【正文】 的相互作用？可能是什么？ 非極性分子的極化率！ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 84 4 氫鍵 氫鍵 電負(fù)性很大的原子 X（ F、 O、 N）與 H原子成鍵時，由于 X吸引電子的能力很強(qiáng)，使氫原子帶有較多正電荷，它與另一個電負(fù)性大且半徑又小的原子 Y （ F、 O、 N）形成氫鍵： X—HY 氫鍵具有方向性和飽和性。 氫鍵可以是分子間的也可以是分子內(nèi)的。 X 120176。 Y Y Y Y Y Y 圖 氫鍵的方向性和飽和性 首頁 上一頁 下一頁 末頁 85 5 分子間力和氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響 熔點和沸點 分子間氫鍵使物質(zhì)的熔點和沸點大幅升高，無氫鍵時，同類單質(zhì)和化合物的熔點和沸點隨分子摩爾質(zhì)量的增加而升高。 (為什么？ ) 溶解性 溶劑與溶質(zhì)間的氫鍵或分子間作用力大于溶質(zhì)之間的作用力，或溶質(zhì)與溶劑之間有相似的結(jié)構(gòu)、極性等，有利于溶質(zhì)的溶解，即相似相溶原理。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 86 分子間作用力的應(yīng)用示例 例 ： 鹵素單質(zhì)和鹵化氫的沸點 (176。 C)如下：說明理由。 鹵素單質(zhì)： F2： ； Cl2： ； Br2： ； I2： 。 鹵化氫： HF： ； HCl： ； HBr： 67； HI： 35 解 ： 鹵素單質(zhì)的分子間力是色散力，從大到小的順序為： I2, Br2, Cl2, F2，因此沸點從高到低的順序也是 I2, Br2, Cl2, F2， 鹵化氫是極性分子，除色散力外還有取向力和誘導(dǎo)力，但色散力是主要的。范德華力從高到低的順序應(yīng)是 HI, HBr, HCl, HF，但由于 HF中存在氫鍵，因此 HF的沸點意外地高。 圖 氫鍵對氫化物沸點的影響 首頁 上一頁 下一頁 末頁 87 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 )按一定的周期性和對稱性排列 。 晶體的特點 具有一定的幾何外形 具有固定的熔點 各向異性 圖 晶體的各向異性 首頁 上一頁 下一頁 末頁 88 晶體的基本類型 晶體的分類 根據(jù)晶體點陣點上粒子間的相互作用力，可以分為： ? 離子晶體 點陣點上的物質(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 點陣點上的物質(zhì)微粒是原子，微粒之間的作用力是共價鍵 ， ? 金屬晶體 點陣點上的物質(zhì)微粒是金屬離子，微粒之間作用力是金屬鍵 ， ? 分子晶體 點陣點上的物質(zhì)微粒是分子，微粒之間作用力是分子間力 ， 首頁 上一頁 下一頁 末頁 89 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 熔點高，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、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 NaCl晶體 首頁 上一頁 下一頁 末頁 90 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)。 ???????rrZZEL晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定。熔點和硬度就相應(yīng)較高。 例 試判斷 Na的鹵化物的熔點高低 。 解： 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，熔點依次降低 NaF： 996℃ ； NaCl： 801 ℃ ； NaBr： 755 ℃ ； NaI： 661 ℃ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 91 2 原子晶體 原子晶體中粒子的空間排列取決于共價鍵的方向和數(shù)量，如金剛石晶體， C原子采取 sp3雜化。 原子晶體的特點 一般具有低配位、硬度高，強(qiáng)度大與熔點高等特點。 除金剛石外， SiC， SiO2， Si3N4， BN， AlN等都是原子晶體。 圖 金剛石晶體的結(jié)構(gòu) 圖 SiO2晶體的結(jié)構(gòu) 首頁 上一頁 下一頁 末頁 92 3 金屬晶體 金屬晶體中 , 金屬離子緊密堆積，依靠自由電子對金屬離子的引力結(jié)合。由于自由電子可以在整個金屬晶體的范圍內(nèi)運動，因此，金屬晶體又具有獨特的性質(zhì)： 展延性 金屬離子之間可以錯位移動。 導(dǎo)電導(dǎo)熱性 在外電場存在下，金屬中的自由電子可以定向移動而導(dǎo)電或?qū)帷? 金屬晶體的硬度、強(qiáng)度、熔點等相差很大 具有高的價電子 /半徑比的金屬一般具有高的熔點、強(qiáng)度和硬度，如鎢，反之，則熔點、硬度和強(qiáng)度都很低，如堿金屬和堿土金屬 (Be除外 )。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 93 4 分子晶體 分子晶體中，占據(jù)在 點陣點上的物質(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、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 CO2分子晶體 例 513：判斷分子晶體 1）： SiF SiCl SiBr SiI4 2）： H2O、 H2S、 H2Se、 H2Te 的熔點高低。 解 ：分子晶體的熔點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特高，其它分子晶體的熔點從左到右升高。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 94 過渡型晶體 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 sp2雜化形成層狀架構(gòu)，每個 C原子剩余的一個 p軌道互相平行形成大 π健。 大 π健中的電子可以在整個平面內(nèi)離域運動。因此，石墨具有二維導(dǎo)電性質(zhì)。由于石墨在層平面上可以錯位滑動，因此具有片狀解理的特性。 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 石墨的層狀結(jié)構(gòu) 圖 硅氧四面體鏈 首頁 上一頁 下一頁 末頁 95 晶體缺陷與非整比化合物 點缺陷 ——晶體的某些點陣點未被原應(yīng)占有的粒子所占有或非點陣點上被物質(zhì)粒子所占領(lǐng)。 圖 晶體中的點缺陷 面缺陷 ——線缺陷在平行位置上的擴(kuò)展就形成面缺陷 體缺陷 ——在晶體結(jié)構(gòu)中存在著空洞或包裹了雜質(zhì)。 線缺陷 ——出現(xiàn)線狀位置的短缺或錯亂。 圖 晶體中的線缺陷 思考 ： 人們一般都想獲得高純度的晶體，如作為半導(dǎo)體材料的單晶硅。但晶體中的雜質(zhì)是否都是有害的？ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 96 非整比化合物及其應(yīng)用 也稱為非計量式化合物。當(dāng)晶體中存在大量缺陷或大量雜質(zhì)時，就形成非整比化合物 。如 MgSO4晶體中， 20%的 Mg用 Ca取代后，就得到 Mg 。 非整比化合物可以改變物質(zhì)的性質(zhì)。應(yīng)用實例： ? 催化領(lǐng)域 ：例如純的 V2O5導(dǎo)致烴類完全氧化（產(chǎn)物為CO2），因此需要在其中摻雜 P、 Mo等“雜質(zhì)”才能使烴類催化氧化成二烯、醛、酮或羧酸等重要化工原料。 ? 材料領(lǐng)域 ：無機(jī)材料中摻雜稀土等可以有效地改變材料的電、磁、光學(xué)等性能。如 YBa2Cu3O7δ， 就是在 1987年發(fā)現(xiàn)的一種高溫超導(dǎo)材料。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 97 本章小結(jié) ? 電子運動的特征 ：具有顯著的波、粒二象性、量子化，服從微觀統(tǒng)計性規(guī)律。 ? 原子軌道 ψ與四個量子數(shù) ：核外電子有軌道運動和自旋運動。 ψ與 |ψ|2的 角度分布的區(qū)別與用途，四個量子數(shù)的取值規(guī)律與物理意義。 ? 電子云概念 ：電子云是一個統(tǒng)計概念，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。等價軌道全充滿或半充滿時比較穩(wěn)定。 ? 能級分組與元素電子排布的周期性 ：將能量相近的能級分為一組，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。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 98 本章小結(jié) (續(xù) 1) ? 元素性質(zhì)的變化規(guī)律 ：原子半徑、電離能、最高氧化值以及元素電負(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、金屬鍵和共價鍵，后者可分為 σ鍵和 π鍵，各有其形成的條件和特征。 ? 價鍵理論和分子軌道理論 ：價鍵理論以兩原子共用一對電子成鍵為基礎(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重新組合。 ?電偶極矩 ：可用來判斷分子的極性，空間構(gòu)型對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)量的等價軌道為基礎(chǔ)。雜化軌道理論可以很好地說明分子的空間構(gòu)型并解釋分子極性。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 99 本章小結(jié) (續(xù) 2) ? 分子間作用力的類型 ：分子間作用力包含取向力、誘導(dǎo)力、色散力、氫鍵和疏水作用等。取向力和誘導(dǎo)力存在于極性分子中，氫鍵存在于特定分子中，色散力存在于所有分子中。 ? 分子間作用力對物質(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，沸點和熔點等較高。 ? 晶體的分類與特征 ：晶體按照晶格點陣點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。 ? 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、沸點、硬度都很低。同類型分子晶體隨相對分子質(zhì)量增大，熔、沸點升高。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 100 本章學(xué)習(xí)要求 1 了解原子核外電子運動的基本特征，明確量子數(shù)的取值規(guī)律，了解原子軌道和電子云的空間分布。 2 掌握核外電子排布的一般規(guī)律及其與元素周期表的關(guān)系。 3 了解化學(xué)鍵的本質(zhì)及鍵參數(shù)的意義。 4 了解雜化軌道理論的要點，能應(yīng)用該理論判斷常見分子的空間構(gòu)型、極性等。 5 了解分子間作用力以及晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)系。