第3章 晶体结构

第3章晶体结构
3.3. 指出下列物质在晶体中质点间的作用力、晶格类型、熔点高低。

（1）KCl (2) SiC (3) CH3Cl (4) NH3(5) Cu (6) Xe
答：结果见下表：
化合物晶体中质点间作用力晶体类型熔点
KCl SiC CH3Cl NH3 Cu Xe
离子键
共价键
分子间力
氢键，分子间力
金属键
色散力
离子晶体
原子晶体
分子晶体
分子晶体
金属晶体
分子晶体
较高
很高
较低
较低
较高
很低
============================================================= 3.4 试解释下列现象
答：（1）CO2SiO2
晶体类型分子型原子型
质点间作用力微弱的分子间力极强的共价键
（2）卫生球（萘，C10H8）为分子型晶体，质点间微弱的分子间作用力，所以易挥发，气味很大。

（3）Na+(8电子构型)极化力<Ag+（18电子构型）极化力
Na+(8电子构型)变形性<Ag+（18电子构型）变形性
因而NaCl是典型的离子晶体，易溶于极性水中；AgCl共价性突出，难溶于水。

============================================================= 3.8 解释下列问题
答：(1) CCl4、CH4、CF4、CI4是构型相同的非极性分子晶体，质点间的作用力-色散力是决定物质熔沸点的主要因素，分子量愈大，分子的体积就愈大，色散力就愈大，所以CCl4是液体，CH4、CF4是气体，而分子量最大的CI4常温下为固体。

(2) BeO、LiF都是NaCl型离子晶体，晶格能的大小决定着晶体的熔点高
低，即：晶格能愈大，晶体的熔点愈高。

因为晶格能正比与正负离子电荷，反比
14
于正负离子的核间距，而Be2+电荷比Li+多，r(Be2+)<r(Li+)，O2-电荷比F-多，r(O2-)≈r(F-)，∴BeO的晶格能大于LiF晶格能，因此，BeO熔点高于LiF。

(3) HF和HCl都是分子晶体，从分子量来看HCl的熔点应该高于HF，但HF分子间可产生氢键，最终使HF的熔点、沸点都高于HCl。

（4）SiO2质点间作用力为共价键，SO2为分子晶体，质点间作用力为分子间力，因为共价键力大于分子间力。

所以SiO2熔点高于SO2。

(5) NaF、NaCl都属于NaCl型离子晶体，而r(F-)<r(Cl-)，所以U NaF>U NaCl，因此NaF熔点高于NaCl。

============================================================= 3.12 答：分子晶体中晶格上的结点为分子，分子内原子间是共价键，结点间作用力上微弱的分子间力，使其熔化、液化时需克服的是晶格结点间的作用力—分子间力，因此其熔沸点低，硬度小。

============================================================= 3.17 解释下列实验现象。

答：(1) 分子大小HI>HCl>HF，色散力HI>HCl>HF，但HF分子间形成最强的氢键，结果使HF的沸点高于HI。

但在氮族元素的氢化物中，NH3分子间氢键较弱，沸点顺序不是NH3>BiH3>PH3,而是BiH3>NH3>PH3。

（2）BeO和LiF都是离子型晶体，Be2+电荷比Li2+高但半径却较小，+2价的Be2+电荷与-2价的O2-之间的静电力要比+1价的Li+与-1价的F-静电力大得多，BeO晶格能比LiF晶格能大。

所以BeO熔点比LiF高。

（3）在SiCl4分子中，中心原子Si有和3s,3p轨道能量相近的3d空轨道，该3d空轨道可接受水分子中O所提供的电子对，因而SiCl4易水解。

在CCl4分子中，中心原子C的价层无空的轨道，2s 和2p轨道都已用来成键，不能接受水分子中O原子提供的电子对，因此，CCl4不易水解。

（4）金刚石是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，四面体分布的碳原子的杂化轨道通过共顶点连接方式形成三维空间骨架，因此，金刚石硬度大。

石墨属层状晶体的碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子形成共价单键，每个碳原子还有一个与sp2杂化轨道平面相垂直的2p轨道，形成离域大π键。

因此，石墨中的碳原子按层状排列，层与层之间以分子间力相结合，距离较大，所以层与层之间容易发生滑动，造成石墨晶体较软。

15。