【大学化学精品课件】第八章分子结构和晶体结构
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分子结构和晶体结构58页PPT
分子结构和晶体结构
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
谢谢！
58
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪Байду номын сангаас
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
谢谢！
58
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪Байду номын сангаас
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
大学无机化学《分子结构》 ppt课件
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sp3杂化轨道示意图
CH4分子的空间结构
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20
④ sp3d2杂化 1 ns + 3 np + 2 nd 6 sp3d2 六个sp3d2杂化轨道指向正八面体的六个顶点 sp3d2杂化轨道间的夹角 = 180或90
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21
3p 3s
激发态
激发
SF6分子形成
杂化
3d
sp3d2杂化态
② 杂化前后轨道数目不变。
③ 杂化轨道可分为等性和不等性杂化轨道。 采用sp3杂化轨道成键的分子，其空间构型可 能为四面体型，V型或者三角锥型。
③ 单电子键 (如 H2+p)p,t课O件 2具有磁性
6
1927年, Heitler 和 London 应用量子力学研究 H2分子结构, 初步解答了共价键的本质.
1930年, Pauling 和 Slater 等发展出现代价键 理论(电子配对理论)、杂化轨道理论、 价层电子对互斥理论
1932年, 美国化学家密立根和德国化学家洪特 提出分子轨道理论
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10
8.2.2 共价键的类型
（1）σ键：两原子的成键轨道沿键轴（或两 核间的连线）的方向，以“头碰头”的方式 发生轨道重叠，轨道重叠部分是沿着键轴呈 圆柱型对称，这样形成的共价键叫σ键。
＋＋
x
s-s
—
＋＋
x
px-s
—
＋＋
—
x
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px- px
11
（2）π键：两个原子轨道沿键轴的方向，通过键轴的
另一方有空轨道。
例：NH
4
H
HNH
H
BF4
CO
分子结构 ppt课件
显然,结构Ⅲ、Ⅳ是不合理的。最合理的结构应是式Ⅰ。一
般N2O的结构用式Ⅰ和式Ⅱ表示.
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7
1.2 共振结构
某一物种的合理的路易斯结构可能会写出不止一个。也 就是说, 在骨架完全不变的情况下, 可以写出两个或两个以上 等价的并服从八隅律的路易斯结构。这就是共振结构。
：N≡N+1－O‥ ‥-1：
O 3PO O O
PO43- 离子的空间构型为正四面体形。
价层电子对空间构型为正四面体。
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29
4.3 影响分子空间构型的因素
(1) 孤对电子 由于孤对电子排斥力大, 影响键角或分子的对称性。
(2) 多重键 多重键的电子数比单键多,排斥力强,含有重键的键角大。
三角双锥 PCl5
变形四面 体(跷跷板 SF4
形)
T形
ClF3
2 3 AX2
直线形 XeF2
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24
VPN bp
lp
分子式
VP排布方式
分子几何 构型
实例
6 0 AX6
八面体 SF6
6 5 1 AX5
四方锥 ClF5
4 2 AX4
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正方形 XeF4
25
4.2 用VSEPR理论判断共价分子构型的一般步骤９
‥０ ０ ‥-1 [‥S = C = ‥N ] -
Ⅰ
‥-1 ０ ０ [：‥S – C ≡N ]：-
Ⅱ
+1 [：S
≡０C–‥‥-N2：]-
Ⅲ
计算每个路易斯结构式中各原子的形式电荷, 并标记形式电荷:
显然比较合理的结构式是式ⅠPPT和课件式Ⅱ, 这两者为共振结构。10
1.3 一些不满足八隅律的分子结构式 (1) 奇电子分子
《分子结构》课件
分子的几何构型
分子的空间排列
分子的几何构型影响其物理性质 和相互作用。
键角和键长
键角和键长决定了分子在空间中 的形态和键的强度。
分子的对称性
分子的对称性影响其光学性质和 反应行为。
动力学与热力学
1 动力学研究
分子结构的变化和反应速 率的测定。
2 热力学分析
分子结构与能量变化的关 系，热力学特性的定量描 述。
分子结构的分析
分析分子结构的方法有X射线衍射、质谱、核磁共振等，通过这些方法可以确定分子的几何构型和原子连接方 式。
分子数据库
分子结构和性质的大规模数据收集和整理，为科学研究和工程应用提供了宝 贵的资源。
分子图像学
利用先进的成像技术，如扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM），观察和研究分子的形态和表面结 构。
《分子结构》PPT课件
引言：分子结构是化学研究的核心。探索分子构成、连接和相互作用的本质 是我们理解化学世界的关键。
什么是分子结构？
化学的基石概念。
原子的组装
分子结构描述了原子是如何 通过化学键连接在一起形成 稳定的分子实体。
多样性与复杂性
分子结构的多样性和复杂性 使得化学在不同领域具有广 泛的应用。
化学键
键的类型 共价键 离子键 金属键
键的特性 电子共享 电子转移 电子云共享
原子轨道与分子轨道理论
原子轨道
描述了一个原子中电子的位置 和能量。
分子轨道
描述了分子中电子的位置和能 量分布。
价键理论
通过共价键的形成解释分子的 稳定性和反应性。
价键理论与键型理论
1
价键理论
描述了共价键的形成和解离过程。
分子结构的研究方法
第八章分子结构与晶体结构1-.ppt
The doubly charged small Ca2+ ions, and the triply charged PO43- ions attract one another very strongly and clamp together to form a rigid, insoluble solid. (not completely insoluble, osteoporosis，骨质疏松症)
序言：
• 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
– 离子键
Link
– 共价键
– 金属键
• 分子的形状？ － 分子构型
–价电子对互斥理论
• 分子怎样组成物质材料？－分子间作用力
• 固体材料的结构？
－晶体结构
－无定型结构
一、化学键（Chemical Bonds）
1、离子键 (Ionic Bonds)
• Lewis结构式和八隅体规则 • 离子键及其特点 • 离子键强度与晶格能 • 离子化合物的性质
第八章 分子结构与晶体结构 (1)
序言 一、化学键
1 离子键 (本质、特征、强弱、离子半径) 2 共价键 (本质、特征、强弱、共价半径) 3 分子构型 (价电子对互斥理论) 4 杂化轨道理论 5 分子轨道理论 二、分子间力和氢键 1 分子间力 2 氢键 三、晶体结构 1 晶体的特征 2 晶格和晶胞 3 晶体的基本类型
Ca2+ (g) + 2Cl- (g) CaCl2 (s) – H = U = 2260.kJ/mol
离子键强度与晶格能：
Born-Lande 公式 U = -Ve ∝ Z1Z2/r
其中： Ve 为正负离子间吸引力和排斥力达平衡时，体系的 位距能。；Z1、Z2 分别为正负离子的电荷数； r为正负离子间
序言：
• 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
– 离子键
Link
– 共价键
– 金属键
• 分子的形状？ － 分子构型
–价电子对互斥理论
• 分子怎样组成物质材料？－分子间作用力
• 固体材料的结构？
－晶体结构
－无定型结构
一、化学键（Chemical Bonds）
1、离子键 (Ionic Bonds)
• Lewis结构式和八隅体规则 • 离子键及其特点 • 离子键强度与晶格能 • 离子化合物的性质
第八章 分子结构与晶体结构 (1)
序言 一、化学键
1 离子键 (本质、特征、强弱、离子半径) 2 共价键 (本质、特征、强弱、共价半径) 3 分子构型 (价电子对互斥理论) 4 杂化轨道理论 5 分子轨道理论 二、分子间力和氢键 1 分子间力 2 氢键 三、晶体结构 1 晶体的特征 2 晶格和晶胞 3 晶体的基本类型
Ca2+ (g) + 2Cl- (g) CaCl2 (s) – H = U = 2260.kJ/mol
离子键强度与晶格能：
Born-Lande 公式 U = -Ve ∝ Z1Z2/r
其中： Ve 为正负离子间吸引力和排斥力达平衡时，体系的 位距能。；Z1、Z2 分别为正负离子的电荷数； r为正负离子间
分子结构与晶体结构39页PPT
分子结构与晶体结构
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
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第一节 离子键和离子晶体
一、离子键
二、离子晶体 三、离子晶体的晶格能 四、离子极化
一、离子键
（一）离子键的形成
当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性 较大的活泼非金属元素的原子相互接近时，阳离子 与阴离子之间除了静电相互吸引外，还存在电子与 电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用。当阳 离子与阴离子接近到一定距离时，吸引作用和排斥 作用达到了平衡，系统的能量降到最低，阳离子与 阴离子之间就形成了稳定的化学键。这种阳离子与 阴离子间通过静电作用所形成的化学键称为离子键。
形成离子键的必要条件是相互化合的元素原子 间的电负性差足够大。一般说来，当非金属元素与 金属元素的电负性差大于 1.7 时，它们主要形成离 子键。
（三）离子的特征
离子的电荷数、离子的电子组态和离子半径 是离子的三个重要特征。
1. 离子的电荷数 从离子键的形成过程可知，阳离子的电荷数 就是相应原子失去的电子数；阴离子的电荷数就 是相应原子得到的电子数。阴离子和阳离子的电 荷数主要取决于相应原子的电子层组态、电离能 和电子亲和能等。
如：Fe3+,Cr3+
3. 离子半径
离子半径是根据离子晶体中阴离子与阳离子的 核间距测出的，并假定阴离子与阳离子的平衡核间 距等于阴离子与阳离子的半径之和。
离子半径具有如下规律：
（1）同一元素的阴离子半径大于原子半径，而 阳离子半径小于原子半径，阳离子的电荷数越大， 它的离子半径越小。
（2）同一周期中电子层结构相同的阳离子的半 径，随离子的电荷数的增大而减小；而阴离子的半 径随离子的电荷数的绝对值增大而增大。
离子键
原子
共价键
分子
分子间力，氢 键
原子和阳 离子
金属键
熔点、沸点高，硬度大， 较脆，熔融或溶于水能导 电 熔点高、硬度大，导电性 差
熔点、沸点低，硬度小
熔点、沸点有高有低，硬 度有大有小，有可塑性及 金属光泽，导电性好
晶格中能表达晶体结构一切特征的最小结构单 元称为晶胞。晶体就是由无数个相互紧密排列的晶 胞所组成。
（2）NaCl 型晶体：NaCl 型晶体是 AB 型晶体
中最常见的晶体构型，它的晶胞也是正立方体，每 个晶胞中有 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-。在 NaCl 晶体中， 每个 Na+ 被 6 个 Cl－ 所包围，同时每个 Cl－ 也被 6 个 Na+ 所包围，Na+ 与 ClБайду номын сангаас 的个数比为 1:1。
（一）晶格和晶胞
按一定规律组成的几何构型称为晶格。 晶格上微观粒子所处的位置称为晶格结点。 晶体: 离子晶体、 原子晶体、 分子晶体 金属晶体。
表 8-2 离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构和特性
晶体类型 结点微粒 微粒间作用力
晶体特性
离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
阳、阴 离子
（二）离子键的特征
离子键的特征是没有方向性和没有饱和性。
由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间 各个方向与带相反电荷的离子的静电作用都是相同 的，阴离子与阳离子可以从各个方向相互接近形成 离子键，所以离子键没有方向性。
在形成离子键时，只要空间条件允许，每一个 离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子，并不 受离子的电荷数的限制，因此离子键没有饱和性。
2. 离子的电子组态
（1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电 子组态为 1s2。 如:Li+,Be2+
（2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电 子，外层电子组态为 ns2np6。 如:Na+,Ca2+,F-
（3）18 电子组态：离子的最外电子层有 18 个 电子，外层电子组态为 ns2np6nd10 。如：Ag+,Zn2+
离子晶体的硬度虽然较大，但比较脆，延展 性较差。离子晶体不导电。
图 8-2 离子晶体的错动
（三）离子晶体的类型
（l）CsCl 型晶体： CsCl 型晶体的晶胞是正立方 体，l 个 Cs+ 处于立方体中心，8 个 Cl－ 位于立方体 的 8 个顶点处，每个晶胞中有 1 个 Cs+ 和 1 个 Cl-。 CsCl 晶体就是 CsCl 晶胞沿着立方体的面心依次紧密 堆积而成。在 CsCl 晶体中，每个 Cs+ 被 8 个 Cl－ 包 围，同时每个 Cl－ 也被 8 个 Cs+ 包围，Cs+ 与 Cl－ 的 个数比为 1:1 。
（4）18＋2 电子组态：离子的次外电子层有 18 个电子，最外电子层有 2 个电子，外层电子组态为 (n－1)s2(n－1)p6(n－1)d10ns2。如：Sn2+,Pb2+,Bi3+
（ 5 ） 9~17 电 子 组 态 ： 离 子 的 最 外 电 子 层 有 9~17 个电子，外层电子组态为 ns2np6nd1~9。
（3）同一族的主族元素的电荷数相同的离子的 半径，随离子的电子层数增加而增大。
二、离子晶体
固体可分为晶体和非晶体两大类。晶体与非晶体 的主要区别是：
（1）晶体一般具有整齐规则的几何外形，而非晶 体（如玻璃、沥青、石蜡等）没有固定的几何外形。
（2）晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的 熔点。
（3）晶体具有各向异性，它的某些物理性质在不 同方向上是不同的 ( 如石墨在与层垂直方向上的电导 率为与层平行方向上的 1/104 )，而非晶体的物理性质 在不同方向上都相同。
（a）CsCl 型晶体
（b）NaCl 型晶体
（c）ZnS 型晶体
图 8-1 CsCl 型晶体、NaCl 型晶体和 ZnS 型晶体的晶胞
（二）离子晶体的特征
离子晶体一般具有较高的熔点、沸点和较大 的硬度。
离子晶体的硬度虽然较大，但比较脆，延展 性较差。离子晶体不导电。
（二）离子晶体的特征
离子晶体一般具有较高的熔点、沸点和较大 的硬度。
第八章 分子结构和晶体结构
第一节 第二节 第三节
离子键和离子晶体 共价键和分子结构 分子间作用力、氢键和分子晶体
在分子或晶体中，直接相邻的原子或离子之 间存在强烈相互作用。化学上把分子或晶体中直 接相邻的原子或离子之间的强烈相互作用称为化 学键。
化学键的类型有离子键、共价键和金属键。
晶体的种类繁多，但若按晶格内部微粒间的 作用力来划分，可分为离子晶体、原子晶体、分 子晶体和金属晶体四种基本类型。