第五章分子结构于晶体结构

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1、第五章分子结构与晶体结构1.自然界中，除了稀有气体是以单原子形式存在，其他各种单质和化合物都是由原子间或者离子间相互作用形成分子或晶体而存在的。分子是保持物质基本化学性质的最小微粒，而分子的性质是由它的内部结构所决定，因此研究分子的内部结构具有很重要的意义。2.物质由分子组成，而分子则由原子组成。物质的化学性质主要由分子的性质决定，而分子的性质则由分子的结构所决定。我们讨论分子结构主要讨论两个问题，原子为什么会结合成为分子？原子怎样结合成为分子？第一个问题就涉及到化学键的本质问题，第二个问题则关系

2、到分子的儿何构型和空间构象等，这些都是我们这一章要学习的内容。3.來看一下本章要学习的大体内容。首先是了解化学键的知识，原子Z间存在着强烈相吸的相互作用，形成了化学键。由于原子键作用力的不同，化学键大致分类为离子键，金属键，共价键和配位键，我们这一章主要是介绍最常见的离子键和共价键，而共价键的知识结构体系比较复杂，主要包括价键理论，价层电子对互斥理论和分子轨道理论三大部分。只要将这三大部分融汇贯通，就可以解释共价键的本质以及分子的空间构象问题。4.再简单介绍一下晶体的情况。晶体是固体的一种，它是由

3、原子或分子在空间按一定规律周期地重复排列构成的物质。固体除了晶体之外还有非晶体，非晶体又称为无定型态物质，它和晶体的区别主要有三点：晶体有规则的儿何外形,非晶体没有一定的外形；晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点；晶体显各项异性，非晶体显各向同性。各向异性的意思就是晶体在不同方向上的弹性膜量、硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。根据组成晶体的质点种类和质点间作用力的不同，晶体可以分为四大基本类型：离子晶体，原子晶体，分子晶体和金属晶体。5.在晶

4、体内部组成晶体的质点（离子、原子、分子等）是有规律地、周期性的排列在空间的一定点上，这些点重复出现的空间构型称为晶格（或点阵）。图中可以看出，晶格不是在简单的直线点阵或者平面点阵中取点，而是出现在三维空间点阵中。这个三维的空间格子几何图形就可以代表某种晶体的晶格。晶体内部沿晶格的不同方向，质点排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就造成了晶体的各向异性。在晶格中含有晶体结构的最小重复单位称为晶胞，记住是最小的重复单位。无数的晶胞在空间中重复组合就构成了晶格。

5、还是以上面这个图为例，假设这个大的六面体是一个晶格，而每个小六面体可能就代表一个晶胞，无数个晶胞就组合成了这个晶格。了解了化学键和晶体的大概知识以后，我们就开始学习关于化学键和晶体结构的具体知识。1.第一部分我们讲离子键和离子晶体。1916年，德国化学家葛素提出了离子键理论，他认为当电离能较小的金属原子（比如碱金属）（板书：因为上一章学习电离能时讲过，同一周期的元素电子层数一样，但是从左向右原子半径减小，因此原子核对最外层电子吸引力增加，所以大体上看第一电离能从左向右是增加的，而同一主族的元素从上

6、到下由于原子半径增加，因此原子核对最外层电子吸引力减小，大体上第一电离能是从上到下减小，这样一来，地一主族的碱金属基本上就是第一电离能最小的元素了。）和电子亲和能较大的非金属原子（如卤素和氧族原子）（这是根据上一章的定义，一般电离能高的元素电子亲和能也较高，因此位于每个周期末端的氧族和卤素原子电子亲和能较大）靠近时，前者容易失去外层电子成正离子，后者容易获得电子成负离子，这样正负离子便都具有类似稀有气体原子的稳定结构。它们之间依靠静电引力结合在一起生成离子化合物，这种正负离子之间的静电吸引力就叫做

7、离子键。2.以氯化钾为例来看一下离子键的形成过程。钾原子的核外电子分布是这样的，从这个结构式可以看出它容易失去4sl这个电子而变成3s23p6的钾离子稳定结构，而从氯原子的核外电子排布式3p5可以看出它容易得到一个电子变成3s23p6的氯离子稳定结构。钾离子和氯离子结合生成氯化钾离子化合物，它们之间的化学键就是离子键。注意，形成离子键的条件是形成键的两个原子电负性相差较大，一般要求二者电负性差值在1・7以上。电负性也是上一章的知识，金属离子的电负性都比较小，而卤素和氧族元素的电负性比较大。离子键有

8、以下几个的特点。一，离子键的本质是静电引力，引力大小可以用f来表示，它与正负离子的电荷乘积成正比，比正负离子间的距离平方成反比，因此有这个关系式。二，由于离子键本质是静电引力，因此它没有方向性也没有饱和性。因为带电离子的电荷分布是球形对称，所以它在球体任何方向都可以和带相反电荷的离子发生吸引作用，而且只要空间允许，它可以和尽可能多的带相反电荷的离子相互吸引，也就是说每个离子周围吸引的相反电荷离子数目主要取决于两种离子的大小，而与二者多带电荷的多少没有直接关系。这就说明了离子键没有方