第12章分子结构3

1、12-3 12-3 金属键和金属晶体金属键和金属晶体一、金属键理论一、金属键理论金属中电子不属于哪一个或两个原子，而是金属中电子不属于哪一个或两个原子，而是可以自由地从一个原子跑到另一个原子，成可以自由地从一个原子跑到另一个原子，成为自由电子。由于自由电子的作用，将许多为自由电子。由于自由电子的作用，将许多金属原子金属原子“粘合粘合”在一起形成金属键。在一起形成金属键。金属键可看成是一种特殊的共价键金属键可看成是一种特殊的共价键-多中心少电多中心少电子共价键，由多个原子共用一些能流动的电子产子共价键，由多个原子共用一些能流动的电子产生，它不同于一般的共价键，没有饱和性和方向生，它不同于一般的共

2、价键，没有饱和性和方向性，称为金属的改性共价键。性，称为金属的改性共价键。二、金属晶体二、金属晶体面心立方紧密堆积体心立方紧密堆积范德华力范德华力 气体在一定条件下凝聚成液体，甚至凝结成固体都不是由化气体在一定条件下凝聚成液体，甚至凝结成固体都不是由化学键引起的，而是由分子间力引起的。学键引起的，而是由分子间力引起的。正电荷中心正电荷中心负电荷中心负电荷中心为了更好的理解分子间力，先介绍分子的极性。为了更好的理解分子间力，先介绍分子的极性。多原子分子，如果完全对称，分子无极性，多原子分子，如果完全对称，分子无极性，分子有极性：分子有极性：分子无极性：分子无极性：简单的双原子分子，键的极性就是分

3、子的极性。简单的双原子分子，键的极性就是分子的极性。多原子分子，多原子分子， 分子的极性和键的极性并不完全相同，分子的极性和键的极性并不完全相同，分分子子的的极极性性分分子子的的极极性性 分子极性与键的极性方向不一定一致：分子极性与键的极性方向不一定一致：。0 如：非极性分子：如：非极性分子：外电场作用下，外电场作用下，分子分子定向定向但不增加偶极矩。但不增加偶极矩。外电场进一步作用，外电场进一步作用，偶极的正、负电荷中偶极的正、负电荷中心距离拉大，分子产心距离拉大，分子产生变形，产生诱导偶生变形，产生诱导偶极矩。极矩。在外电场作用下，极性分子既有永久偶极，又有诱导偶极，在外电场作用下，极性分

4、子既有永久偶极，又有诱导偶极， 色散力存在于一切分子之间！色散力存在于一切分子之间！其大小与分子距离的其大小与分子距离的7 7次方成反比，是短程力，次方成反比，是短程力，表表12-10 ,12-10 ,部分物质分子间作用力的分配部分物质分子间作用力的分配分子色散力诱导力取向力总和H20.170.000.000.17Ar8.490.000.008.49CO8.740.00840.0298.78H2O8.9961.9236.3647.28NH314.731.5513.3129.59HCl16.821.0043.30521.13HBr21.920.5020.68623.11HI27.860.113

5、0.0328.00CH4, C2H6, C3H8, C4H10例如：在例如：在CCl4中的溶解度：中的溶解度：CS2比比CO2要大。要大。分子间力愈大，物质的硬度愈大。分子间力愈大，物质的硬度愈大。例如：例如：沸点不都是沸点不都是随分子量的随分子量的增加而升高。增加而升高。这说明除分这说明除分子间力影响子间力影响物质的物理物质的物理性质以外，性质以外，还有其它的还有其它的因素。这就因素。这就是氢键。是氢键。 当氢原子与一个电负性很大当氢原子与一个电负性很大而半径很小的原子成键时，而半径很小的原子成键时，共用电子对强烈的偏移到电共用电子对强烈的偏移到电负性较大的原子一边，氢原负性较大的原子一边，

6、氢原子几乎成为裸露的质子。子几乎成为裸露的质子。电负性很电负性很大，半径大，半径很小很小相当于一个裸相当于一个裸露的质子露的质子H+另一个电负性较另一个电负性较大并含有孤对电大并含有孤对电子而且半径较小子而且半径较小的原子的原子H原子原子这种裸露的质子可以与另一个电负性这种裸露的质子可以与另一个电负性较大并含有孤对电子而且半径较小的较大并含有孤对电子而且半径较小的原子以静电引力靠近，并且钻入该原原子以静电引力靠近，并且钻入该原子的电子云中，产生相互作用力，这子的电子云中，产生相互作用力，这种相互作用力称为氢键。种相互作用力称为氢键。能形成氢键的情况只有以下几种：能形成氢键的情况只有以下几种：氢

7、键的饱和性氢键的饱和性表示一个表示一个XHXH只能和一个只能和一个Y Y形成氢键。形成氢键。 因为氢原子的半径较小，在形成氢键时几乎被电子云所因为氢原子的半径较小，在形成氢键时几乎被电子云所包围，当另外的原子靠近时就一定会产生电子云的排斥力，包围，当另外的原子靠近时就一定会产生电子云的排斥力，所以氢键有饱和性。所以氢键有饱和性。氢键的方向性氢键的方向性是指是指Y Y原子与原子与XHXH形成氢键时，其方向尽可形成氢键时，其方向尽可能与能与XHXH键轴在同一方向，即键轴在同一方向，即XHXHY Y尽可能保持尽可能保持180180 。 因为这样成键可使因为这样成键可使X X与与Y Y距离最远，两原子

8、的电子云距离最远，两原子的电子云斥力最小，从而形成的氢键稳定。斥力最小，从而形成的氢键稳定。氢键氢键也很小，大约与分子间力在同一数量级；也很小，大约与分子间力在同一数量级；氢键也是短程力，与分子间力相似。氢键也是短程力，与分子间力相似。氢键的强弱与元素的电负性、原子半径有关。氢键的强弱与元素的电负性、原子半径有关。氢键的强弱顺序为：氢键的强弱顺序为：FH F OH O OH N NH N OH Cl OH SXHXHY Y 在同族氢在同族氢化物中化物中CHCHOHHO23H若溶质分子生成分子内氢键则在极性溶剂中溶解度减小，若溶质分子生成分子内氢键则在极性溶剂中溶解度减小，在非极性溶剂中溶解度增

9、大。在非极性溶剂中溶解度增大。如在水中的溶解度：如在水中的溶解度： 邻硝基苯酚邻硝基苯酚 对硝基苯酚对硝基苯酚在苯中溶解度：在苯中溶解度： 邻硝基苯酚邻硝基苯酚 对硝基苯酚对硝基苯酚蛋白质的二蛋白质的二级结构和三级结构都是由于有氢键存在才能形成。级结构和三级结构都是由于有氢键存在才能形成。蒽分子晶体结构示意图蒽分子晶体结构示意图晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 结点上的结点上的微粒微粒 正、负离子正、负离子 原子原子 极性分子极性分子 非极性分非极性分子子 原子、正原子、正离子离子 结合力结合力 离子键离子键 共价键共价键 分子间力、分子间力、氢键氢键 分子间力分子间力 金属键金属键 熔、沸点熔、沸点 高高 很高很高 低低 很低很低 大部分高， 小大部分高， 小部分低部分低 硬度硬度 硬硬 很硬很硬 软软 很软很软 机械性能机械性能 脆脆 很脆很脆 弱弱 很弱很弱 有延展性有延展性 导电、导导电、导热性热性 熔融态及水熔融态及水溶液导电溶液导电 非导体非导体 固