第5章物质结构基础2.pptVIP

(3) 立方ZnS （闪锌矿 Zinc blend） 负离子晶格 正离子占据空隙 每个晶胞含有 面心立方 1/2的四面体空隙 Zn2+:S2- = 4:4 (4) 萤石 CaF2 （fluorite） 负离子晶格 正离子占据空隙 每个晶胞含有 简单立方 ? 的立方体空隙(Ca2+呈面心立方晶格) Ca2+: F- = 4 : 8 二、分子晶体 （一）占据晶体结点质点：分子 （二）各质点间作用力：范德华力 （有的还有氢键，如H2O（s） （三）因范德华力和氢键作用比共价键能小， 故分子晶体熔点低、硬度小，不导电，是绝缘体。 （四）有小分子存在 实例： H2、O2、 X2 …… H2O、HX、CO2 …… 多数有机物晶体、蛋白质晶体、核酸晶体 金刚石 三、原子晶体（共价晶体） 原子晶体 （一）占据晶格结点的质点：原子 （二）质点间互相作用力：共价健 熔沸点高，硬度大，延展性差。 （三）整个晶体为一大分子 （四）空间利用率低（共价健有方向性、饱和性） 金刚石 （C的C.N.= 4），空间利用率仅34%。 C 用sp 3杂化，与另4个C形成共价单键， 键能达400 kJ?mol-1 其他例子：金刚砂（SiC），石英（SiO2） 金刚石(原子晶体，左) 和石墨(混合型晶体，右) 沙子(SiO2原子晶体）和玻璃（无定形体） 四、金属晶体 金属晶体的4种晶格 金属原子堆积方式 晶格类型 空间 利用率 实例 简单立方堆积（scp）A.A 简单立方 （个别 ） 52 ?-Po 钋 （极少 ） 体心立方堆积（bcp）AB.AB 体心立方 （少） 68 Li, Na, K, Rb, Cs, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe … 面心立方密堆积（fcp）ABC.ABC 面心立方 （50多种金属） 74 Ca, Sr, Ba, Pt, Pd, Cu, Ag … 六方密堆积（hcp）AB.AB 六方 （多） 74 Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd … 简单立方（左）和体心立方（右）解剖图 面心立方解剖图 空间利用率计算 正离子的电子构型 某些主族元素和副族高价态正离子,如Na+, Al3+, Sc3+,Ti4+等。 8电子构型——ns2np6 18电子构型——ns2np6nd10 P区长周期族数价正离子，如Ga3+、Sn4+、Sb5+等；ds区元素的族数价离子，如Ag+, Zn2+等。 18 + 2 电子构型——(n-1)s2p6d10 ns2 p区长周期元素的低价态离子，如Pb2+, Bi3+等。 9~17电子构型——ns2np6nd1~9 d区元素低价离子,如Fe3+, Mn2+, Ni2+等;ds区高于族数价离子，如Cu2+，Au3+等。 2电子构型——1s2 第二周期元素的高价离子，如Li+, Be2+。 共价键的概念 共价键是两个原子共用成键电子对形成的，成键电子对可以由两个原子共同提供，也可以由一个原子单独提供（后者习惯上称为配位键） 共享电子对——共价键 single covalent bond double covalent bond triple covalent bond 同种非金属元素或电负性相差不大的元素之间可以形成共价键。当由两个原子共同提供一对电子时，这对电子的自旋方向必须相反，同时这两个电子的原子轨道发生最大程度的重叠，在两个原子核间形成密集的电子云。 共价键的特征 ● 具有饱和性（是指每种元素的原子能提供用于形成共价键 的轨道数是一定的） ● 具有方向性（是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具有一定的方向） 共价键的数目取决于成键原子所拥有的未成对电子的数目 + + + + 除 s 轨道外，其它原子轨道均有方向性，要取得最大程度的重叠，成键的两个轨道必须在有利的方向上。 共价键理论 价键理论和分子轨道理论。 价键理论 两个原子轨道重叠后，使两核间电子密度增大，加强了对原子核的吸引，系统能量降低而形成稳定分子。价键理论主要内容： 组成分子的两个原子必须具有未成对电子，且自旋相反。 形成共价键的两个原子轨道要对称性匹配，并获得最大程度的重叠。 一个原子可以与多个其它原子成键，一个原子可以形成的共价键的数目等于该原子的未成对电子数。 思考：H、O原子最多可以形成的价键数目是多少？ 答：H、O原子的未成对电子分别为1和2