普通化学：第7章 分子结构和晶体结构.ppt

第7章 分子结构和晶体结构 7.1 共价键理论 2. 键长 3. 键角 7.4 分子轨道理论 7.5 晶体的结构特征和类型 7.5.2 晶体的类型 7.6 金属晶体 7.6.1 金属晶体的结构 7.7 离子晶体 7.7.1 离子晶体的结构 7.7.2 晶格能 7.7.3 离子极化 7.8 分子晶体 7.8.1 分子的偶极矩和极化率 7.8.2 分子间的吸引作用 7.8.3 氢键 1. 改性共价键理论（电子海模型） 7.6.2 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 (1s带） (2s带） 金属镁能带的重叠 导体 绝缘体 E＞5ev 半导体 E≤3ev 7.7.1 离子晶体的结构 7.7.2 晶格能 7.7.2 离子极化 阴离子：大球，密堆积，形成空隙。 阳离子：小球，填充空隙。 ? 阴阳离子相互接触稳定； ? 配位数大，稳定。 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) (灰球－Zn2+ , 黄球－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) 配位数 构型 0.225 → 0.414 4 ZnS 型 0.414 → 0.732 6 NaCl 型 0.732 → 1.00 8 CsCl 型 半径比规则 定义：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吸收的能量称为晶格能，用U 表示。 U MaXb(s) aMb+(g) + bXa-(g) (g) Cl + (g) Na NaCl(s) - + 例如： 1. Born-Haber循环 K(g) Br (g) U - + KBr(s) + 升华焓 电离能 电子亲和能 则：U =689.1kJ·mol-1 =89.2kJ·mol-1 =418.8kJ·mol-1 =15.5kJ·mol-1 =96.5kJ·mol-1 =-324.7kJ·mol-1 =-689.1kJ·mol-1 =-393.8kJ·mol-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， 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： ① 离子的电荷(晶体类型相同时) ② 离子的半径(晶体类型相同时) ③ 晶体的结构类型（决定A的取值） ④ 离子电子层结构类型（决定n的取值） z↑，U↑ 例：U(NaCl)<U(MgO) R↑，U↓ 例：U(MgO)>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(α)： 1.离子的极化率(α) ① 离子半径 r ： r 愈大， α愈大。 　如α：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+；F－<Cl－<Br－<I－ ② 负离子极化率大于正离子的极化率。 ③ 离子电荷：正离子电荷少的极化率大。 如：α(Na+) >α(Mg2+) ④ 离子电荷：负离子电荷多的极化率大。 如：α(S2－) >α(Cl－) ⑤ 离子的电子层构型:(18+2)e-,18e-> 9－17e->8e- 如：α(Cd2+) >α(Ca2+)； α(Cu+) >α(Na+) r/pm 97 99 96 95 一般规律： 2.离子极化力(f ) ①离子半径 r ：r 小者，极化力大。 ②离子电荷：电荷多者，极化力大。 ③离子的外层电子构型： f ：(18+2)e-,18e-