分子结构和晶体结构
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
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。
分子结构与晶体结构大学化学
反应物浓度、取走产物等方法促进反应进行。
键参数。
键参数 键能。
在298K和100kPa条件下，气态分子断开1mol化学键所
需最低的能量（这里所说的是共价键的键能，不同类型的化
学键有不同的键能。离子键的键能叫晶格能，金属键的键
能叫内聚能）。 （表7.4）列举了一些常见共价键的键能数据。
键能数据不是直接测定的实验值，而是根据大量实验数
02
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06
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长，破坏水质；
可溶性肥料和洗涤剂中的磷酸盐可促使水域中藻类生
农药和冶炼厂排除的AsO2+，可使人体的肾功能衰退，神
CN－可以使人致命。这一切正引起人们的高度重视。
经紊乱；
Cd 2+会损害肾脏，引起骨痛病；
（表7.2）列举了一些重要的共价化合物和用途。
要描述分子中电子的运动状态，按理说应当解分子的
越高，硬度越大。
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离子半径越小，所带电荷越多，则离子键越强，熔点
02
离子键的强弱应与离子所带电荷、离子半径等有关。
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例如，NaF和CaO这两种典型离子晶体，前者正负离子
半径之和为0.23nm，后者为0.231nm很接近。谁的熔点高，
硬度大？为什么？
因离子所带电荷数后者比前者多，所以CaO的熔点
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实际上只是打开π键，保留б键。
03
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03
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在化学反应的过程中，化学键的个数不变，但键能在改
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变。例如当C=C双键改组成为两个C—C单键时，键能总是
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了解化学反应过程中有无б键变为π键或π键变为б
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增加，即：2EC—C>EC=C。
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。
分子结构与晶体结构
s-s ：σ键，如：H-H s-p ：σ键，如：H-Cl p-p ：σ键，如：Cl-Cl π键， 单键：σ键 双键：一种σ键，一种π键 叁键：一种σ键，两个π键
例：N≡N
σ键旳重叠程度比π键大，∴π键不如σ键牢固。
σ键
π键
原子轨道重叠方式 头碰头
肩并肩
能单独存在 不能单独存在
沿轴转180度 符号不变
O、N、F电负性大，原子半径小，具有孤对电子，易形成 氢键。
注意： a）不同分子亦会形成氢键 b）分子内亦会形成氢键
H3N……H-O-H
② 氢键旳强度和性质 a）强度：比化学键小得多 与分子间力相同数量级，是键能旳1/20。
b）具有方向性和饱和性
4-2．物质溶解度原理
构造相同者（溶剂、溶质构造相同）易溶，即 “相同相溶”。
第六章 分子构造与晶体构造
本章要求
1.掌握杂化轨道理论、 2.掌握两种类型旳化学键（离子键、共价
键）。 3.了解当代价键理论和分子轨道理论旳初
步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质 旳影响。
分子构造涉及
1.分子旳化学构成。 2.分子旳构型：即分子中原子旳空间排布，
键长，键角和几何形状等。 3.分子中原子间旳化学键。
e）除μ很大旳分子（如H2O）外，分子间作 用力以色散力为主。
③ 分子间作用力对物质物理性质旳影响
4-4 氢键
氢化物
ⅦA
b.p.（℃）
ⅥA
ⅤA
① 氢键形成旳条件
HF 19.5 H2O NH3
HCl HBr -84.9 -67 H2S H2Se PH3 AsH3
HI -35.4 H2Te SbH3
§4 分子间力和分子晶体
4-1．分子间力 1. 分子旳极性 任何以共价键结合旳分子中，存在带正电荷旳原子核、
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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Structures of Molecular and Crystal
本章学习要求：
1 ． 掌握 化学键的基本概念、基本类型、形成条件和基本性 质； 2．掌握共价键的形成条件和本质，现代价键理论的基本要点， 了解共价键的键参数及其应用。
1
3．掌握杂化轨道理论的要点和sp型杂化所组成的分子的 空间构型。 4. 了解分子轨道理论的基本要点，并能用其解释一些典型 分子的性质特点。 5．了解分子间作用力和氢键对物质某些性质的影响。 6．了解金属键的形成、特性和金属键理论要点。 7．在理解化学键、分子间作用力（包括氢键）的本质和 特性的基础上，掌握晶体的基本类型和特点性质。了解晶 体结构对物质性质的影响。
6
第二节 化学键理论
一、离子键理论
1、离子键（ionic bond）理论是由德国化学家柯塞尔（Kossel W）在1916年提出。其理论要点如下： （1）当活泼金属原子与活泼非金属原子相互接近时，它们有 得到或失去电子成为稀有气体稳定结构的趋势，由此形成相应 的正、负离子。 （2）正负离子靠静电引力相互吸引而形成离子晶体。 特点：没有方向性和饱和性。
图 5-1 氢分子形成过程的能量变化
图 5-2 氢分子的两种状态
12
2、价键理论的基本要点 （1）自旋相反的未成对电子相互配对时，原子轨道的对称性匹 配，系统的能量最低，可以形成稳定的共价键。 （2） A、B两原子各有一个或两个、三个未成对电子，且自旋
方向相反，则互相配对构成共价单键、共价双键或共价叁键；如 果A原子有两个未成对电子，B原子只有一个未成对电子，则A原 子可同时与两个B原子形成共价单键，故形成AB2分子，如H2O分 子；若A原子有能量合适的空轨道，B原子有孤电子对，B原子的 孤电子对所占据的原子轨道和A原子的空轨道能有效地重叠，则 B 原子的孤电子对可以与 A 原子共享，形成共价配键，以符号 A←B表示。
①H沿着x轴方向接近Cl，形成稳定的共价键； ②H向Cl接近时偏离了x方向，轨道间的重叠较小，结合不稳定,H有向x 轴方向移动的倾向； ③H沿z轴方向接近Cl原子，两个原子轨道间不发生有效重叠，因而H与 Cl在这个方向不能结合形成HCl分子。
9
由表5－6可知，晶格能大的离子化合物较稳定，反映
在物理性质上则硬度高、熔点高、热膨胀系数小。如果离 子晶体中正负离子的电荷 z+ ， z- 相同，构型也相同（ A 相 同），则d较大者熔点较低，如果离子晶体构型相同，d相 近，则电荷高的硬度高。
10
二、价键理论(Valence Bond)
美国化学家路易斯提出了共价键（covalent bond）的电子 理论－“共用电子对”。
7
2、晶格能(lattice energy) 由离子键形成的化合物叫离子型化合物(ionic compound)， 相应的晶体为离子晶体。离子晶体的晶格能是指由气态的阳离 子和气态的阴离子结合生成1摩尔离子化合物固体时的焓变，用 符号U表示。
138840 z z A 1 U 1 d n
5
二、分子的极性(polarity of molecular)
极性分子: 分子的偶极矩 (dipole moment) 是衡量分子极性大小的物 理量。物理学中，把大小相等符号相反彼此相距为d的两个电 荷（+q和-q）组成的体系称为偶极子，其电量与距离之积，就 是分子的偶极矩（μ）。数量级为10-30C· m（库· 米）。 μ=q·d
8
表5-6 NaCl型晶体z、d与物性关系
NaCl型晶体 离子间距/pm z+=z熔点/K 硬度* 热膨胀系数 av/10-6k-1 NaF 231 1 1261 3.2 39 NaCl 276 1 1119 2.5 40 43 NaBr 290 1 1048 MgO 205 2 3098 6.5 7 ～8 ScN 223 3 TiC 223 4 3140±90 8～9
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由分子的性质决定，而分子的性质则 由分子的结构所决定。分子或晶体中，原子（或离子）之 间直接的、主要的和强烈的相互作用，称为化学键。
原子为什么会结合成为分子？ 原子怎样结合成为分子？
化学键的本质 分子的几何分子的性质 第二节 化学键理论 第三节 多原子分子的空间构型 第四节 分子间的作用力和氢键 第五节 晶体的特征和分类 第六节 离子极化
4
H 298
第一节
键参数和分子的性质
一、键参数(parameter of bond)：
1、键能(bond energy) 2、键长(bond length) 3、键角(bond angle) 4、键的极性(polarity)：
1927年英国物理学家海特勒（Heitler W）和德国物理学家 伦敦（London F）成功地用量子力学处理H2分子的结构。1931 年美国化学家鲍林和斯莱特将其处理H2分子的方法推广应用于
其它分子系统而发展成为价键理论（valence bond theory），简 称VB法或电子配对法。
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1、氢分子的形成
式中U为晶格能，单位为kJ· mol-1；138840是晶格能采用kJ· mol-1为单位和把d的 单位从pm换算为m而引入的；d为正负离子核间距离，可近似用（r++r-）表示， 单位为pm；z+，z-分别为正负离子的电荷数的绝对值；A是马德隆(Madelung)常 数，与离子晶体的构型有关；n称为波恩指数，n的数值与离子的电子层结构类 型有关，如果正负离子属于不同的电子层结构类型，则n取平均值。
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（3）原子轨道叠加时，轨道重叠程度越大，电子在两核间出现 的几率越大，形成的共价键也愈稳定。因此，共价键应尽可能 沿着原子轨道最大重叠的方向形成，这就是最大重叠原理。 3、共价键的特征
（1）饱和性 （2）方向性 图5-3表示的是H原子的1s轨道与Cl原子的3px轨道的三种重 叠情形：
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图 5-3 s轨道和px轨道的三种重叠情况