第十章 固体结构
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第九章 固体材料的电子结构与物理性能页数:171
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大连理工大学《无机化学》自测练习题
大连理工大学《无机化学》自测练习题第十章:固体结构一、判断1、固体物质可以分为晶体和非晶体两类。
............................................................（√）2、仅依据离子晶体中正负离子半径的相对大小即可决定晶体的晶格类型。
. ............................. ............................. ............................. ................................ （×）3、自然界存在的晶体或人工制备的晶体中，所有粒子都是按照一定规律有序排列的，没有任何缺陷。
............................. ............................. ..................................（×）4、在常温常压下，原子晶体物质的聚集状态只可能是固体................................（√）5、某物质可生成两种或两种以上的晶体，这种现象叫做类质多晶现象。
........（×）1、√2、×3、×4、√5、×二、单选题1、下列物质的晶体结构中既有共价键又有大p键和分子间力的是....................（C）(A) 金刚砂；(B) 碘；(C) 石墨；(D) 石英。
2、氯化钠晶体的结构为.... ............................. ......................................................（B）(A) 四面体；(B) 立方体；(C) 八面体；(D) 单斜体。
3、下列各组离子中极化力由大到小的顺序正确的是. .........................................（B）(A) Si4+ > Mg2+ > Al3+ > Na+；(B) Si4+ > Al3+ > Mg2+ > Na+；(C) Si4+ > Na+ > Mg2+ > Al3+；(D) Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+。
固体结构
第十章固体结构1、下列物质中，熔点最低的是（）。
（A）NaCl （B）KBr （C）KCl （D）MgO 2、下列离子中，极化率最大的是（）。
（A）Na＋（B）Rb＋（C）I－（D）Cl－3、下列物质中，离子极化作用最大的是（）。
（A）MgCl2（B）NaCl （C）AlCl3（D）SiCl44、下列物质中，熔点最高的是（）。
（A）NaCl （B）MgO （C）CaO （D）KCl 5、下列离子半径最小的是（）。
（A）O2－（B）F－（C）Mg2＋（D）Al3＋6、下列离子半径最大的是（）。
（A）Mg2＋（B）Ca2＋（C）Sr2＋（D）Ba2＋7、在CsCl型晶体中，正、负离子的配位比为（）。
（A）8：8 （B）6：6 （C）4：4 （D）12：12 8、在NaCl型晶体中，正、负离子的配位比为（）。
（A）8：8 （B）6：6 （C）4：4 （D）12：12 9、在ZnS型晶体中，正、负离子的配位比为（）。
（A）8：8 （B）6：6 （C）4：4 （D）12：12 10、下列物质的晶体中，属于原子晶体的是（）。
（A）S8（B）Ga （C）Si （D）GaO11、下列离子中，极化力最大的是（）。
（A）Cu＋（B）Rb＋（C）Ba2＋（D）Sr2＋12、下列晶体熔化时，需要破坏共价键的是（）。
（A）SiO2（B）HF （C）KF （D）Pb 13、下列离子中，极化率最大的是（）。
（A）K＋（B）Rb＋（C）Br－（D）I－14、下列氯化物熔点高低次序中错误的是（）。
（A）LiCl＜NaCl （B）BeCl2＞MgCl2（C）KCl＞RbCl （D）ZnCl2＜BaCl215、下列沸点高低顺序正确的是（）。
（A）HI＞HBr＞HCl＞HF（B）H2Te＞H2Se＞H2S＞H2O（C）NH3＞SbH3＞AsH3＞PH3（D）CH3＞GeH4＞SiH416、石墨晶体中，层与层间的结合力是（）。
（A）金属键（B）共价键（C）离子键（D）分子间力17、下列离子晶体中晶格能最大的是（）。
[课件]第十章 固体结构PPT
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2018/12/2 3
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
（1） 晶胞的大小与形状
由晶胞参数a，b，c， α，β，γ表示， a，b，c 为 z c β a x
2018/12/2 4
六面体边长， α，β，γ 分
别是bc ，ca , ab 所组成的
α
O
b
夹角。
γ
y
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
属键的强弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、
电子层结构等其它许多因素有关，很复杂。
2018/12/2 10
第三章
晶体结构
§3.4 金属晶体
可以用原子化焓衡量金属键的强度。
原子化焓：指1 mol金属完全气化成互相远离的气
态原子吸收的能量。金属原子化焓小时，其熔点 低，质地软； 反之，则熔点高， 硬度大。 例如 原子化焓 m.p. Na 108.4 kJ∙mol－1 97.5℃ Al 326.4 kJ∙mol－1 660 ℃
第十章 固体 结构
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论
1. 晶体结构的特征 晶体和非晶体是按照粒子在固体状态中 排列的特性不同划分的。 由原子、离子或分子（质点）在空间按一定 规律周期性重复排列所构成的固体物质叫晶体。 晶体的特征：（1）具有规则的多面体几何外形 （2）呈现各向异性：许多物理性质在晶 体的不同方向测定，其值是不同的。 （3）具有固定的熔点
2018/12/2
11
第十章
固体结构Biblioteka §10.2 金属晶体2. 金属晶体的堆积模型 把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原 子在三维空间堆积构建而成的模型叫做金属晶体
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
（1） 晶胞的大小与形状
由晶胞参数a，b，c， α，β，γ表示， a，b，c 为 z c β a x
2018/12/2 4
六面体边长， α，β，γ 分
别是bc ，ca , ab 所组成的
α
O
b
夹角。
γ
y
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
属键的强弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、
电子层结构等其它许多因素有关，很复杂。
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第三章
晶体结构
§3.4 金属晶体
可以用原子化焓衡量金属键的强度。
原子化焓：指1 mol金属完全气化成互相远离的气
态原子吸收的能量。金属原子化焓小时，其熔点 低，质地软； 反之，则熔点高， 硬度大。 例如 原子化焓 m.p. Na 108.4 kJ∙mol－1 97.5℃ Al 326.4 kJ∙mol－1 660 ℃
第十章 固体 结构
第十章
固体结构
§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论
1. 晶体结构的特征 晶体和非晶体是按照粒子在固体状态中 排列的特性不同划分的。 由原子、离子或分子（质点）在空间按一定 规律周期性重复排列所构成的固体物质叫晶体。 晶体的特征：（1）具有规则的多面体几何外形 （2）呈现各向异性：许多物理性质在晶 体的不同方向测定，其值是不同的。 （3）具有固定的熔点
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第十章
固体结构Biblioteka §10.2 金属晶体2. 金属晶体的堆积模型 把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原 子在三维空间堆积构建而成的模型叫做金属晶体
晶格能计算方法
③ Капусинский 半经验公式
④ 如果不知道离子晶体的类型，可用 Капусинский（卡普斯钦斯基）半经验公式计算晶
格能的近似值：
å U
= 1.202 ´105
r+
z1 z2 + r-
æ ç è
1
-
34.5 r+ + r-
ö5 ÷ ø
kJ∙mol－1
式中：r+和 r的单位为 pm。
（4）离子极化
离子处于电场中会发生变形，产生诱导偶极，这种过程称为离子极化。
在离子晶体中，正负离子之间能产生计划作用，导致电子云重叠，从而使离子键具有一
定成分的共价成分。
离子极化作用的大小取决于离子的极化力和变形性。一般说来，电荷多，半径小的正离
子极化力大，易使负离子变形。 变形性是用极化力来量度的。通常，半径大的负离子具有较大的极化率，容易变形。在
氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。 氢键的存在影响物质的性质，如沸点、熔点、密度、粘度等。 分子间形成氢键使沸点和熔点升高，使冰的密度比水的小，使某些溶液的粘度增大。分 子内氢键的生成使沸点和熔点降低，不会使溶液的密度和粘度增大
考虑离子极化时，一般主要考虑正离子对付离子的极化作用。
具有 18 电子构型的正离子（如 Ag+,Zn2等），不但极化力大，其变型性也较大，易被负 离子极化。
正负离子相互极化，导致电子云产生较大程度的变形与重叠，使离子键向共价键过渡。
在离子晶体中，离子极化会造成键型和晶体类型的改变，相应的物质的性质（如溶解度、 熔点、颜色等）也会发生变化。例如，AgF 为离子型化合物，易溶于水，而 AgCl,AgBr,AgI 则 又与离子极化而难溶于水。又如 AgCl,AgBr,AgI 的颜色也因离子极化作用的增强而依次加深。
化学课后答案
12. 讨论下列物质的键型有何不同。
81
（1） Cl2 （2） HCl （3） AgI （4） NaF
答：（1） Cl2 —非极性共价键；
（2） HCl —极性共价键；
（3） AgI —离子键过渡为共价键； （4） NaF —离子键
13．指出下列各固态物质中分子间作用力的类型。
（1） Xe （2） P4 （3） H 2O （4） NO （5） BF3 （6） C2 H 6 （7） H 2S 解：Xe ，P4 ，BF3 ，C2 H 6 均为非极性分子，分子间只存在色散力； NO ， H 2S 为极性分子，分子间存在色散力、取向力和诱导力； H 2O 为极性分子，同时分子中的 O 的电负性较大，故 H 2O 分子间 除存在色散力、取向力、诱导力以外，还存在氢键作用。
8. 列出下列两组物质熔点由高到低的次序。
(1) NaF
NaCl
NaBr
NaI
(2) BaO
SrO
CaO
MgO
解：上述两组物质均为典型离子化合物，可根据晶格能
U ∝ Z+ Z− 大小来判断其熔点由高到低的顺序如下： R0
（1） NaF ＞ NaCl ＞ NaBr ＞ NaI （2） MgO ＞ CaO ＞ SrO ＞ BaO
高。有些非金属单质（如碳、硅、硼等）为原子晶体，其熔点比较高。
BN 中 N 与 B 的电负性相差不大，两元素间为共价键，其熔点很高，为 原子晶体。BBr3 为分子晶体，其熔点较低，。
2．根据晶胞参数，判断下列物质各属于何种晶系？
化合物 a/nm b/nm c/nm α β γ 晶系
Sb
6.23 6.23 6.23 57D5′ 57D5′ 57D5′ 三方晶系
81
（1） Cl2 （2） HCl （3） AgI （4） NaF
答：（1） Cl2 —非极性共价键；
（2） HCl —极性共价键；
（3） AgI —离子键过渡为共价键； （4） NaF —离子键
13．指出下列各固态物质中分子间作用力的类型。
（1） Xe （2） P4 （3） H 2O （4） NO （5） BF3 （6） C2 H 6 （7） H 2S 解：Xe ，P4 ，BF3 ，C2 H 6 均为非极性分子，分子间只存在色散力； NO ， H 2S 为极性分子，分子间存在色散力、取向力和诱导力； H 2O 为极性分子，同时分子中的 O 的电负性较大，故 H 2O 分子间 除存在色散力、取向力、诱导力以外，还存在氢键作用。
8. 列出下列两组物质熔点由高到低的次序。
(1) NaF
NaCl
NaBr
NaI
(2) BaO
SrO
CaO
MgO
解：上述两组物质均为典型离子化合物，可根据晶格能
U ∝ Z+ Z− 大小来判断其熔点由高到低的顺序如下： R0
（1） NaF ＞ NaCl ＞ NaBr ＞ NaI （2） MgO ＞ CaO ＞ SrO ＞ BaO
高。有些非金属单质（如碳、硅、硼等）为原子晶体，其熔点比较高。
BN 中 N 与 B 的电负性相差不大，两元素间为共价键，其熔点很高，为 原子晶体。BBr3 为分子晶体，其熔点较低，。
2．根据晶胞参数，判断下列物质各属于何种晶系？
化合物 a/nm b/nm c/nm α β γ 晶系
Sb
6.23 6.23 6.23 57D5′ 57D5′ 57D5′ 三方晶系
固体结构
பைடு நூலகம்
3.离子的极化力 影响因素：离子的电荷，离子的半径，离子的外层电子构型 4.离子的变形性 影响因素：离子电荷，离子的半径，离子的外层电子构型 5.附加极化力： 一些18电子或者18+2电子构型的阳离子，他们的极化和变形性都很强， 当它们对阴离子产生极化作用的时候，本身也会被阴离子所极化，阴 阳离子相互极化的结果，使彼此变形性增大，诱导偶极增大，相邻异 极电荷更加集中，导致彼此的极化力都进一步加强，这种因相互极化 而增大的极化能力，称为附加极化力. 6.离子极化对物质结构和性质的影响 （1）.键型过度：离子极化的结果，使正负离子之间产生了额外的吸引 力，甚至有可能使两个离子的轨道或者电子云产生变形而导致轨道的 相互重叠，致使离子间距离减小，键的离子性降低而共价键增强，离 子相互极化越强，就有可能由离子键过度到共价键。 （2）. 性质的改变： a.溶解度的变化 b.化合物颜色的变化 c.晶体的熔点
第十章 固体结构
10.1晶体结构类型 10.1.1晶体结构的特征与晶体理论 1. 晶体理论的基本概念： a. 晶格：组成晶体的微粒在空间作用下有规则的排列，如果把这些微粒 抽象成几何点，那样这些几何点就具有一定的几何形状。我们把从晶体 中抽象出来的几何图形称为点阵。 b. 晶胞：晶胞是包括晶格点上的微粒在内的平行六面体。它的晶体的最 小重复单位，通过晶胞在空间平行并无隙地堆砌而成晶体。 10.1.2晶体缺陷 非晶体 1.晶体缺陷： a.定义：晶体中一切偏离理想的晶格结构都称为晶体的缺陷 b.种类：本征缺陷和杂质缺陷 2.非晶体 10.1.3晶体类型 简介金属晶体，离子晶体，分子晶体和原子晶体
10.4.2氢键 1.定义：是指氢原子与电负性的较大的某原子以极性共价键结合时，还能 吸引另外一个电负性较大，而且半径较小的某原子，也可不同的孤对 电子所形成的分子间或者离子间的键 2.特征 (1).氢键的键能比化学键的键能要弱的多，与分子间力有相同的数量级 (2).氢键具有饱和性和方向性。 3.种类： (1).分子间氢键 (2).分子内氢键 硝酸的熔点和沸点较低，酸性较强，都与分子内氢键有关 4.实质：氢键是一种静电吸引作用 5.氢键与分子间力的区别与联系 (1).区别：氢键有方向性和饱和性，而分子键无方向性和饱和性，而且氢 键可以存在分子之间 (2).联系：都是一种静电吸引作用；分子间作用与氢键的键能具有相同的 数量级。
3.离子的极化力 影响因素：离子的电荷，离子的半径，离子的外层电子构型 4.离子的变形性 影响因素：离子电荷，离子的半径，离子的外层电子构型 5.附加极化力： 一些18电子或者18+2电子构型的阳离子，他们的极化和变形性都很强， 当它们对阴离子产生极化作用的时候，本身也会被阴离子所极化，阴 阳离子相互极化的结果，使彼此变形性增大，诱导偶极增大，相邻异 极电荷更加集中，导致彼此的极化力都进一步加强，这种因相互极化 而增大的极化能力，称为附加极化力. 6.离子极化对物质结构和性质的影响 （1）.键型过度：离子极化的结果，使正负离子之间产生了额外的吸引 力，甚至有可能使两个离子的轨道或者电子云产生变形而导致轨道的 相互重叠，致使离子间距离减小，键的离子性降低而共价键增强，离 子相互极化越强，就有可能由离子键过度到共价键。 （2）. 性质的改变： a.溶解度的变化 b.化合物颜色的变化 c.晶体的熔点
第十章 固体结构
10.1晶体结构类型 10.1.1晶体结构的特征与晶体理论 1. 晶体理论的基本概念： a. 晶格：组成晶体的微粒在空间作用下有规则的排列，如果把这些微粒 抽象成几何点，那样这些几何点就具有一定的几何形状。我们把从晶体 中抽象出来的几何图形称为点阵。 b. 晶胞：晶胞是包括晶格点上的微粒在内的平行六面体。它的晶体的最 小重复单位，通过晶胞在空间平行并无隙地堆砌而成晶体。 10.1.2晶体缺陷 非晶体 1.晶体缺陷： a.定义：晶体中一切偏离理想的晶格结构都称为晶体的缺陷 b.种类：本征缺陷和杂质缺陷 2.非晶体 10.1.3晶体类型 简介金属晶体，离子晶体，分子晶体和原子晶体
10.4.2氢键 1.定义：是指氢原子与电负性的较大的某原子以极性共价键结合时，还能 吸引另外一个电负性较大，而且半径较小的某原子，也可不同的孤对 电子所形成的分子间或者离子间的键 2.特征 (1).氢键的键能比化学键的键能要弱的多，与分子间力有相同的数量级 (2).氢键具有饱和性和方向性。 3.种类： (1).分子间氢键 (2).分子内氢键 硝酸的熔点和沸点较低，酸性较强，都与分子内氢键有关 4.实质：氢键是一种静电吸引作用 5.氢键与分子间力的区别与联系 (1).区别：氢键有方向性和饱和性，而分子键无方向性和饱和性，而且氢 键可以存在分子之间 (2).联系：都是一种静电吸引作用；分子间作用与氢键的键能具有相同的 数量级。
第十章 固体结构
a=b=c a=b=c a = b≠c a = b≠c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
α=β=γ= 900 α=β=γ≠900 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ= 1200 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ≠ 900 α≠β≠γ≠ 900
NaCl
Al2O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4·5H2O
第十章 固体结构
§10.1 §10.2 §10.3 §10.4 §10.5
晶体结构和类型 金属晶体 离子晶体 分子晶体 层状晶体
§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 10.1.2★ 晶体缺陷 非晶体 10.1.3 球的密堆积 10.1.4 晶体类型
气态
物
液态
质
固态
的
液Байду номын сангаас态
好
Cr, K
原子晶体 原子 共价键 高
大
差 SiO 2
离子晶体 离子 离子键
高
大
好 NaCl
分子晶体
分子
分子间 力
低
小
差 干冰
混合键型晶体（过渡型晶体）
晶格类型 例
占据结点的质点
金属晶体 Na, Fe 金属原子、阳离子
（不含自由电子）
离子晶体 NaCl, CaF2 阴离子、阳离子 原子晶体 金刚石,Si,SiC 原子
按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。 例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心
立方三种型式。
晶格（几何概念） ——指组成晶体的质点，（原子、分 子、离子、原子团等）在空间作有规 则的周期性排列所组成的格子。
结点 ——即晶格结构中固定的点。
材料科学基础-固体的结构
第二章
固体结构（Solid Structure）
第一节 晶体学基础
（Basis Fundamentals of crystallography） 固体物质按组成原子或分子排列特点分为： 晶体：原子或离子、分子在三维空间呈周期性、规则排列的固体。 非晶体：原子或离子分子呈无规则排列的固体。 晶体不同于非晶体的两大特点：固定的熔点，各向异性。
②已知两个晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]，求出由其确定的晶面 (hkl)。
h : k : l (v1w2 v2 w1 ) : ( w1u2 w2u1 ) : (u1v2 u2v1 )
③判断空间两个晶向或两个晶面是否相互垂直。 ④判断某一晶向是否在某一晶面上(或平行于该晶面)。 ⑤已知晶带轴，判断哪些晶面属于该晶带。
30
第二章
固体结构
3）三轴与四轴坐标系确定的晶面指数和晶向指数转换： ①晶面指数转换 由(hkl)转为(hkil)，加上一个指数i＝-(h+k)。
由(hkil)转换为(hkl)，去掉指数i 。
②晶向指数转换 由(U V W）转换为(uvtw)
U＝u-t V＝v-t 由(uvtw)转换为 (U V W）
例如:
(110) [110]
(111) [111]
24
第二章
固体结构
3、六方晶系的晶面指数和晶向指数 六方晶系的晶面指数和晶向指数也可用三轴坐标确定。通常取a1, a2, c为晶轴，a1和a2之间的夹角为120，c轴与a1和a2垂直。 用三轴坐标系标定六方晶系的晶面指数和晶向指数时，对于同一 晶面族的晶面或同一晶向族的晶向，其指数不类同，从它们的晶面指 数上反映不出六个晶面的等价关系。 如六个柱面分别为： (100), (010), ( 110), ( 100), (010), (110)
固体结构（Solid Structure）
第一节 晶体学基础
（Basis Fundamentals of crystallography） 固体物质按组成原子或分子排列特点分为： 晶体：原子或离子、分子在三维空间呈周期性、规则排列的固体。 非晶体：原子或离子分子呈无规则排列的固体。 晶体不同于非晶体的两大特点：固定的熔点，各向异性。
②已知两个晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]，求出由其确定的晶面 (hkl)。
h : k : l (v1w2 v2 w1 ) : ( w1u2 w2u1 ) : (u1v2 u2v1 )
③判断空间两个晶向或两个晶面是否相互垂直。 ④判断某一晶向是否在某一晶面上(或平行于该晶面)。 ⑤已知晶带轴，判断哪些晶面属于该晶带。
30
第二章
固体结构
3）三轴与四轴坐标系确定的晶面指数和晶向指数转换： ①晶面指数转换 由(hkl)转为(hkil)，加上一个指数i＝-(h+k)。
由(hkil)转换为(hkl)，去掉指数i 。
②晶向指数转换 由(U V W）转换为(uvtw)
U＝u-t V＝v-t 由(uvtw)转换为 (U V W）
例如:
(110) [110]
(111) [111]
24
第二章
固体结构
3、六方晶系的晶面指数和晶向指数 六方晶系的晶面指数和晶向指数也可用三轴坐标确定。通常取a1, a2, c为晶轴，a1和a2之间的夹角为120，c轴与a1和a2垂直。 用三轴坐标系标定六方晶系的晶面指数和晶向指数时，对于同一 晶面族的晶面或同一晶向族的晶向，其指数不类同，从它们的晶面指 数上反映不出六个晶面的等价关系。 如六个柱面分别为： (100), (010), ( 110), ( 100), (010), (110)
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分子的极性 偶极距(μ) 分子中电荷中心的电荷量(q)与正、负电 荷中心距离(d)的乘积 _q +q μ=q · d 根据μ可以推断某些分子的几何构型 d—偶极长度; μ—库· 米(C· m) d 如 CS2 μ=0 则为直线形分子 μ=0 非极性分子 SO2 μ=5.33 则为V形分子 μ≠０ 极性分子,μ越大, 分子极性越强
晶格能的大小是衡量离子晶体稳定性的 标志。晶格能越大，离子晶体越稳定★
离子晶体的稳定性
NaCl型 NaI NaCl NaBr NaFBaOSrO CaO MgO 离子电荷 1 1 1 1 2 2 2 2 核间距/pm 318 294 279 231 277 257 240 210 晶格能 -1 704 747 785 923 3054 3223 3401 3791 kJ· mol 熔点/℃ 661 747 801 993 1918 2430 2614 2852 硬度 2~ － － 2.5 2.5 3.3 3.5 4.5 5.5 (金刚石=10)
NaF Na2O MgF2 Na3P MgO AlF3 NaPb3 Mg3P2 Al2O3 SiF4 Na2Tl Mg2Si AlP SiO2 PF5 NaHg2 Mg3Al2 — SiP2 P2O5 SF6 金属键 Na — Mg — Al — Si — P — S — F 共价键
键型过渡现象 又称键型变异
7-5-３实际晶体的键型变异 离子键
10.3.3 离子极化
1
离子极化
7-6-2 离子极化概念
对于孤立的简单离 子来说，离子电荷 分布基本上是球形 对称的，离子本身 的正、负电荷中心 重合, 不存在偶极
_ +
_ +
－
＋－
＋
＋ －
电场中，离子的原子 核和电子受电场的作 用，离子会发生变形, 产生诱导偶极，这种 过程称为----离子极 化
U
786 kJ mol
1.Born-Haber循环
K (s ) +
1 2 Br 2 ( l )
△ fH m
KBr(s)
U △
r H m,6
气化热 △ r H m,3 1 升 Br 2 (g) 华 △ r H m,1 2 1 焓
键能 2
△ r H m,4
Br (g)
K(g)
△ r H m,2
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。
m V 离子 α/(10-40C· 2· -1) Li+ 0.034 Na+ 0.199 Ca2+ 0.52 B3+ 0.0033 Ag+ 1.91 Hg2+ 1.39
分子式 He Ne Ar Kr Xe H2 O2 N2 C l2 B r2 极化率 0 .2 2 7 0 .4 3 7 1 .8 1 2 .7 3 4 .4 5 0 .8 9 2 1 .7 4 1 .9 3 5 .0 1 7 .1 5 分子式 HCl HBr HI H 2O H 2S CO CO2 NH3 CH4 C 2H 6 极化率 2 .8 5 3 .8 6 5 .7 8 1 .6 1 4 .0 5 2 .1 4 2 .8 7 2 .3 9 3 .0 0 4 .8 1
离子极化对物质性质的影响
卤化物
M+离子电荷 r+/pm M+离子电子构型
NaCl
+1 95 8
CuCl
+1 96 18
M+的极化力
溶解度
小
易溶于水
大
难溶于水
② 晶型改变
AgCl r+/r0.695 理论上晶型 NaCl 实际上晶型 NaCl 配位数 6 AgBr 0.63 NaCl 6 AgI 0.58 ZnS 4
第十章
§10.1
§10.2 §10.3
固体结构
晶体结构和类型
金属晶体 离子晶体
§10.4
§10.5
分子晶体
层状晶体
§10.3
离子晶体
10.3.1 离子晶体的结构 10.3.2 晶格能 10.3.3 离子极化
10.3.1 离子晶体的结构
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。
电荷相同，核间距越小，晶格能越大 ★晶体构型相同的离子化合物，离子电荷
离子电荷数越多，晶格能越大 越多，核间距越短，晶格能越大，晶体越 晶格能越大，熔点越高，硬度越大 稳定
实际晶体的键型变异
实际晶体中, 各结点粒子间的结合力, 只有 少数属于纯粹离子键、共价键、金属键或分子 间力。多数晶体属于混合键型或过渡键型
离子变形性：由于离子的外层电子与原子 离子极化的强度取决于： 核之间引力相对减弱，在外电场作用下容 易与核发生相对位移，所以离子的变形性 离子的极化力和离子的变形性(极化率) 可以理解为离子最外层电子云的变形性 无论阳离子或阴离子都有极化作用和 变形性两个方面，但是阳离子半径一般比 阴离子半径小，外电子层电子数少,电场 强，所以阳离子的极化作用强;而阴离子 半径一般较大，外层电子多，电子与核距 离远，阴离子的变形性大.
10.3.2 晶格能
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。 MaXb(s)
aMb+(g) + bXa-(g)
△ rH m
例如： NaCl(s)
Na (g) + Cl (g)
-1 -1
+
-
△ r H m 786 kJ mol
r/pm 97 99 96 95
离子的极化力是离子本身的电场使周围邻 2.离子极化力(f ) 一般规律： 近离子极化变形的能力
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- > 9－17e- >8e离子电子构型 18+2、18、2 9-17 8 ＞ ＞ 极化力 Ag+、Cu+ 、Hg2+ Cr3+、 Fe2+ Na+、Sc3+ Mg2+ Sn2+、Pb2+、Bi3+ Mn2+、Cu2+ 实例 Li+ 、Be2+ Al3+
指离子被极化后，离子的电子云发生变形的性能, α 1.离子的极化率(α ) 一般规律： 越大,即离子变形性越大
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+)
2
2
2
2
2
熔点/℃
405
714
782
876
962
§10.4
分子晶体
10.4.1 分子的偶极矩和极化率
10.4.2 分子间的吸引作用 10.4.3 氢键
分子的偶极矩和极化率
分子的极性 产生： 每个分子都由带正电的原子核和带 6-5-1 分子的极性和变形性 负电的电子组成，由于正负电荷数量相 等，所以整个分子是电中性的。 电荷中心——正电荷或负电荷的集中点 如果分子的正电荷中心和负电荷中 心不重合在同一点上, 那么分子就具有 极性。
离子型 极性 非极性 Br2 NO H2S CS2 BF3 CHCl3 分子 键的极性 非极 极性 极性 极性 极性 极性 性 几何构型 直线 直线 V形 直线 正三角形 四面体 分子极性 非极 极性 极性 非极 非极性 极性
分子的偶极矩μ(×10－30 C· m)
分子式 H2 N2 CO2 CS2 CH4 CO C H C l3 H 2S 偶极矩 0 0 0 0 0 0 .4 0 3 .5 0 3 .6 7 分子式 SO2 H 2O NH3 HCN HF HCl HBr HI 偶极矩 5 .3 3 6 .1 7 4 .9 0 9 .8 5 6 .3 7 3 .5 7 2 .6 7 1 .4 0
极化力强、变形性大的阳离子 相互接触时 变形性大的阴离子 阳、阴离子相互极化作用显著，致使阳、 阴离子外层轨道发生重叠，使离子键过渡 到共价键
离子极化对键型的影响 Ag+为18电子构型，极化力强、变形性大
AgF 卤素离子半径/pm 136 阳、阴离子半径和/pm 262 实测键长/pm 246 键型 离子键 卤化银 AgCl AgBr AgI 181 195 216 307 321 342 277 288 299 过渡键型 共价键
HX μ/(10-30C· m) 分子极性 HF 6.40 HCl HBr 3.61 2.63 依次减弱 HI 1.27
双原子分子 两个相同原子组成的分子，正、负电荷 中心重合，不具有极性，为非极性分子。 即 双原子分子 HCl 例 H2 分子的极性取决于键的极性 H H Cl H 有极性键的分子一定是极性分子 极性分子一定含有极性键 _
△ r H m,5
电子亲和能
Br (g)
+