大学化学教程7分子间作用力及晶体

1、分 子 间 作 用 力 和 氢 键分 子 间 作 用 力 和 氢 键分子按极性不同，分为：分子按极性不同，分为： 极性分子：分子中正、负极性分子：分子中正、负电荷重心不重合电荷重心不重合 非极性分子非极性分子,如如H2极性的大小用偶极距来衡量：极性的大小用偶极距来衡量：P=dd P=0 P=0 非极性分子非极性分子 P P越大，极性越大越大，极性越大分子的极性分子的极性分子的极性分子的极性与键的极性有关，但还决与键的极性有关，但还决定于分子的空间结构。定于分子的空间结构。如：如：CHCH4 4，COCO2 2，H H2 2O O，NHNH3 3键的极性键的极性决定于成键原子的电负性决定于成键原

2、子的电负性注意区分：注意区分：1.1.分子间作用力分子间作用力特点：特点： （1）本质）本质弱的静电引力弱的静电引力 （2）分子间作用力较弱）分子间作用力较弱 分子间力分子间力10 kJmol-1 共价键键能：共价键键能： 102 kJmol-1分子间作用力的种类分子间作用力的种类 分子间作用力：色散力、诱导力、取向力分子间作用力：色散力、诱导力、取向力分子间力的形成：分子间力的形成： 非极性分子：色散力（瞬时偶极异极相邻）以色散力为主以色散力为主无饱和性和方向性无饱和性和方向性分子间力的形成 极性非极性分子：色散力诱导力（诱导偶极固有偶极）分子间力的形成 极性极性分子：色散力诱导力取向力（固

3、有取向）分子间力的影响分子间力的影响（1）熔沸点：分子间力大，熔沸点高）熔沸点：分子间力大，熔沸点高（2）硬度：分子间力小，硬度小）硬度：分子间力小，硬度小（3）溶解度：相似相溶）溶解度：相似相溶 煤油、汽油相溶煤油、汽油相溶定义：定义：氢键表示为氢键表示为 XH Y2. 氢键氢键有饱和性（每一个HX只能和一个Y形成）、 方向性（直线型，斥力小）形成氢键的条件v电负性高的元素和H XHY， X，Y为N，O，F氢键的种类v1.分子间氢键 水OONOHOONOH邻硝极基苯酚邻硝极基苯酚m.p. 45c对硝极基苯酚对硝极基苯酚m.p. 114c2.分子内氢键氢键的影响1.熔沸点熔沸点 *H2O*H2

4、O溶解度的影响乙醇水乙醇水氢键的作用v1、氢键的重要性：没有氢键，就没有生命。、氢键的重要性：没有氢键，就没有生命。水为液体（氢键），生物大分子（蛋白质，水为液体（氢键），生物大分子（蛋白质，DNA）的二级结构）的二级结构v形成氢键的条件：电负性高的元素和形成氢键的条件：电负性高的元素和H，XHY，X，Y为为N，O，Fv特点：键能在共价键和范德华力之间，有饱特点：键能在共价键和范德华力之间，有饱和性和方向性，键参数可变和性和方向性，键参数可变DNA的双螺旋结构的双螺旋结构vDNA的双螺旋的局部1 晶体晶体2 晶体的基本特征晶体的基本特征3 晶体的基本类型晶体的基本类型4 晶体缺陷晶体缺陷黄铁矿

5、黄铁矿紫水晶紫水晶干冰干冰金刚石和石墨金刚石和石墨石英石英硫硫 第三节 晶体结构(structure of crystal）1 晶体晶体晶体原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期性的原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期性的重复排列构成的固体物质。重复排列构成的固体物质。固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为晶体晶体 (crystal)无定形物质无定形物质(amorphous solid)单晶体单晶体 (monocrystal)多晶体多晶体 (polycrystal) 晶体具有规则的几何构形晶体具有规则的几何构形2 晶体的基本特征石英石英硫

6、硫金刚石金刚石点阵（晶格点阵（晶格lattice)：晶体中的重复单元，用一个抽象的点表示，一：晶体中的重复单元，用一个抽象的点表示，一组无限的点，有平移对称性组无限的点，有平移对称性例：例：一维点阵：一维点阵：A B A B A B A B二维点阵（平面点阵）二维点阵（平面点阵）CH2CH2CH2CH2CH2三维点阵三维点阵金属钠、钾的体心立方点阵金属钠、钾的体心立方点阵 晶体都有固定的熔点晶体都有固定的熔点m.p.tT2 晶体的基本特征 晶体表现各向异性晶体表现各向异性2 晶体的基本特征 X X射线的衍射效应射线的衍射效应3 晶体的基本类型 晶体类型晶体类型晶格节点晶格节点上的微粒上的微粒结

7、合力结合力熔沸点、熔沸点、硬度硬度导电性导电性例例离子晶体离子晶体正负离子正负离子离子键离子键较高较高水溶液导电水溶液导电NaClNaCl原子晶体原子晶体原子原子共价键共价键高高半导体半导体金刚石金刚石分子晶体分子晶体分子分子分子间力分子间力低低绝缘体绝缘体干冰干冰金属晶体金属晶体金属原子金属原子或离子或离子金属键金属键较高较高良导体良导体FeFe 离子晶体中粒子的排列与下列因素有关：离子晶体中粒子的排列与下列因素有关： 离子的电荷离子的电荷 正、负离子的大小正、负离子的大小 离子的极化离子的极化点点 阵：面心立方阵：面心立方晶晶 系：立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：6 6：6 6点点 阵

8、：简单立方阵：简单立方晶晶 系：立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：8 8：8 8点点 阵：面心立方阵：面心立方晶晶 系：立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：4 4：4 4几种常见的结构形式为：几种常见的结构形式为：离子晶体原子晶体石英(六方）冰的结构冰的结构分子晶体分子晶体 如果将金属原子看作等径圆球，金属晶体则是这些等径圆球互相靠如果将金属原子看作等径圆球，金属晶体则是这些等径圆球互相靠近堆积而成近堆积而成. . 显然，最紧密方式堆积将是最稳定的显然，最紧密方式堆积将是最稳定的. .几种常见的结构形式为：几种常见的结构形式为：六方密堆积六方密堆积立方密堆积立方密堆积体心立方堆积体心立方堆积金属晶体混合键型的晶体1）链状结构晶体硅酸盐晶体 2）层状结构晶体）层状结构晶体石墨石墨同层：键、大键层间：分子间力石墨结构:(1)以sp2杂化形成3个的键,键角为120,构成一个正六边形的平面层.在层中每个碳原子还有1个垂直于sp2杂化轨道的2p轨道，其中各有剩余的1个2p电子。相互平行的p轨道可以相互重叠,形成遍及整个平面层的离域键,具有金属键性质(2)层间为相对较弱的分子间力晶体缺陷(crystal defect) 晶体缺陷类型（1）点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷晶体中的晶体中的Schottky缺陷缺陷(空位）空位）