【正文】 思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 79 范圍：存在于有機(jī)羧酸、醇、胺、蛋白質(zhì)和某些高分子化合物中；無(wú)機(jī)物中含有氫鍵的有含氧酸、 H2O、 NHHF等分子。 強(qiáng)弱： 氫鍵的強(qiáng)弱和分子間作用力的強(qiáng)弱接近或者稍大，但遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵力。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 80 分子間作用力比較 范德華力：色散力 取向力 誘導(dǎo)力 特點(diǎn) : 無(wú)方向性和飽和性 強(qiáng)弱：通常色散力最強(qiáng)；在少數(shù)強(qiáng)極性分子間，取向力為主；誘導(dǎo)力最小。 分子間氫鍵： 一個(gè)分子的 XH鍵中的 H與另一個(gè)分子中的 Y原子之間形成的氫鍵（ X、 Y包括 O、F、 N等原子）。 特點(diǎn)：有方向性和飽和性 強(qiáng)弱：氫鍵的強(qiáng)弱和分子間作用力的強(qiáng)弱接近或者稍大 ；分子間氫鍵通常使分子間作用力顯著增強(qiáng)。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 81 4 共價(jià)分子間作用力與物性的關(guān)系 （ 1）熔點(diǎn)和沸點(diǎn) ① 共價(jià)分子間作用力越大 ， 相應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn) 、 沸點(diǎn)越高 。 ② 分子間含有氫鍵的物質(zhì) ， 其熔 、 沸點(diǎn)往往高于同類型不含氫鍵的物質(zhì) 。 例如 ， HF、 HCl、 HBr、 HI的沸點(diǎn)分別是 20℃ 、 86℃ 、57℃ 和 36℃ 。 ③不含氫鍵的物質(zhì)，若是同類型分子，則物質(zhì)的摩爾質(zhì)量越大，分子間作用力就越大（主要取決于色散力），相應(yīng)的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高（參見(jiàn)教材表 27）。 （ 2）溶解性 ①物質(zhì)的溶解性一般服從 “ 相似相溶 ” 規(guī)則，即極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑，非極性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑。 ②溶質(zhì)和溶劑的極性差別越小，則它們的互溶性越強(qiáng)。 ③ 常用溶劑 強(qiáng)極性溶劑：水 、 強(qiáng)極性有機(jī)溶劑如乙醇 （ 酒精 ） 、 丙酮和低分子量的羧酸 。 這些有機(jī)物既含有極性基團(tuán) 。 非極性或弱極性溶劑：四氯化碳 、三氯甲烷 （ 氯仿 ） 、 苯 、 甲苯等 ， 這種溶劑主要用于溶解油類物質(zhì) （ 如機(jī)油 、 潤(rùn)滑油等 ） 。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 82 晶體結(jié)構(gòu) 固體物質(zhì)可以分為 晶體 和 非晶體 兩類。晶體中物質(zhì)微粒 (分子、原子或離子 )在空間 按一定的周期性和對(duì)稱性排列 。 排列組成的幾何形狀叫 晶格 ，晶格中排列著微粒的點(diǎn)叫 格點(diǎn) 。按格點(diǎn)上微粒間結(jié)合力的特點(diǎn)，把晶體分為 基本類型晶體和過(guò)渡型晶體 兩種。在基本類型晶體中，格點(diǎn)上微粒間靠一種力結(jié)合；在過(guò)渡型晶體中，格點(diǎn)上微粒間有兩種或兩種以上的結(jié)合力。 晶體的特點(diǎn) 具有一定的幾何外形 具有固定的熔點(diǎn) 各向異性 圖 220 晶體的各向異性 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 83 晶體的基本類型 晶體的分類 根據(jù)晶體點(diǎn)陣點(diǎn)上粒子間的相互作用力，可以分為： ? 離子晶體 點(diǎn)陣點(diǎn)上的物質(zhì)微粒是正、負(fù)離子，粒子之間作用力是離子鍵力。 ? 原子晶體 點(diǎn)陣點(diǎn)上的物質(zhì)微粒是原子，微粒之間的作用力是共價(jià)鍵。 ? 金屬晶體 點(diǎn)陣點(diǎn)上的物質(zhì)微粒是金屬離子，微粒之間作用力是金屬鍵。 ? 分子晶體 點(diǎn)陣點(diǎn)上的物質(zhì)微粒是分子，微粒之間作用力是分子間力。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 84 1. 離子晶體 負(fù)離子的半徑比正離子的半徑大得多，負(fù)離子采取緊密堆積，而較小的正離子則填充在負(fù)離子形成的孔穴內(nèi) 。 離子晶體的特點(diǎn) 熔點(diǎn)高，硬度大，質(zhì)脆，延展性差。熔融狀態(tài)可導(dǎo)電。 離子晶體的熔點(diǎn)、硬度等性質(zhì)可以相差很大，主要 與 晶格能有關(guān) 。 鈉原子 氯原子 圖 221 NaCl晶體 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 85 離子晶體的性質(zhì) 晶體的晶格能 ，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由氣態(tài)正、負(fù)離子形成單位物質(zhì)的量的離子晶體所釋放的能量稱為晶體的晶格能。 離子晶體晶格能與離子電荷和離子半徑有關(guān)。 LZZErr++181。+晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定。熔點(diǎn)和硬度就相應(yīng)較高。 例： 試判斷 Na的鹵化物的熔點(diǎn)高低 。 答 ： 離子 F、 Cl、 Br、 I 的電荷數(shù)相同，離子半徑從氟到碘增加，因此晶格能下降，熔點(diǎn)依次降低 NaF： 996℃ ； NaCl： 801 ℃ ； NaBr： 755 ℃ ； NaI： 661 ℃ 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 86 2. 原子晶體 原子晶體中粒子的空間排列取決于共價(jià)鍵的方向和數(shù)量，如金剛石晶體， C原子采取 sp3雜化。 原子晶體的特點(diǎn) 一般具有低配位、硬度高，強(qiáng)度大與熔點(diǎn)高等特點(diǎn)。 除金剛石外， SiC， SiO2等都是原子晶體。 圖 222 金剛石晶體的結(jié)構(gòu) 圖 223 方石英（ SiO2 ）晶體結(jié)構(gòu) 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 87 3. 金屬晶體 金屬晶體中 , 金屬離子緊密堆積，依靠自由電子對(duì)金屬離子的引力結(jié)合。由于自由電子可以在整個(gè)金屬晶體的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因此，金屬晶體又具有獨(dú)特的性質(zhì)： 展延性 金屬離子之間可以錯(cuò)位移動(dòng)。 導(dǎo)電導(dǎo)熱性 在外電場(chǎng)存在下，金屬中的自由電子可以定向移動(dòng)而導(dǎo)電或?qū)帷? 金屬晶體的硬度、強(qiáng)度、熔點(diǎn)等相差很大 具有高的價(jià)電子 /半徑比的金屬一般具有高的溶點(diǎn)、強(qiáng)度和硬度，如鎢，反之，則熔點(diǎn)、硬度和強(qiáng)度都很低，如堿金屬、堿土金屬 (Be除外 )以及 Hg和 p區(qū)金屬。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 88 對(duì)于不同的金屬 ， 金屬鍵的強(qiáng)弱存在較大的差別 ， 這與金屬的原子半徑 、 核對(duì)外層電子的作用力以及原子中參與成鍵的未成對(duì)的 d電子數(shù)的多少有關(guān) 。 ? 每一周期開(kāi)始的堿金屬 ， 其原子半徑是同周期中最大的 ， 價(jià)電子數(shù)又最少 ， 核電荷是同周期中最少的 ， 對(duì)外層電子的作用力較小 ， 金屬鍵較弱 ， 故熔點(diǎn)較低 。 除鋰外 ，鈉 、 鉀 、 銣 、 銫的熔點(diǎn)都在 100℃ 以下 。 它們的硬度 、 密度也都較小 。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 89 ? 從第 ⅡА 的堿土金屬開(kāi)始向右進(jìn)入 d區(qū)的副族金屬 ，由于原子半徑逐漸減小 ， 參與成鍵的價(jià)電子數(shù)增多 （ d區(qū)元素的次外層 d電子也可作為價(jià)電子 ） 以及原子核對(duì)外層電子的作用力逐漸增強(qiáng) ， 金屬鍵也增強(qiáng) ， 熔點(diǎn) 、沸點(diǎn)逐漸升高 。 ? 第 ⅥΒ 元素 ， 原子未成對(duì)電子數(shù)目 （ 包括最外層的 s電子和次外層的 d電子 ） 最多 ， 都可參與成鍵 ， 又由于原子半徑較小 ， 所以這些金屬單質(zhì)的熔點(diǎn) 、 沸點(diǎn)最高 。 ? 第 ⅥΒ 以后 ， 參與成鍵的未成對(duì) d電子數(shù)又逐漸減少 ， 因而金屬的熔點(diǎn) 、 沸點(diǎn)又逐漸降低 。 部分 ds區(qū)及 p區(qū)金屬 ， 其晶體類型由金屬晶體向分子晶體過(guò)渡 ， 這些金屬的熔點(diǎn)較低 。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 90 4. 分子晶體 分子晶體中，占據(jù)在 點(diǎn)陣點(diǎn)上的物質(zhì)粒子是分子 。粒子之間的相互作用是 分子間作用力 。因此， 分子晶體的熔點(diǎn)、硬度和強(qiáng)度都很差 ，如干冰、冰等晶體。許多分子晶體還具有揮發(fā)性。 圖 224 二氧化碳的分子晶體結(jié)構(gòu) 例 ：判斷分子晶體 1） SiF SiCl SiBr SiI4 2） H2O、 H2S、 H2Se、 H2Te 的熔點(diǎn)高低。 解 ：分子晶體的熔點(diǎn)取決于粒子間的相互作用力。 1）的順序：從左到右依次升高。 2）中由于 H2O晶體中粒子間存在氫鍵熔點(diǎn)特高，其它分子晶體的熔點(diǎn)從左到右升高。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 91 過(guò)渡型晶體 有些固體物質(zhì)，粒子與粒子之間存在著不止一種相互作用，如石墨晶體。 C原子通過(guò) sp2雜化形成層狀架構(gòu)，每個(gè) C原子剩余的一個(gè) p軌道互相平行形成大 π 健。 大 π 健中的電子可以在整個(gè)平面內(nèi)離域運(yùn)動(dòng)。因此，石墨具有二維導(dǎo)電性質(zhì)。層與層之間作用力很弱，相當(dāng)于分子間力，因此，石墨硬度小，易滑動(dòng)。 大多數(shù)硅酸鹽中存在著鏈狀或島狀的硅氧四面體晶相。 圖 226 石墨的層狀結(jié)構(gòu) 圖 225硅酸鹽負(fù)離子單鏈結(jié)構(gòu) 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 92 以鏈狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)為例，鏈狀晶體的結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體，每一個(gè)四面體兩個(gè)頂角的氧原子分別與另兩個(gè)四面體的硅原子相連，形成鏈狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽負(fù)離子。其中鏈上的氧原子與相鄰的兩個(gè)硅原子形成兩個(gè)共價(jià)單鍵，不在鏈上的氧原子與一個(gè)硅原子形成一個(gè)共價(jià)單鍵并且接受金屬所失去的電子。 在鏈上，原子間靠較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，鏈與鏈之間靠鏈間金屬正離子的靜電引力結(jié)合，這種力相對(duì)較弱。因此，鏈狀晶體容易沿平行于鏈的方向開(kāi)裂成柱狀或纖維狀。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 93 本章小結(jié) ? 電子運(yùn)動(dòng)的特征 ： 具有顯著的波、粒二象性、量子化，服從微觀統(tǒng)計(jì)性規(guī)律。 ? 原子軌道 ψ與四個(gè)量子數(shù) ： 核外電子有軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)。 ψ與 |ψ|2的角度分布的區(qū)別與用途，四個(gè)量子數(shù)的取值規(guī)律與物理意義。 ? 電子云概念 ： 電子云是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，表示在核外某空間找到電子的概率?？梢杂?|ψ|2表示概率密度。 ? 多電子原子的核外電子排布規(guī)律 ： 遵守泡里原理、能量最低原理和洪德規(guī)則。等價(jià)軌道全充滿或半充滿時(shí)比較穩(wěn)定。核外電子分布或特征電子構(gòu)型與元素在周期表中的位置 (周期、族、區(qū) )密切相關(guān)。 ? 能級(jí)分組與元素電子排布的周期性 ： 將能量相近的能級(jí)分為一組，每一組中電子排布有明顯的周期性，并且使得元素性質(zhì)也呈現(xiàn)相應(yīng)的周期性。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 94 ? 元素性質(zhì)的變化規(guī)律 ： 原子半徑、電離能、最高氧化值及元素電負(fù)性在同一周期中或同一族中都按一定的規(guī)律變化。 ? 化學(xué)鍵的分類和特征 ： 化學(xué)鍵分為離子鍵、金屬鍵和共價(jià)鍵，后者可分為 σ鍵和 π鍵，各有其形成的條件和特征。 ? 價(jià)鍵理論和分子軌道理論 ： 價(jià)鍵理論以兩原子共用一對(duì)電子成鍵為基礎(chǔ)，分子軌道理論將成鍵原子的所有原子軌道和核外電子作為整體來(lái)重新組合。 ?電偶極矩 ： 可用來(lái)判斷分子的極性，空間構(gòu)型對(duì)稱的多原子分子的電偶極矩為 0，為非極性分子。 ? 雜化軌道理論和分子空間構(gòu)型 ： 雜化軌道理論以原子中能量相近的軌道可以混雜成相同數(shù)量的等價(jià)軌道為基礎(chǔ)。雜化軌道理論可以很好地說(shuō)明分子的空間構(gòu)型并解釋分子極性。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 95 ? 分子間作用力的類型 ： 分子間作用力包含范德華力 (取向力、誘導(dǎo)力、色散力 )、氫鍵和疏水作用等。分子間普遍存在范德華力，非極性分子間只存在色散力，色散力隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增大。氫鍵存在于特定分子中。 ? 分子間作用力對(duì)物質(zhì)凝聚態(tài)的影響 ： 分子間作用力越大，物質(zhì)的凝聚程度越大，沸點(diǎn)和熔點(diǎn)等較高。 ? 晶體的分類與特征 ： 晶體按照晶格點(diǎn)陣點(diǎn)上粒子間的相互作用可以分為離子晶體、原子晶體、金屬晶體和分子晶體。過(guò)渡型晶體主要有層狀和鏈狀結(jié)構(gòu)晶體，各有其明顯特征。 制作 :張思敬等 理學(xué)院化學(xué)系 96 ? 晶體的性質(zhì) ： 離子晶體的物理化學(xué)性質(zhì)與晶體的晶格能有很大的關(guān)聯(lián)。分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度都很低。同類型分子晶體隨相對(duì)分子質(zhì)量增大，熔、沸點(diǎn)升高。