，僅局限于研究配對(duì)電子在相鄰的成鍵原子之間運(yùn)動(dòng)，不能判斷和解釋有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)；對(duì)能穩(wěn)定存在的氫分子離子H2+中的單電子鍵以及自然界中的O2分子的磁性也都無(wú)法解釋。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍3、對(duì)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的評(píng)價(jià)可以簡(jiǎn)單直觀地判斷分子的空間四、分子軌道理論(molecularorbitaltheory)（簡(jiǎn)稱MO法）

1、分子軌道理論的基本要點(diǎn)（2）分子軌道由能量相近的不同原子的原子軌道組合而成

（1）分子中電子的運(yùn)動(dòng)遍及整個(gè)分子范圍分子中每個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同樣可用相應(yīng)波函數(shù)來(lái)描述。常用σ，π，…等符號(hào)來(lái)表示各分子軌道的名稱。

形成分子軌道時(shí)，必須符合三個(gè)組合原則：(1)原子軌道能量相近原則A、同核雙原子分子，原子軌道的量子數(shù)n，l相同，能量亦相同;B、異核雙原子分子，即使原子軌道的量子數(shù)n，l相同，其能量亦不相同，必須考慮原子軌道能量相近；工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍四、分子軌道理論(molecularorbitalt成鍵分子軌道：能量低于原子軌道的分子軌道。反鍵分子軌道：能量高于原子軌道的分子軌道。所形成的分子軌道數(shù)目等于參與組合的原子軌道數(shù)目。每一個(gè)分子軌道具有相應(yīng)的能量，其能量隨構(gòu)成分子軌道的原子軌道類型不同以及分子軌道的重疊方式不同而異。（2）最大重疊原理取決于原子核間距的大小和重疊的方向；（3）對(duì)稱性匹配的原則A、對(duì)鍵軸對(duì)稱的原子軌道形成的分子軌道叫分子軌道，分成鍵和反鍵*。B、對(duì)鍵軸呈反對(duì)稱的原子軌道形成的分子軌道叫分子軌道，分成鍵和反鍵*。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍成鍵分子軌道：能量低于原子軌道的分子軌道。反鍵分子軌道：2、分子軌道的類型（1）形成σ分子軌道（2）形成π型分子軌道，如圖例：當(dāng)兩個(gè)原子（A和B）的兩個(gè)原子軌道（ψa和ψb）線性組合形成兩個(gè)分子軌道（ψ1和ψ2），有如下兩種組合方式：

ψ1=C1(ψa+ψb)ψ2=C2(ψa-ψb)對(duì)同核雙原子分子，成鍵分子軌道降低的能量等于反鍵分子軌道升高的能量。3、同核雙原子分子的分子軌道的能量次序兩個(gè)原子軌道有效組合，形成一個(gè)成鍵分子軌道和一個(gè)反鍵分子軌道，這三個(gè)軌道之間的能量關(guān)系為：成鍵分子軌道<原子軌道<反鍵分子軌道工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍2、分子軌道的類型（1）形成σ分子軌道（2）形成π型分子軌道工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍工科化學(xué)多媒體課件分子軌道能級(jí)圖：分子軌道的能量高低的排列順序，主要由光譜實(shí)驗(yàn)測(cè)定。第二周期同核雙原子分子的分子軌道能級(jí)順序有兩種情況：

（1）F2和O2：原子的2s軌道和2p軌道能量相差較大，形成的分子軌道的能量高低次序?yàn)椋?/p>

1s<

1s

*<

2s<

2s

*<

2Px<

2Py=

2Pz<

2Py

*=

2Pz

*<

2Px*

（2）N以前的元素：

2s軌道與2p軌道能量相差較小，使2s軌道與2p軌道能級(jí)很接近，形成同核雙原子分子時(shí)，不僅對(duì)應(yīng)的2s軌道之間或2p軌道之間可發(fā)生組合，而且相鄰的2s軌道和2p軌道也會(huì)相應(yīng)組合，使分子軌道的能量次序發(fā)生變化，其能級(jí)次序?yàn)椋?/p>

1s<

1s

*<

2s<

2s

*<

2Py=

2Pz<

2Px<

2Py

*=

2Pz*

<

2Px

*工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍分子軌道能級(jí)圖：分子軌道的能量高低的排列順序，工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍工科化學(xué)多媒體課件電子若進(jìn)入成鍵軌道，會(huì)使系統(tǒng)能量降低，有利于形成共價(jià)鍵最終能否成鍵還取決于進(jìn)入成鍵軌道和反鍵軌道的電子數(shù)。若前者大于后者，則能夠成鍵，反之不能。如果二者相等，則降低的能量與升高的能量正好抵消，系統(tǒng)總能量不變，形成非鍵分子軌道。能級(jí)圖的應(yīng)用：電子在分子軌道上的分布規(guī)律和填充次序也須遵循鮑利不相容原理、能量最低原理和洪特規(guī)則，依照能量由低到高的順序排入相應(yīng)的分子軌道。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍電子若進(jìn)入成鍵軌道，會(huì)使系統(tǒng)能量降低，有利于形2O|1s22s22px22py12pz1O2[(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)1]

對(duì)形成O2分子起作用的是(2px)2構(gòu)成一個(gè)σ鍵，(2py)2與(2py*)1、(2pz)2與(*2pz)1，其空間方向一致，分別構(gòu)成三電子π鍵，如圖。O2分子的反鍵軌道上有兩個(gè)未成對(duì)電子，O2分子具有順磁性。4、分子軌道理論的應(yīng)用

O2分子：

N2分子：兩個(gè)N原子核外共有14個(gè)電子，組成的分子軌道式應(yīng)為：N2[(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2px)2]。6個(gè)成鍵的電子都分布在成鍵軌道上，使能量降低很多，所以N2分子穩(wěn)定；由于N2分子中無(wú)未成對(duì)電子，故N2分子具抗磁性。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍2O|1s22s22px22py12pz1O2分子軌道N2分子軌道工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍O2分子軌道衡量?jī)稍又g成鍵的強(qiáng)度和分子穩(wěn)定性的物理量。計(jì)算公式三電子π鍵中的一個(gè)反鍵電子要抵消一部分成鍵電子的能量，從而削弱了鍵的強(qiáng)度，因此三電子π鍵不及雙電子π鍵牢固。##

5、鍵級(jí)鍵級(jí)=(成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù))/2意義鍵級(jí)的數(shù)值越大，成鍵軌道中的電子數(shù)目越多，系統(tǒng)能量下降越多，形成的共價(jià)鍵越牢固，分子也越穩(wěn)定，反之亦然。對(duì)分子軌道理論的評(píng)價(jià)：較全面地反映了分子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，既能說(shuō)明共價(jià)鍵的形成，也可解釋分子或離子中單鍵或三電子鍵的形成，但對(duì)分子的幾何構(gòu)型的描述不如價(jià)鍵理論直觀。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍衡量?jī)稍又g成鍵的強(qiáng)度和分子穩(wěn)定性的物理量。結(jié)構(gòu)特征和一般性質(zhì)

五、原子晶體

（atomiccrystals)，共價(jià)晶體）僅靠共價(jià)鍵力結(jié)合起來(lái)的晶體。或：晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排列著中性原子，原子間以堅(jiān)強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合而構(gòu)成的晶體。共價(jià)鍵的飽和性和方向性，在決定共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)中起著決定性的作用。共價(jià)鍵的飽和性使絕大多數(shù)包含共價(jià)鍵的晶體并不是共價(jià)晶體而是分子晶體，或過(guò)渡晶體。？？？？共價(jià)鍵的方向性再加上其飽和性使此類晶體不能象等徑圓球密堆集的結(jié)構(gòu)那樣采取盡可能高的配位數(shù)。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍結(jié)構(gòu)特征和一般性質(zhì)五、原子晶體（atomiccrys（2）比一般離子晶體或金屬晶體的硬度更大、熔點(diǎn)更高。一般性質(zhì)（1）無(wú)良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和]延展性；過(guò)渡晶體晶體中的粒子間存在著多種用力。分子晶體：原子間以共價(jià)鍵形成有限分子，而以分子作為結(jié)構(gòu)基元，憑分子間力構(gòu)成的晶體。金剛石的晶體結(jié)構(gòu)

由碳原子以共價(jià)單鍵結(jié)合而成的無(wú)限巨大的分子，在晶體中每個(gè)碳原子（2s22p2）都通過(guò)sp3雜化軌道與相鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合形成四面體結(jié)構(gòu)。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（2）比一般離子晶體或金屬晶體的硬度更大、熔點(diǎn)更高。一般性圖3.21金剛石的晶體結(jié)構(gòu)圖3.22方石英的晶體結(jié)構(gòu)

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍圖3.21金剛石的晶體結(jié)構(gòu)（2）AB2型共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)。例：SiO2，其結(jié)構(gòu)與立方金剛石或立方ZnS結(jié)構(gòu)相似。其它類型的共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)（1）AB型共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)。例：ZnS，為立方或六方結(jié)構(gòu)；作業(yè)：P76,T2,T3T4,T5,T6工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（2）AB2型共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)。例：SiO2，其結(jié)第三章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)主講人：石建軍工科化學(xué)第三章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)主講人：石建軍工科化學(xué)第3章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)的主要要求為：1．掌握離子鍵的形成條件及其特征；2．掌握共價(jià)鍵的形成條件和本質(zhì)及現(xiàn)代價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)，理解共價(jià)鍵的類型，了解鍵能、鍵長(zhǎng)及鍵角等參數(shù)。3．掌握雜化軌道的概念、雜化軌道的基本類型及其空間構(gòu)型的關(guān)系。4．理解分子軌道理論的基本要點(diǎn)，并能用其解釋第一、二周期同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。5．理解價(jià)層電子互斥理論的基本要點(diǎn)，并能用其解釋多原子分子或離子的空間構(gòu)型。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍第3章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)工科化學(xué)多媒體課6．理解分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)某些性質(zhì)的影響。7．了解金屬鍵的形成、特性和金屬鍵理論要點(diǎn)。8．掌握晶體的基本類型、性質(zhì)和特點(diǎn)；了解極化對(duì)晶體性質(zhì)的影響。9.了解晶體缺陷及其應(yīng)用意義。了解非晶體和液晶一般知識(shí)。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍6．理解分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)某些性質(zhì)的影響。第3章化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)§3.1離子鍵和離子晶體§3.2共價(jià)鍵與原子晶體工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.3分子間力、氫鍵和分子晶體§3.4金屬鍵與金屬晶體第3章化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)§3.1離子鍵和離子晶體§3.1離子鍵和離子晶體

離子鍵：由正負(fù)離子之間的靜電引力而形成的化學(xué)結(jié)合力。

成鍵兩步驟：形成正負(fù)離子和成鍵。成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況一、離子鍵理論

1、離子鍵的形成和特征系統(tǒng)的總能量決定于離子之間的相互距離R。當(dāng)排斥力與吸引力達(dá)平衡時(shí)（R=R0），系統(tǒng)能量達(dá)到最低點(diǎn)，正負(fù)離子在各自平衡位置振動(dòng)便形成離子鍵。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.1離子鍵和離子晶體

離子鍵：由正負(fù)離子之間的靜工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍圖2.1勢(shì)能圖

離子鍵成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況工科化學(xué)多媒體課件離子鍵的形成條件：成鍵原子電負(fù)性相差較大（1.7以上）。離子型化合物:由離子鍵形成的化合物。

（2）離子的電子構(gòu)型2、離子的性質(zhì)（1）離子的電荷指由原子失去或得到電子所形成的外層電子構(gòu)型離子鍵特點(diǎn)：既無(wú)方向性也無(wú)飽和性。對(duì)簡(jiǎn)單正負(fù)離子，離子的電荷是指形成離子鍵時(shí)，原子得到或失去電子后所具有的電荷數(shù)。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍請(qǐng)注意離子鍵和離子型化合物的區(qū)別！離子鍵的形成條件：成鍵原子電負(fù)性相差較大（1.7以上）。類型外層電子構(gòu)型例元素所在區(qū)域稀有氣體電子構(gòu)型2電子ns2Li＋、Be2＋s區(qū)8電子ns2np6Na＋,Cl－,O2－F－,Sr2＋p區(qū)非稀有氣體的電子構(gòu)型18電子ns2np6nd10Zn2＋、Cu＋、Ag＋、Hg2＋ds區(qū)18＋2電子(n－1)s2(n－1)p6(n－1)d10ns2Sn2＋、Pb2＋、Sb3＋、Bi3＋P區(qū)9～17電子ns2np6nd1～9Cr3＋,Cu2＋,Fe2＋,Fe3＋,V3＋,Mn2＋d區(qū)、ds區(qū)工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍類型例稀有氣體2電子ns2Li＋、Be2＋s區(qū)8（3）離子半徑依據(jù)：以r（F－）=133pm；r（O2－）=132pm為基礎(chǔ)，核間距d=r＋＋r－，d由x射線衍射法測(cè)得，測(cè)得d后，其它離子半徑可求。

（1）同一周期從左至右，主族正離子半徑隨電荷數(shù)增加而減小。例：MgO：d=210pm，故Mg2+離子的半徑

r(Mg2＋)=210pm－132pm=78pm。

正負(fù)離子半徑的變化規(guī)律：

離子半徑示意圖

（2）同一主族離子半徑自上而下隨電子層數(shù)增加而增大。

（3）同一元素的正離子半徑<原子半徑<負(fù)離子半徑。

（4）同一元素原子能形成幾種不同電荷的正離子時(shí)，電荷數(shù)大的離子半徑小于電荷數(shù)小的離子半徑。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（3）離子半徑依據(jù)：以r（F－）=133pm；r（O2二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念能自發(fā)地形成規(guī)則的多面體外形；（1）晶體的共同特性有確定的熔點(diǎn)（如玻璃為非晶體，無(wú)確定的熔點(diǎn)）；各向異性，即在晶體的不同的方向上有不同的物理性質(zhì)均勻性，即同一塊晶體的各部分的宏觀性質(zhì)相同；能對(duì)x射線產(chǎn)生衍射效應(yīng)等。晶體的結(jié)構(gòu)具有周期性。此條最重要。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念能自二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念非晶體不具備晶體的以上特性，主要就是由于晶體結(jié)構(gòu)具有周期性而非晶態(tài)物質(zhì)不具有周期性所致。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念（2）晶體的定義晶體：凡是原子（或分子、離子）在空間按一定規(guī)律作周期性排列構(gòu)成的物質(zhì)。或凡原子、分子或離子按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)作周期性地排列而成的物質(zhì)。晶格是由晶胞在三維空間無(wú)限重復(fù)而構(gòu)成。晶格：重復(fù)出現(xiàn)的空間構(gòu)型

(lattice)晶胞：能代表晶體一切特征的最小單位

(unitcell)。按照各種晶體中晶胞參數(shù)的不同，可分為7個(gè)晶系。非晶體又稱無(wú)定形體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則，沒(méi)有一定的結(jié)晶外形。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍（2）晶體的定義晶體：凡是原子（或分子、離子）在空間按一定工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方四方正交三方六方單斜三斜a=b=ca=b≠ca≠b≠ca=b=ca=b≠ca≠b≠ca≠b≠c=

=

=90=

=

=90=

=

=90=

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90==90,

=120

=

=90,12090°Cu，NaClSn，SnO2I2，HgCl2Bi，Al2O3Mg，AgIS，KClO3CuSO4·5H2O工科化學(xué)多媒體課件2、離子晶體及其特征結(jié)構(gòu)離子晶體：由離子鍵化合物形成的晶體(ioncrystals)。（2）離子晶體中的正負(fù)離子按一定配位數(shù)在空間排列，因此晶體中不存在單個(gè)分子，而是一個(gè)巨大的分子特點(diǎn)：（1）晶格結(jié)點(diǎn)上交替排列著正、負(fù)離子，依離子鍵結(jié)合。（3）離子晶體一般有較高的熔、沸點(diǎn)。離子的電荷越高，半徑越小，靜電引力越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。（4）一般硬度較大，但延展性差，因而容易破碎。（5）熔融或其水溶液都是電的良導(dǎo)體，但在固態(tài)時(shí)晶格結(jié)點(diǎn)上的離子只能振動(dòng)，因而不導(dǎo)電。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍2、離子晶體及其特征結(jié)構(gòu)離子晶體：由離子鍵化合物形成的最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型

離子晶體中，由于負(fù)離子一般比正離子大很多，使負(fù)離子的堆積成為離子晶體的主要框架，正離子可以看成是填充在負(fù)離子堆積形成空隙中。

粒子的配位數(shù)：與晶體內(nèi)某個(gè)粒子相鄰最近的其它粒子的數(shù)目。

離子的堆積方式與正負(fù)離子的半徑之比有一定關(guān)系。

離子晶體中，正負(fù)離子的半徑比（r＋/r－）不同，則正離子的配位數(shù)不同。

AB型離子晶體的三種空間構(gòu)型如圖，其特點(diǎn)如表3.4。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型離子晶體中最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型

離子晶體中，由于負(fù)離子一般比正離子大很多，使負(fù)離子的堆積成為離子晶體的主要框架，正離子可以看成是填充在負(fù)離子堆積形成空隙中。

粒子的配位數(shù)：與晶體內(nèi)某個(gè)粒子相鄰最近的其它粒子的數(shù)目。

離子的堆積方式與正負(fù)離子的半徑之比有一定關(guān)系。

離子晶體中，正負(fù)離子的半徑比（r＋/r－）不同，則正離子的配位數(shù)不同。

AB型離子晶體的三種空間構(gòu)型如圖，其特點(diǎn)如表3.4。

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型離子晶體中3．晶格能在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正負(fù)離子生成1mol固態(tài)離子晶體時(shí)所釋放的能量，常用U表示，單位：kJ·mol－1。(1)正負(fù)離子的電荷多，晶格能大；意義：可用晶格能來(lái)衡量離子鍵的強(qiáng)弱，從而度量離子晶體的穩(wěn)定性。晶格能一般為負(fù)值，其絕對(duì)值越大，離子晶體的正負(fù)離子間作用力越強(qiáng)，形成的離子鍵的強(qiáng)度越大，其離子晶體的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高。（如表3.5）影響因素：與離子電荷和離子半徑等有關(guān)。(2)離子半徑越小，離子間的相互吸引力越強(qiáng)，晶格能大。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍3．晶格能在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正負(fù)離編號(hào)12345678晶體NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO核間距d/pm231279294318210240257277晶格能U/kJ·mol－119337707326863916347732053042熔點(diǎn)/K1261107410139353073284327032196硬度（金剛石為10）3.22.0

6.54.53.53.3工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍編號(hào)12345678晶體NaFNaClNaB§3.2共價(jià)鍵與原子晶體一、共價(jià)鍵的價(jià)鍵理論成鍵的兩個(gè)原子必須具有自旋方向相反的未成對(duì)電子。

1、共價(jià)鍵的形成當(dāng)兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，系統(tǒng)的能量E隨兩個(gè)原子的核間距R的變化而變化。如圖2.5所示。

形成共價(jià)鍵時(shí)，必須滿足原子軌道最大重疊的條件2、價(jià)鍵理論基本要點(diǎn)

價(jià)鍵理論(valence-bondtheory)，又稱電子配對(duì)理論（簡(jiǎn)稱VB法）。基本要點(diǎn)如下：

工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍§3.2共價(jià)鍵與原子晶體一、共價(jià)鍵的價(jià)鍵理論成鍵的兩個(gè)工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍共價(jià)鍵成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況工科化學(xué)多媒體課件工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍3、共價(jià)鍵的特點(diǎn)（1）共價(jià)鍵具有飽和性（2）共價(jià)鍵具有方向性當(dāng)一個(gè)氫原子的1s軌道與一個(gè)氯原子的3p軌道接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如圖所示的四種重疊方式。

同號(hào)最大角度重疊最穩(wěn)定！如（a）工科化學(xué)多媒體課件4、共價(jià)鍵的鍵型

σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”的方式重疊，重疊部分對(duì)鍵軸（兩原子核間聯(lián)線）對(duì)稱呈圓柱形。π鍵：兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并互相平行稱“肩并肩”的方式進(jìn)行同號(hào)重疊，重疊部分對(duì)鍵軸所在的平面呈鏡面反對(duì)稱性。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍s，p，d電子云角度分布剖面圖4、共價(jià)鍵的鍵型σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”4、共價(jià)鍵的鍵型

σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”的方式重疊，重疊部分對(duì)鍵軸（兩原子核間聯(lián)線）對(duì)稱呈圓柱形。特點(diǎn)：

特點(diǎn)：重疊程度大，鍵牢固。π鍵：兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并互相平行稱“肩并肩”的方式進(jìn)行同號(hào)重疊，重疊部分對(duì)鍵軸所在的平面呈鏡面反對(duì)稱性。（1）軌道重疊程度小于σ鍵，能量較高，鍵的活動(dòng)性大，不穩(wěn)定，是化學(xué)反應(yīng)的積極參加者。（2）π鍵不能單獨(dú)存在，總與σ鍵相伴，且當(dāng)雙鍵或叁健化合物（如不飽和烴）參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般首先斷裂π鍵。工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍4、共價(jià)鍵的鍵型σ鍵：原子軌道沿核間聯(lián)線方向以“頭碰頭”圖2.7σ鍵與π鍵形成示意圖工科化學(xué)多媒體課件主講人石建軍圖2.7σ鍵與π鍵形成示意圖工科化學(xué)多媒體

5、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)(bondparameters)（1）鍵長(zhǎng)（bondloength）意義：知道鍵長(zhǎng)和鍵角，可推斷分子的空間形狀。（2）鍵角（bondangle）分子中相鄰兩個(gè)鍵之間的夾角稱為鍵角，通常在60~180之間。（3）鍵能(bondenergy)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，將1mol理想氣態(tài)分子AB解離為氣態(tài)A、B原子時(shí)的鍵解離能D稱為這種鍵的鍵能。對(duì)于多原子分子，其鍵能可取為各鍵能的平均值。工科化學(xué)多媒體課件