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第三章 分子结构与晶体结构 (1) Questions? Why is calcium phosphate so rigid that nature has adopted it for the formation of bones? Can we make better bones? (强离子键) Why is it so difficult to make compounds from the nitrogen in air? Can we find an easy way? (强共价键) How can we explain the ability of hemoglobin to form a loosely bonded compound with oxygen, transfer it to another part of the body, and then release it in response to a metabolic need? (配位键) 序言： 原子怎样结合成为分子？ － 化学键 离子键 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 为什么惰性气体稳定？ ns2np6 八电子层结构 原子间发生电子的转移而形成具有稳定结构的正、负离子 时，从能量的角度看，一定会有能量的吸收和放出，而且 新体系的能量一般也是最低的。如： 氯原子获得电子所释放的能量并不能补偿钠原子失去电子 所需要的能量。似乎钠原子和氯原子的反应是一个吸热的过程。 然而，上述反应过程中放出能量为-450kJ/mol, 这说明Na离子 和Cl离子之间存在相当强的作用力。这种作用力既包含正负离 子之间的引力，也包含外层电子之间以及原子核间的排斥力。 根据库仑定律：两个距离为R的电荷相反的正负离子的势能V为： 但由于当正负离子相当接近时，它们的电子云间将产生排斥作用。这种排斥作用在R较大时可以忽略不计，此时主要表现为吸引力。当R达到小于平衡距离后，则排斥作用的势能将急剧增大。从量子力学的角度，这种排斥作用的势能可以用指数形式表示为： 因此，正负离子间的总势能与R的关系如下： 离子型化合物—由离子键形成的化合物。 碱金属和碱土金属（Be除外）的卤化物是典型的离子型化合物 可以用离子性百分数来表示键的离子性和共价性的相对大小。 可见，当两个原子的电负性差值为1.7时，单键约有50%的离子性，因此，若电负性差值大于1.7，则一般形成离子键，形成离子型化合物。反之为共价键，形成共价化合物。 1-3 离子的特征 离子的电子层构型大致有5种（1）2电子构型（2）8电子构型（3）18电子构型（4）（18+2）电子构型（5）8 — 18电子构型在离子的半径和电荷大致相同条件下，不同构型的正离子对同种负离子的结合力的大小规律：8电子层构型的离子8—17电子层构型的离子18或18+2电子层构型的离子分析：为什么NaCl易溶于水而CuCl, AgCl则难溶于水？Na+为8电子构型，而Cu+和Ag+为18电子构型 1-4 晶体的特征 外形整齐 有时需在显微镜下观察 熔点固定 相反，玻璃没有固定熔点 各向异性 光的传播速度、热和电的传导等 晶体结构 Crystal Structure 晶格与晶胞 晶胞（Unit cell) 7 种晶系（14种点阵型式，未列出） 三种立方点阵形式：面心、体心、简单立方晶胞 晶胞种质点个数的计算 面心立方晶胞中的原子个数Face-centered cubic (fcc) unit: 8×1/8 + 6×1/2 = 4 离子键强度与晶格能 定义：晶格能表示相互远离的气态正离子和负离子结合成 1 mol 离子晶体时所释放的能量，或1 mol 离子晶体解离成自由气态离子时所吸收的能量。（A measure of the attraction between ions is lattice enthalpy, the enthalpy change per mol of formula units when a solid is broken up to a gas of widely separated ions.） （取其绝对值）如： Ca2+ (g) + 2Cl- (g) CaCl2 (s) – ?H = U = 2260.kJ/mol 离子化合物的性质  高熔点 高沸点 易脆性 溶解性. [例] Ca3(PO4)2：骨头的主要成分 The doubly cha