分子结构与晶体结构
晶体结构的分类
晶体结构的分类晶体结构是材料科学中重要的研究对象之一，它描述了材料原子、分子或离子的排列方式和周期性。
根据晶体结构的不同，可以将其分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
1. 分子晶体：分子晶体是由分子构成的晶体。
它的特点是分子内部的化学键比较强，而分子之间的相互作用较弱。
分子晶体通常以共价键或极性键相连，如氢键和范德华力。
这些相互作用力比较弱，所以分子晶体的熔点一般较低。
此外，分子晶体在晶格中的排列方式通常较为规则，呈现出较强的周期性。
分子晶体的典型代表是冰，其晶体结构由水分子通过氢键排列而成。
2. 离子晶体：离子晶体是由阳离子和阴离子组成的晶体。
它的特点是阳离子和阴离子之间以离子键（电荷引力）相互作用，这种相互作用力比较强，所以离子晶体的熔点一般较高。
离子晶体的结构较为紧密，离子之间形成了三维晶格。
离子晶体的典型代表有氯化钠（NaCl）和氧化镁（MgO）。
在离子晶体中，阳离子和阴离子的比例需要满足电中性条件。
3. 金属晶体：金属晶体是由金属原子构成的晶体。
金属晶体的特点是金属原子之间形成了金属键，即金属原子间的价电子自由流动形成了电子云。
金属键的强度较弱，所以金属晶体的熔点一般较低。
金属晶体的结构通常是一个由正离子核组成的细胞，正离子核之间被电子云均匀地包围着。
典型的金属晶体有铁、铜和铝等。
除了以上三类晶体，还存在着复合晶体和非晶体。
复合晶体是由两种或多种物质组成的晶体，这些物质可以是离子、分子或金属。
复合晶体的结构较为复杂，几种物质相互依存形成了一个复杂的三维结构。
非晶体是一种无定形的材料，在结构上没有明确的周期性。
非晶体通常是通过快速冷却或高压制备而成，如玻璃和聚合物材料。
综上所述，晶体结构根据其构成单位和相互作用类型的不同，可以分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
通过深入研究晶体结构与性质之间的关系，可以揭示材料的物理、化学和力学特性，为材料设计和应用提供理论依据。
7.3 分子结构与晶体结构
Cl 3p － 1251 kJ· mol － 1 (以上数据根据 I1 值估算) 左面 3 个轨道能量相近，彼此间均可组合，形成分子
轨道 ；但 Na 3 s 比左面 3 个轨道的能量高许多， 不能形成共价键，只以离子键相结合。
32
③ AO最大重叠原则AO Maximum Overlap ：
AO不能任意组合，AO组合为MO时，根据
三角形 正四面体 正四面体 正四面体 三角形 三角双锥 分子构型
Cl Cl Al Cl
S H H
S O O O
H
H N
F
N
H H
F
O
O
F
三角形 V字构型
三角锥
正四面体 V字形 T字形
CO2
O3
OF2
XeF2 XeF4
中心原子 平面 三角 直线型 四面体 八面体 价层电子对 三角形 双锥 空间构型
HO Type LP
22
VBT,HOT和VSEPRT这些理论可以比较直观、较好的说 明共价键的形成和分子的几何构型，但它们也并非是完 美无缺的，也存在明显的不足： （1）无法解释单电子离子的形成H2+ , 三电子离子He2+ 的存在; （2）O2中的三电子π键和O2 和B2分子磁性的大小. （3） 难以解释某些复杂分子以及有离域大π键的有机 分子的结构. 为此,1932年Mulliken和Hund提出MOT,这个理论的 核心是分子中的电子再不属于某一个原子所有,而是在 整个分子范围内运动,这些电子的运动状态的描述不能 再用AO来说明,只能用MO来说明.
叁键 ﹥ 双键 ﹥ 单键
结论：要尽量避免具有较大斥力的电子对分布 在互成90°的方向上。
8
二、VSEPRT判断分子结构的步骤 1.确定中心原子的价电子对数VP
四川大学近代化学基础第二章分子结构和晶体结构
几个有关的基本概念
什么是分子轨道？
Basic concept
分子轨道(molecular orbital): 描述分子中电子运动的 波函数，指具有特定能量的某电子在相互键合的两个或 多个原子核附近空间出现概率最大的区域，是多电子、 多中心的, 电子属于整个分子。分子轨道由原子轨道线性 组合而成 。例如: A+B→AB
对称性不同的则不能形成有效分子轨道，称它
为非键分子轨道。如 px-pz 。不能成键，称这种 组合为非键组合，形成非键分子轨道。
+
+ -
-
+
+ -
原子轨道的非键组合
成键三原则： ▲ 能量相近原理 决定成键的效率
▲ 最大重叠原理
▲ 对称性匹配
决定是否能成键
2 分子轨道的形成类型、形状和能量 由于原子轨道对称性不同，所以重叠而形 成的分子轨道类型也不一样，有对称性的原子 轨道重叠形成 σ 分子轨道，而反对称性的原子 轨道重叠形成π 分子轨道。 分子轨道都有对应的能量及形状，其能量 和形状取决于原子轨道的类型和原子轨道的重 叠情况。
（5） F2：（9×2=18电子）
KK（σ2s）2(σ*2s)2（σ2px）2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)2 (π*2pz)2 BO=1.
2 *2 2 Li2 1s 1s 2 s 2 2 2 *2 Be2 1s 1s 2 s 2 s 2 *2 2 2 1 1 1 s 1 s B2 2s 2 s 2 p y 2 pz 2 *2 C2 1s 1s 2 2 2 2 2s 2 py 2 pz 2s 2 *2 2 N2 1s 1s 2 2 2 2 2 p 2s 2s 2 py 2 pz 2 *2 2 2 1 1 2 2 O2 12s 1 s 2 px 2 p y 2 p z 2s 2s 2 py 2 pz *2 2 2 2 2 2 2 2 F2 12s 1 s 2s 2 s 2 p 2 p y 2 pz 2 p 2 p y z 2 *2 Ne2 1s 1s 2 2 2 2 2 2 2 2 2p 2s 2s 2 py 2 pz 2p 2p 2p
原子分子结构及晶体结构
原子分子结构及晶体结构【导读】【正文】一、原子分子结构原子分子结构是指物质最基本的组成单位，原子和分子的排列和结构方式。
根据原子核周围电子的排布不同，可以将原子分为电子云结构、充满电子云结构和核壳结构。
典型的电子云结构是氢原子，其电子围绕在原子核周围形成球形的电子云。
充满电子云结构的原子如氦、氖等，其电子填满了所有的轨道，使得电子密度均匀分布。
而核壳结构中，电子在核外的几个壳层上分布，形成可见的电子云层。
原子分子结构研究的应用广泛。
首先，它有助于解释原子和分子在化学反应中的行为。
不同类型的化学键在不同的反应中具有不同的反应性，而这种反应性可以从原子分子结构的角度进行解释。
其次，原子分子结构也对材料的物理性质产生重要影响。
例如，金属中的电子云结构导致了金属的高导电性和高热导性，而电子间的共享和排斥效应使得分子的稳定性和化学反应性各不相同。
二、晶体结构晶体结构是指物质的原子或分子在空间中有序排列的结构。
晶体是具有明确外形和规则结晶面的物质，由经组织排列的原子、离子或分子组成。
晶体的结构可以通过晶体衍射技术来研究。
晶体的最小单位是晶胞，它是晶体中具有完整周期性的最小结构。
晶胞内可以包含一个或多个原子或离子。
晶体的结构可以通过晶胞的对称性和晶胞中原子或离子的排列方式来描述。
常见的晶体结构包括面心立方结构、体心立方结构和密堆积结构。
面心立方结构中，原子或离子位于结构的交叉点，形成立方体中的每个面上一个原子。
体心立方结构中，除了交叉点上的原子，还有一个原子位于立方体的正中心。
密堆积结构中，原子或离子按照最紧密堆积的原则排列，每个交叉点上有两个原子。
晶体结构的研究在材料科学和固态物理学中具有重要意义。
首先，晶体的结构对物质的物理和化学性质产生重要影响。
例如，晶体的结构可以影响电子在晶体中的传导性能、材料的机械性能以及光的吸收和发射性质。
其次，通过控制晶体结构，可以调节材料的性能和功能。
例如，通过调节晶体的控制条件可以获得不同的形貌、大小和形貌的纳米材料，从而调节其光学、电学和磁学性能。
分子结构和晶体结构
分子结构和晶体结构
分子结构是指由原子通过共价键或离子键结合在一起形成的化学物质的结构。
在分子结构中，原子通过共享或转移电子来形成化学键，从而形成分子。
分子结构的确定涉及到原子的相对位置、连接方式以及构建分子的键角和键长等因素。
一个分子的分子结构取决于其化学成分、原子之间的相互作用以及外部条件。
有时通过实验技术如X射线衍射、核磁共振等来确定分子结构，也可以通过计算化学方法进行模拟预测。
分子结构对于化学性质的理解和预测具有重要意义。
分子结构决定了化学键的性质，从而决定了分子的稳定性、反应性以及结构对环境的相互作用。
例如，有机分子的分子结构确定了其化学反应类型和活性，从而影响了其在生物体内的作用和传递。
晶体结构是指由一系列有序排列的分子结构或离子结构组成的固体物质的结构。
晶体中的分子或离子在三维空间中按照规则的重复模式排列，形成周期性的长程有序性。
晶体结构决定了晶体的物理性质，如硬度、电导率和热传导性等。
晶体结构的确定也需要通过实验技术如X射线衍射、电子衍射等来进行。
通过实验技术，可以确定晶格常数、晶胞参数以及晶体中原子或离子的位置。
根据这些实验数据，可以推导出晶体的晶体学所属类群。
晶体结构中的分子或离子以三维网络排列，每个晶节中都包含着完全相同的分子或离子。
晶体中的键角、键长和键类型等可以通过晶体结构来推断。
晶体结构通过周期性的空间群反应着晶体的对称性。
分子结构与晶体类型
＋
－
＋
－
－
＋
离子具有变形性，所以可以被电场极化。 离子作为带电微粒，自身又可以起电场作用，去使
其它离子变形。离子这种能力称为极化能力。
故离子有二重性：变形性和极化能力。
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第3章 分子结构与晶体类型
1、影响变形性的因素
第3章 分子结构与晶体类型
第3章 分子结构与晶体类型
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第3章 分子结构与晶体类型
学习内容 3.1 3.2 3.3 化学键 杂化轨道与分子构型 分子间力与氢键
3.4
晶体类型（离子极化）
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第3章 分子结构与晶体类型
学习要求
掌握晶体的类型、特点，了解离子极化概念，理解不同 晶体性质差异的原因及离子极化对物质性质的影响规律；能 判断分子间力、氢键及离子极化对物质物理性质影响。
若只考虑 Zn2+，Cd2+，Hg2+ 对I－的极化作用，应得出
ZnI2 的极化程度最大的结论。因为三者的电荷相等，电子 层结构相同，而 Zn2+的r 最小。 即ZnI2的熔点，沸点低，而HgI2的熔点，沸点高。 原因在于没有考虑Zn2+，Cd2+，Hg2+的变形性，没有考 虑相互极化。Zn2+ 的变形性最小， Hg2+ 的变形性最大。故相
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第3章 分子结构与晶体类型 分子间作用力 (Intermolecular Forces)
Type of interaction dipole-dipole Induced-dipole Typical energy(kJ/mol) 0～3 0～1 Interacting species polar molecules polar and nonpolar molecules
化学键分子结构与晶体结构
化学键分子结构与晶体结构化学键是指化学元素之间的相互作用力，包括共价键、离子键和金属键。
化学键的不同类型决定了分子或晶体的性质和结构。
共价键是两个原子之间的电子共享。
当两个原子都需要电子来达到稳定的电子壳结构时，它们可以共享一对电子形成一个共价键。
共价键的形成使得原子在空间上非常接近，形成分子。
分子中的化学键可以是单一、双重或三重共价键，取决于共享的电子对数目。
离子键是由于正离子和负离子之间的静电力而形成的。
在离子化合物中，金属元素向非金属元素转移电子，从而形成正离子和负离子。
正离子和负离子之间的相互吸引力引发了离子键的形成。
离子晶体的结构通常由正负离子的周期排列所组成。
金属键是金属元素之间电子共享的结果。
金属元素通常有多个价电子，这些价电子可以自由地在金属中移动。
金属键的形成使得金属元素形成具有特定结晶结构的金属。
金属的物质性质通常是导电、导热和可塑性。
分子结构是由共价键连接的原子所组成的。
分子结构的确定需要知道各个原子之间的连接方式和空间排列。
分子结构的性质直接影响着分子的性质，如化学反应的活性、分子的极性和分子间作用力。
晶体结构是由许多原子、离子或分子按照一定的排列顺序在晶格中组成的。
晶体结构具有高度有序性，可以通过晶体学方法来研究和描述。
晶体结构的种类多种多样，包括离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
晶体的结构决定了其物理、化学和光学性质，如晶体的硬度、折射率和热膨胀系数等。
总之，化学键是不同原子之间的相互作用力，可以分为共价键、离子键和金属键。
分子结构是由共价键连接的原子所组成的。
晶体结构是离子、原子或分子按照一定顺序在晶格中排列的结构。
化学键、分子结构和晶体结构共同决定了分子和晶体的性质和行为。
分子和晶体的结构及性质
分子和晶体的结构及性质分子和晶体是物质的两种不同形态，它们在结构和性质上存在着显著的差异。
本文将分别讨论分子和晶体的结构以及它们的性质。
一、分子的结构及性质1. 分子的结构分子是由原子按照一定比例和方式组合而成的物质，在空间上呈现出三维的结构。
分子的结构由原子间的化学键连接所决定，可以是共价键、离子键或金属键。
此外，分子还可能存在分子间力，如范德华力和氢键。
2. 分子的性质分子性质主要受到分子内部化学键和分子间力的影响。
不同的分子由于其化学键和分子间力的差异，呈现出不同的性质。
例如，具有共价键的分子通常具有较低的沸点和熔点，而具有离子键的分子则在熔点上具有较高的特征。
二、晶体的结构及性质1. 晶体的结构晶体是由大量离子、原子或分子有规律地堆积而成的固体结构。
晶体的结构可以分为离子晶体、原子晶体和分子晶体三种类型。
离子晶体由正、负离子通过离子键相互结合而成；原子晶体由相同元素的原子通过共价键相互连接而成；分子晶体则是由分子通过范德华力和氢键相互结合而成。
2. 晶体的性质晶体的性质受到晶体结构的影响。
晶体的有序排列使得它们具有明确定义的外部形状和特征；晶体在物理性质上表现出一些特殊的性质，如各向同性、光学性质、电导性、热导性等。
三、分子和晶体的比较1. 结构比较分子的结构是由分子内部化学键构成的，分子间的连接相对较弱；晶体的结构则是由大量的原子或离子堆积形成的，分子间的连接比分子内部的连接更强。
2. 性质比较分子通常在相对较低的温度或压力下就可以发生相变，比如液化、固化等；而晶体具有更高的熔点和熔化热，需要更高的温度才能发生相变。
3. 应用比较分子和晶体根据其不同的结构和性质，具有不同的应用领域。
分子常用于化学反应媒介、溶剂、药物和有机材料等领域；晶体则广泛应用于电子器件、光学器件、半导体材料等领域。
结论分子和晶体是物质的两种不同形态，它们在结构和性质上存在着明显的差异。
分子通过分子内部的化学键相连而成，具有较低的熔点和熔化热；晶体由原子或离子有序堆积而成，具有更高的熔点和熔化热。
分子结构和晶体结构
离子键 共价键 化学键 金属键 配位键 配位场理论
3
价键理论(VB) 分子轨道理论(MO)
晶态物质
固态物质 无定形态物质 晶体是由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。 离子晶体 晶体的基本类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体
4
晶体的基本概念 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）。
s *1s
A
原子轨道 分子轨道
2s
1s
1s
N2分子是抗磁性分子
s 1s
B
36
原子轨道
2.2.4 键参数
键参数：表征化学键性质的物理量，可用于定性或 半定量地解释分子的性质。 1. 键级 价键理论
键级＝键的数目
成键电子数 反键电子数 键级＝ 2
20 ＝ 1 2 22 键级＝ ＝0 2
分子轨道理论
1 Na晶＋ Cl 2 气 NaCl晶 H 生成＝－410.9kJ. mol1 2 U＝410.9＋108.4＋119.6＋495.0－348.3＝785.6kJ. mol1
15
② 理论计算
NaCl型离子晶体
z＋ 1 z 1
N Az ze2 1 U 1 R0 m
§2.2
共价键和原子晶体、分子晶体
同种非金属元素，或者电负性数值相差不很大的不同 非金属分子，一般以共价键结合形成共价性单质或共价性 化合物。
1916年， 路易斯（Lewis G N）提出共价键理论H2， O2， HCl 分子通过共用电子对结合 。 1927年， 海特勒（Heitler）和伦敦（Londen）首次成功地根 据量子力学的基本原理，采用了形象的“电子配对”成键概念，解 释了H2的结构。 斯莱脱（Slater）和保里（Pauling）推广到其他双原子分子中 ，特别是由于后来原子杂化轨道概念的引入，奠定了现代价键
分子与晶体了解分子与晶体的结构与性质差异
分子与晶体了解分子与晶体的结构与性质差异分子与晶体：了解分子与晶体的结构与性质差异在化学领域中，分子和晶体是两种具有不同结构和性质的物质形态。
分子是由原子通过共价键连接而成的，而晶体则由离子、原子或分子通过离子键、金属键或氢键等相互作用力组成。
本文将介绍分子和晶体的结构与性质的差异。
一、分子的结构与性质分子是由原子通过共价键连接而成的离散实体。
常见的分子化合物包括水分子（H2O）、二氧化碳分子（CO2）等。
以下是分子的结构与性质的主要特点：1. 结构：分子由原子共享电子而形成，形成分子中心的结构。
在分子中，原子通过化学键相互连接，形成稳定的分子结构。
2. 性质：分子在室温下通常以气体、液体或固体形式存在。
分子之间的吸引力较弱，因此分子间距离较大，具有较低的密度和较低的熔点和沸点。
分子间的相互作用力主要包括范德华力、氢键等。
3. 固有性质：分子具有特定的分子式、分子量和摩尔质量。
由于分子之间的结构和相互作用力的不同，不同分子表现出不同的化学和物理性质，如溶解性、燃烧性和化学反应性等。
二、晶体的结构与性质晶体是由离子、原子或分子通过离子键、金属键或氢键等相互作用力组成的固体结构。
晶体的结构与性质与分子有所不同，以下是晶体的主要特点：1. 结构：晶体具有有序的、重复的结晶格，其中离子、原子或分子按照一定规律排列。
晶体的结构由晶格参数、晶胞和晶体缺陷等组成。
2. 性质：晶体在室温下通常以固体形式存在，具有较高的密度和较高的熔点。
晶体中离子、原子或分子之间的相互作用力较强，具有较高的结构稳定性。
3. 固有性质：晶体具有特定的晶体结构，可以通过X射线衍射等技术来确定晶体结构。
晶体的各向同性和各向异性性质取决于晶体结构的对称性和晶胞的形式。
三、分子与晶体的差异分子和晶体之间存在着明显的结构和性质差异：1. 结构差异：分子是由原子通过共价键形成的离散结构，而晶体则是由离子、原子或分子通过相互作用力组成的周期性结构。
分子晶体和晶体结构
分子晶体和晶体结构分子晶体是由分子构成的晶体，相较于金属晶体或离子晶体，它具有较低的熔点和较弱的力学性能。
然而，由于分子晶体分子之间的弱相互作用力较强，使得其在化学、生物学和材料科学等领域具有重要的应用价值。
分子晶体的结构是指组成分子晶体的分子在空间中的排列方式。
不同的分子晶体具有不同的结构类型，不仅决定了表面的性质和特征，还决定了分子晶体的稳定性和性能。
以下将重点介绍几种常见的分子晶体结构。
1.简单分子晶体：简单分子晶体由相对较小的分子构成，例如水、氨等。
它们之间的相互作用力较弱，主要是由分子间的范德华力和氢键所弥补。
简单分子晶体可以是单一种类的分子晶体，也可以是由两种不同的分子按一定比例混合所形成的。
2.键合分子晶体：键合分子晶体由相对较大的分子构成，如蛋白质、脂肪酸等。
分子内的化学键较强，但分子之间的相互作用力较弱，主要是静电相互作用和范德华力。
键合分子晶体中的分子通常具有一定的方向性，能够形成六配位或八配位的结构。
3.非键合分子晶体：非键合分子晶体由大分子（如聚合物）构成，在空间中呈规则排列。
这种分子晶体由于分子内部的共价键较弱，分子之间的相互作用力通常是静电引力、疏水作用和范德华力。
非键合分子晶体通常具有特殊的电性、光学和热学性质。
4.共价晶体：共价晶体是由原子通过共享电子而形成键，这种晶体的形成需要条件比较苛刻。
例如，金刚石就是一种典型的共价晶体，由碳原子通过共价键形成。
共价晶体具有高硬度、高熔点和高折射率等特点。
分子晶体的结构可以通过多种方法确定，其中最常用的方法是X射线衍射和电子显微镜。
通过这些方法可以确定分子晶体中原子或分子的位置和相互作用方式，从而获得结构信息。
总之，分子晶体是由分子构成的晶体，它们的结构类型和相互作用方式对于其性质和应用具有重要的影响。
通过研究和了解分子晶体的结构，可以更好地理解其性质和行为，并进一步探索其在化学、生物学和材料科学等领域的应用潜力。
原子分子结构及晶体结构
原子分子结构及晶体结构原子是构成物质的基本单位，分子则是由两个或多个原子连接而成的物质。
原子和分子的结构决定了物质的性质和行为。
晶体是一种具有有序、周期性排列的原子、离子或分子的固体物质。
以下将详细讨论原子分子结构和晶体结构。
原子结构原子是由核和电子构成的。
核是原子的中心部分，由质子和中性子组成，质子带正电荷，中性子无电荷。
电子则以云的形式存在于核的周围。
电子带负电荷。
原子中的质子和中性子集中在核中，核的直径约为10^-15米。
电子分布在原子的能级中，能级越靠近核，能量越低。
每个能级有一定数量的子能级，每个子能级可容纳一定数量的电子。
电子在不同的能级和子能级中以轨道的形式运动。
原子的结构由原子序数决定，原子序数即为核中的质子数。
例如，氧原子的核有8个质子，因此它的原子序数为8、原子序数还决定了原子的化学性质和元素周期表上的位置。
分子结构分子是由两个或多个原子通过共价键连接而成的。
共价键是通过原子间的电子共享形成的。
当原子之间共享电子对时，它们会形成共价键，使得原子能够稳定地结合在一起形成分子。
分子的结构可以通过结构式来表示。
结构式显示了原子之间的连接以及连接上的电子的分布。
例如，水分子的结构式为H-O-H，表示两个氢原子通过共价键连接到一个氧原子上。
晶体结构晶体是一种具有有序、周期性排列的原子、离子或分子的固体物质。
晶体的结构可以通过晶格来描述，晶格是三维空间中重复排列的原子、离子或分子的周期性结构。
晶体的晶格类型决定了晶体的性质。
晶体可以分为离子晶体、共价晶体和分子晶体。
离子晶体由正负离子以离散的方式排列构成，如氯化钠晶体。
共价晶体由共享电子形成的共价键连接而成，如金刚石。
分子晶体由分子之间的弱力相互作用保持在一起，如冰晶体。
晶体的结构可以通过X射线衍射等实验方法确定。
通过实验，可以确定出晶胞的形状和尺寸，进而推断出晶体的结构。
晶体结构对晶体的物理和化学性质产生重要影响。
不同类型的晶体由于结构的差异而具有不同的性质，如硬度、熔点和电导率等。
分子结构和晶体结构
分子结构和晶体结构分子结构和晶体结构是材料科学和化学中非常重要的概念。
分子结构描述了分子中原子之间的关系和排列，而晶体结构则描述了晶体中原子、分子或离子的排列、周期性和对称性。
下面将详细讨论这两个概念，并对它们的相互关系进行比较。
1.分子结构分子结构是指分子中原子之间的相对位置和连接方式。
分子是由两个或多个原子通过化学键连接而成的，而这些原子的空间排列和键的类型决定了分子的性质和功能。
分子结构的研究对于理解和预测分子的性质、反应和材料行为非常重要。
例如，化学反应中，分子结构的改变可以导致新化合物的产生或旧化合物的转化。
分子结构的解析方法包括光谱学、X射线晶体学、核磁共振等。
2.晶体结构晶体结构是描述晶体中原子、分子或离子排列方式的一种有序结构。
晶体是由具有一定周期性和对称性的原子、分子或离子有序排列而成的固体物质。
晶体结构的研究对于理解晶体的性质、生长和应用至关重要。
不同晶体结构的种类和特征决定了晶体的物理、化学和电学性质。
例如，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，但它们的晶体结构不同，导致了它们具有不同的物理性质。
晶体结构的解析方法主要有X射线衍射、电子显微镜和扫描隧道显微镜等。
3.分子结构与晶体结构的关系分子结构和晶体结构之间存在一定的关系。
晶体结构是由分子结构在空间中的周期性排列形成的。
简单晶格结构中，晶胞中只包含一个分子，其分子结构也就是晶体结构。
但在复杂的晶体结构中，晶胞中可能包含多个分子，而这些分子之间的相对位置和连接方式就定义了晶体的分子结构。
此外，晶体结构对分子的物理和化学性质也有一定的影响。
当分子被组装成晶体时，它们之间的相互作用会改变电子的分布、键的强度和键的方向性。
这些相互作用可以影响分子的稳定性、溶解性、熔点和它们之间的相互作用等性质。
总结来说，分子结构和晶体结构是材料科学和化学中两个重要的概念。
分子结构描述了分子中原子之间的关系和排列，晶体结构描述了晶体中原子、分子或离子的排列、周期性和对称性。
分子结构与晶体结构
NiCl42-、Ni(NH3)42+， 2个未成对电子，正四面体。
3d
4s
4p
28N i2+
N4 2 iC - l
[Co(NCS)4]2[CoCl4]2-
[Ni(CN)4]2-、[PtCl4]2-，键角90°，平面正方形。 d轨道无单电子。
3d
4s 4p
28N i2+ dsp2
3d
4s 4p
Ni(CN )42-
1． 能 量 共
EA Es
EA排 斥 态 ES基 态
价
键 E=0
的
-436kJ/m ol
形
成
核 间 距 R (pm )
R 0=74pm
氢分子的能量与核间距的关系曲线
+
+ ++ H2分子排斥态
+
++ -
H2基态 R0<2r
共价键的本质 自旋相反的成键电子的原子轨道重叠， 核间电子概率密度增大，引力增强。
稳定性
[FeF6]3-（ ）[Fe(CN)6]3-
[Co(en)3]3+（ ）[Co(en)3]2+
[FeF6]3-是( )自旋、（ ）轨型配离子。
中心离子 配 电子构型 位
数
Cu+ 、 Ag+ 、 2
Au+ (n-1)d10
4 Zn2+ 、 Cd2+ 、
Hg2+
(n-1)d10
Ni2+ d8
Co2+ d7
（2）轨道杂化时，原来成对的电子可以被 激发到空轨道上成单电子。
（3）n 个原子轨道组合成 n 个杂化轨道。
分子结构和晶体结构一
分子结构和晶体结构一分子结构和晶体结构一分子结构和晶体结构是固体物质中两种不同的结构形式。
分子结构是由分子组成的，每个分子由原子通过共价键连接而成。
而晶体结构则是由原子、离子或分子按照一定的几何排列方式组成的。
下面将对分子结构和晶体结构进行详细描述。
分子结构是由分子构成的，每个分子由原子通过共价键连接而成。
在分子结构中，原子之间通过共享电子来维持稳定性。
这种共价键连接使得分子具有一定的几何形状。
例如，水分子（H2O）由一对氢原子和一个氧原子通过共价键连接而成，形成一个角度为104.5度的V形分子结构。
分子结构的稳定性取决于原子之间共享电子的强度和方向性。
不同的原子之间可以通过不同类型的共价键连接，如单键、双键或三键。
这些键的强度和方向性不同，因此形成了不同形状和稳定性的分子结构。
分子结构的性质在很大程度上取决于分子之间的相互作用力。
主要的相互作用力包括范德华力、氢键、离子-电偶极相互作用和疏水作用等。
分子之间的这些相互作用力决定了分子在固体、液体或气体形态下的行为。
在固体中，分子结构之间的相互作用力相对较强，从而形成了固态晶体。
分子结构的固态晶体通常具有高熔点、高稳定性和明确的结构。
与分子结构相比，晶体结构是由原子、离子或分子按照一定的几何排列方式组成的。
晶体结构在空间中由周期性的结构单位重复排列而成，这个重复单位被称为晶胞。
晶胞由晶体中所含原子、离子或分子的最小可重复单位组成。
晶胞包括晶格点和晶格向量。
晶格点是晶体结构中原子、离子或分子所处的位置，而晶格向量则是晶格点之间的连线。
晶体结构可以分为几种不同的类型，主要包括离子晶体、共价晶体和分子晶体。
离子晶体是由正负离子按照一定比例组成的晶体，如氯化钠（NaCl）晶体。
共价晶体由共价键连接的原子组成，如金刚石（C）晶体。
分子晶体由分子间的范德华力和氢键等相互作用力组成，如冰（H2O）晶体。
每种晶体结构都有其特定的性质和结构。
晶体具有规则的几何形状、明确定义的晶面和晶体学符号，这些特征使得晶体具有良好的光学、电学和磁学性质，并且可以通过X射线衍射等技术进行结构分析。
第三章晶体结构
三．其它晶体结构 1.金刚石结构
金刚石结构为面心立方格 子，碳原子位于面心立方的所 有结点位置和交替分布在立方 体内的四个小立方体的中心， 每个碳原子周围都有四个碳， 碳原子之间形成共价键。
一．面心立方紧密堆积结构
4. CaTiO3(钙钛矿)型结构 钙钛矿结构的通式为ABO3，其中，A2+ 、B4+或A1+ 、B5+金
属离子。CaTiO3在高温时为立方晶系，O2-和较大的Ca2+作面心 立方密堆，Ti4+填充于1/4的八面体空隙。Ca2+占据面心立方的 角顶位置。O2-居立方体六个面中心，Ti4+位于立方体中心。Z=1， CNCa2+=12 CNTi4+=6 ,O2-的配位数为6 （2个Ti4+和 4个Ca2+）。
一．面心立方紧密堆积结构 1. NaCl型结构
Cl-呈面心立方最紧密堆积，Na+则填充于全部的八面体空隙
中，（即阴离子位于立方体顶点和六个面的中心，阳离位于立
方 体 的 中 心 和 各 棱 的 中 央 ） 。 两 者 CN 均 为 6 ， 单 位 晶 胞 中 含 NaCl的个数Z=4 ，四面体空隙未填充。
一．面心立方紧密堆积结构 2. β-ZnS（闪锌矿）型结构
S2-位于面心立方的结点位置，Zn2+交错地分布于立方体内 的1/8小立方体的中心，即S2-作面心立方密堆，Zn2+填充于1/2的 四面体空隙之中，CN均为4，Z=4。β -ZnS是由[ZnS4]四面体以 共顶的方式相连而成。
分子结构与晶体结构
分子结构与晶体结构首先，分子结构是由分子间的化学键连接而成的，是一种离散的、不规则的排列方式。
分子结构所组成的物质通常是气体、液体或溶液形态。
分子结构的特点包括：1.分子之间通过化学键连接，分子间力较弱，可以通过能量的变化来改变分子之间的位置。
2.分子结构可以是线性的、非线性的或者是支链状的。
3.分子之间的距离相对较远，一般在纳米的量级。
4.分子结构的稳定性相对较低，容易受到外界的影响。
相比之下，晶体结构是由原子或分子按照一定的规则、有序地排列而成的，是一种具有长程有序性的结构。
晶体结构所组成的物质通常是固体形态。
晶体结构的特点包括：1.晶体的构成基本单位是晶胞，晶胞通过晶格点连接而成。
2.晶体结构的排列方式有规律，具有周期性性质。
3.晶体结构的稳定性较高，分子之间的力较强，难以改变晶体的形态。
4.晶体结构中的原子或分子之间的距离较小，一般在埃的量级。
分子结构和晶体结构在形成机制上也有显著的不同。
分子结构的形成是由化学反应或物理性质导致的，当温度或其他条件变化时，分子之间的键连接可以相对容易地断裂或改变，从而形成新的分子结构。
而晶体结构的形成主要是由原子或分子之间的长程吸引力相互作用导致的，它们在结晶过程中会按照特定的规则排列，形成稳定的晶体结构。
分子结构和晶体结构在性质上也存在差异。
由于分子结构的离散性和分子之间较弱的连接力，分子结构的物质通常具有较低的熔点和沸点，并且容易变化。
而晶体结构由于原子或分子之间较强的相互作用力导致，晶体具有较高的熔点和沸点，并且在相变时需要吸收或释放较大的能量。
最后，分子结构和晶体结构在应用上有着不同的方向。
分子结构的应用主要集中在化学和生物领域，如有机合成、药物研发、生物大分子的结构与功能等。
而晶体结构的应用涉及到材料科学、能源存储、光电子学等领域，晶体结构的稳定性和周期性特征使其具有很高的物理性能和应用价值。
综上所述，分子结构和晶体结构是物质呈现不同组织形态的两种方式。
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2—2
杂化轨道类型与分子几何构型的关系
1.sp杂化
sp杂化（实际是sp1杂化）是同一原子的1个s轨道和1个p轨道之间进 行的杂化，形成2个等价的sp杂化轨道，杂化轨道间的夹角为180°， 所形成的AB2分子构型为直线形
2.sp2杂化
sp2杂化是同一原子的1个s轨道和2个p轨道之间进行的杂化，形成3 个等价的sp2杂化轨道。3个杂化轨道指向正三角形的3个顶点，杂化 轨道间的夹角为120°，所形成的AB3分子的几何构型为平面正三角 形
本章小结
共价键的形成：两个自旋方向相反的单电子—可以形成共价键 价键理论的要点：电子配对原理；最大重叠原理 共价键的特征：饱和性；方向性。 共价键的类型：根据轨道重叠方式分为键和键；根据极性情况可分为 极性共价键和非级性共价键；化学键的极性大小常用离子性表示；配 位共价键是共价键的一种特殊情况。 共价键的基本性质可以用键长、键能、键角来表征。 杂化理论认为，某些原子在成键时，常将其价层的成对电子中的一个 电子激发到邻近的空轨道上以增加能成键的单个电子，与此同时，同 一原子中一定数目、能量相近的几个原子轨道
原子在成键时，常将其价层的成对电子中的一个电子激发到邻近的空轨道上， 以增加成键的单个电子。与此同时，同一原子中一定数目、能量相近的的几 个原子轨道会重新组合成相同数目的等价新轨道，这一过程称为原子轨道的 杂化，简称杂化，所组成的新轨道称为杂化轨道。轨道经杂化后其角度分布 及形状均发生了改变，形成的杂化轨道形状一头大、一头小，大的一头与另 一原子成键时，原子轨道可以得到更大程度的重叠，所以杂化轨道的成键能 力比未杂化前更强，使系统能量降低得更多，生成的分子也更加稳定。
4—3
离子晶体
由阴、阳离子按一定规则排列在晶格结点上形成的晶体为离子晶体。 1.离子晶体的特征：离子晶体中晶格结点上微粒间的作用力为离子键， 这种力较强烈，故离子晶体的熔、沸点较高，常温下均为固体，且硬 度较大。 2.离子晶体的晶格能（U） 晶格能是表征离子晶体稳定性的物理量。其定义为：相互远离的气态 阴、阳离子在标准状态下，结合成单位物质的量的离子晶体时所释放 的能量（U）其SI的单位为kj·mol-1晶格能放热为正。晶格能通常随 离子电荷增多和离子半径减小而增大。晶格能越大，晶体越稳定，其 熔点越高，硬度也越大。
4. 共价键的类型 可以从不同角度对共价键进行分类。 （1）σ 键和Л 键 根据原子轨道重叠方式，将共价键分为键和键。 （2）非极性共价键和极性共价键 σ键 原子轨道沿两原子核的连线（键轴），以“头顶头”方式重叠，重 根据共价键的极性情况，可分为极性共价键和非极性共价键（简称极性键和非极性键） 叠部分集中于两核之间，通过并对称于键轴，这种键称为σ 键 非极性共价键 由同种原子组成的共价键，由于元素的电负性相同，电子云在两核中 Л键 原子轨道垂直于两核连线，以“肩并肩”方式重叠，重叠部分在键 间均匀分布（并无偏向） 极性共价键 由不同元素的原子形成的共价键，由于元素的电负性不同，对电子的 轴的两侧并对称于与键轴垂直的平面。这样形成的键称作Л 键
第四节
离子键与离子晶体
4—1 离子键的形成和特征 当电负性相差较大的两种元素的原子相互接近时，电子从电负性小的 原子转移到电负性大的原子上，从而形成了阳离子和阴离子。相邻的 阴、阳离子之间的吸引作用即为离子键。离子键无方向性也无饱和性。
4—2 离子的结构特征
1.离子的电荷 简单离子的电荷是由原子获得或失去电子形成的，其电荷绝对值为得到或失去 的电子数。 2.离子的电子构型 所有简单阴离子的电子构型都是8电子型，并与其相邻稀有气体的相同。阳离子的构型可分为如 下几种：（1）2电子型 （2）8电子型 （3）18电子型 （4）18+2电子型 （5）9-17电 子型 3.离子半径 (1)离子的半径小于其原子半径，简单阴离子的半径大于其原子半径。 （2）一周期电子层结构相同的阳离子的半径随离子电荷的增加而减小。 （3）同族元素离子电荷数相同的阴或阳离子的半径随电子层数的增多而增大。 （4）同一元素形成不同离子电荷的阳离子时，电荷数高的半径小。
第二节 杂化轨道理论与分子几何构型
价键理论部分说明了分子中共价键的形成，而对有些分子的成键情况却不能 很好的说明，并且不能圆满的解释分子的几何构型。为了说明这一问题，有 人提出激发成键的概念，但是问题并没有完全的解决，为了解决矛盾，1931 年鲍林和斯莱脱在价键理论的基础上，提出杂化轨道理论。
2—1 杂化理论概要
4.不等性杂化 第三节 分子间力与分子晶体 当几个能量相近的原子轨道杂化后，所形成的各杂化轨道的成分不完全相 分子之间的作用力是1873年由荷兰物理学家范德华首先提出来的，故 等时，即为不等性杂化。如NH3 又称范德华力，本质上也属于一种电性引力。 NH3分子为三角锥形，键角为107°.18，略小于正四面体时的键角。 3—1 分子的极性和变形性 1.分子的极性 任何以共价键结合的分子中，都存在带正电荷的原子核和带负电荷的电子， 设想分子中的两种电荷分别集中于一点，各称为正电荷中心和负电荷中心， 即“+”极和“-”极。如果两个电荷中心之间存在一定的距离，即形成偶 极，这样的分子就有极性，称为极性分子。如果两个电荷中心重合，分子 就无极性，称为非极性分子 对于双原子分子来说，分子的极性和化学键的极性是一致的；对于多原子 分子来说，分子有无极性，由分子的组成和结构而定。 分子的极性大小通常用偶极矩来衡量。偶极矩定义为分子中正电荷中心或 负电荷中心上的荷电量与正、负电荷中心间距离的乘积：μ =q·d （矢 量 ，SI单位：C·m）
第六章 分子结构与晶体结构
目的要求 1.掌握共价键理论 2.掌握杂化轨道理论与分子几何构型 3.掌握分子间力与分子晶体 4.了解离子键与离子晶体
教学重点与难点 1.共价键理论 2.杂化轨道理论与分子几何构型 3.分子间力
第一节
共价键理论
1.共价键的形成 两个H原子中电子的自旋方向相反—不能形成共价键 两个H原子中电子的自旋方向相同—可以形成共价键
2.分子的变形性 如果分子受到外加电场的作用，分子内部电荷的分布因同电相斥、异电相吸 的作用而发生相对位移。如非极性分子在未受电场作用前，正、负电荷中心 重合，受电场作用后，核被吸向正极，电子云被引向正极，使正、负电荷中 心发生位移而产生偶极（这种偶极称为诱导偶极），对于极性分子来说，分 子原本就存在偶极（称为固有偶极），当分子进入电场后，固有偶极的正极 转向负电场，负极转向正电场，进行定向排列，这个过程称为取向。电场持 续作用，偶极距离增长，即固有偶极加上诱导偶极，使分子极性增加，分子 发生变形。 非极性分子或极性分子受外电场作用而产生诱导偶极的过程，称为分子的极 化（或称变形极化）。分子受极化后外形发生改变的性质，称为分子的变形 性。分子在外电场作用下的变形程度，可以用极化率来量度 3—2 分子间力 分子具有极性和变形性是分子间产生作用力的根本原因。现在认为分子间存 在三种作用力：
第六节
其他类型的晶体
6—1 原子晶体 原子晶体晶格结点上排列的是原子，原子之间通过共价键结合而成的晶 体为原子晶体。原子晶体熔点高、硬度大、不溶于一切溶剂中，且熔融状态 也不导电。 6—2 金属键与金属晶体 金属晶体中晶格结点上排列的是金属原子或离子。金属键是金属晶体中 的金属原子、金属离子跟维系它们的自由电子间产生的结合力。金属是电和 热的良导体，金属有较好的延展性，大多数金属有较高的熔点、沸点和硬度。 6—3 混合型晶体 有一些晶体，其晶格结点上粒子间的作用力并不完全相同，这种晶体 称为混合型晶体.
5. 键参数
共价键的基本性质可以用某些物理量来表征，如键长、键能、键角等，这些物 理量统称键参数。
(1)键长 ( l ) 分子中城件的两原子核间的平衡距离（核间距），称为键长或键 距，常用单位PM（皮米）。 (2)键能（E） 化学键强弱的量度。 （3)键角 (a ) 在分子中键与键之间夹角称为键角。
3.sp3杂化 sp3杂化是同一原子的1个s轨道和3个p轨道之间进行的杂化，形成4个等 价的sp3杂化轨道。4个杂化轨道的大头指向正四面体的4个顶点，杂化轨 道间的夹角为109.5°，形成的AB4分子几何构型为正四面体
在以上三种杂化轨道类型中，每种类型形成的各个杂化轨道的形状和能量完全 相同，所含s轨道和p轨道的成分也相等，这类杂化称为等性杂化
3.共价键的特征 2.价键理论的要点 共价键理论的两个基本要点，决定了共价键具有的两种特性，即饱和 电子配对原理—两个键合原子互相接近时，各提供1个自旋方向相 性和方向性。 反的电子彼此成对形成共价键 饱和性 根据自旋方向相反的两个未成对电子，可以配对形成一个共价键， 最大重叠原理—成键电子的原子轨道重叠越多，则两核间的电子 推知一个原子有几个未成对电子，就只能和同数目的自旋方向相反的未成 概率密度越大，形成的共价键越牢固 对电子配对成键，即原子所能形成共价键的数目受未成对电子数所限制。 这一特征称为共价键的饱和性。 方向性 原子轨道中，除s轨道是球形对称没有方向性外，p，d，f原子轨 道中的等价轨道，都具有一定的空间伸展方向。在形成共价键时，只有当 成键原子轨道沿合适的方向相互靠近，才能达到最大程度重叠，形成稳定 的共价键。因此，共价键必然具有方向性， 称为价键。配位键的形成是由一个原子单方面提供一对电子 而与另一个有空轨道的原子（或离子）共用。这种共价键称为配位键。在配位键中， 提供电子对的原子称为电子给予体；接受电子对的原子称为接受体。配位键的符号 用箭号“→”表示，箭头指向接受体。 下面以CO为例说明配位键的形成： C原子的价层电子是：2s22p2 O原子的价层电子是：2s22p4 C原子和O原子的2p轨道上各有2个未成对电子，可 以形成2个共价键。此外，C原子的2p轨道上还有一个空轨道，O原子 的2p轨道上有一对成对电子（也称孤对电子），正好提供给O原子的空 轨道共用而形成配位键。配位键的形成示意如下： C ↑↓ ↑ ↑ O ↑↓ ↓ ↓ ↑↓ 结构式：C←O 此类共价键在无机化合物中是大量存在的，如NH4+，SO42-，PO43-，ClO4-等离 子中都有配位共价键。