[理学]无机化学 第3章固体结构.ppt

分子间力的特点： 不同情况下，分子间力的组成不同。 例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的H2O 分子例外。 分子间力作用的范围很小(一般是300－500pm)。 分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。 分子量 色散作用 分子间力 沸点熔点 水中溶解度 He Ne Ar Kr Xe 小 大 小 大 小 大 小 大 低 高 小 大 决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。 分子间力的意义： 3.4.3 氢键 HF HCl HBr HI　　　　　　　　　　　　　 沸点/0C －85.0 －66.7 －35.4　 19.9 极化率 小 大 色散作用 弱 强 沸点 低 高 HF为何反常的高？原因——存在氢键。 HF 分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的 H 原子核与另一个 HF 分子中 F 原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。 氢键的形成条件： 分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F ，O，N)形成氢键。 ① 键长特殊：F－H F 270pm ② 键能小 E(F－H F) 28kJ·mol－1 ③ 具有饱和性和方向性 氢键的特点： 除了HF、H2O、NH3 有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。 H C O O H H O O H C 除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。 石墨具有层状结构，称为层状晶体。 §3.5 层状晶体 层间为分子间力 同一层：C－C 键长为142pm，C 原子采用 sp2 杂化轨道，与周围三个 C 原子形成三个σ键，键角为 1200，每个 C 原子还有一个 2p 轨道，垂直于sp2 杂化轨道平面，2p 电子参与形成了π键，这种包含着很多原子的π键称为大π键。 层与层间：距离为 340pm，靠分子间力结合起来。 石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。 思考： 石墨具有良好的导电传热性，又常用作润滑剂，各与什么结构有关？ § 3.6 晶体的缺陷 在晶体内，每一个粒子的排列完全符合某种规律的晶体称为理想晶体。 但是，一般实际晶体总是偏离理想状态而存在各种各样的缺陷。缺陷是属于结构变化的一部分，缺陷本身有其不利的一面，也有其有利的一面，这些缺陷对电、磁、光、声和热等物理性质产生各种影响。 通常人们根据晶体缺陷在空间延伸的限度来分类，分为三大类，其中以点缺陷最普遍也最重要。 § 3.6.1 点缺陷 点缺陷是由于晶体中有些离子（或原子）从晶格节点上的位移产生空位，或有外来的杂质离子（或原子）取代原有粒子或晶格间隙位置上存在间隙离子（或原子）而产生的。 可分为： 本征缺隙 杂质缺陷 1.本征缺隙 本征缺隙是由于晶体本身结构所产生的缺陷，常见的有离子双离位缺陷(schottky defects)和正离子单离子缺陷（Frankel defects）。 离子双离位缺陷包含有原子空位（对金属晶体）或者离子空位（对离子晶体）。 离子空位是阳离子和阴离子按化学计量比同时空位。由于在晶格中同时有一个正离子和一个负离子脱离，而出现一对“空穴”，形成离子双离位缺陷。具有高配位数的，正负离子半径相近的离子型化合物倾向于生成这种缺陷，例如NaCl、CsCl、KCl、KBr等。 正离子单离子缺陷是由于有一个离子占入间充位置而未占入它的正确的晶格位置上，在晶格中出现一个“空穴”，如图所示。这种缺陷最常发生在阳离子半径远小于阴离子半径或晶体结构空隙较大的离子晶体中。由于正离子半径一般小于负离子，所以常见的是正离子占入到间充位置。由于离位时耗能小，因此具有低配位数的化合物易生成这种正离子离位的缺陷。例如：ZnS、AgCl、AgBr和AgI等。 2. 杂质缺陷 杂质缺陷是指杂质原子进入晶体后引起的缺陷，也有两种方式：间隙式和取代式。 间隙式杂质原子进入晶体，一般发生在外加杂质离子（或原子）半径较小的情况，例如：H原子加入ZnO中