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第四章 化学键与分子结构 Chapter 4 Chemical bond and molecular structure 基本内容和重点要求 §4.1 离子键理论 （2）离子键没有方向性 4.1.3 离子的特征 4.1.5 晶格能 §4.2 共价键理论 2. π 键 4.2.2 杂化轨道理论 4.2.5 键参数与分子的性质 §4.3 金属键理论 §4.4 分子间作用力 冰的结构 （3）满带 导带和空带 以 Li 为例，1s2 2s1 2p0 2s 轨道电子半充满，组成的能带电子也半满，称为导带。 2p 能带中无电子，称为空带。 从满带顶到导带底 ( 或空带底 )的能量间隔很大，电子跃 迁困难。 这个能量间隔称为禁带。 1s 轨道充满电子，故组成的能带充满电子，称为满带。 （4）能带重叠 相邻近的能带，有时可以重叠， 即能量范围有交叉。 如 Be的2s能带和 2p能带，可以部分重叠 。通过重叠电子可以跃迁到 2p 空带中去，2s和2p之间没有禁带。 3n 个 2p n 个 2s 导体 半导体 绝缘体 导带 禁带 满带 Eg≥5eV Eg≤3eV 4.3.3 金属晶体 A1面心立方紧密堆积 —— IB，Ni，Pd， Pt A2立方体心堆积 —— IA，VB，VIB A3六方紧密堆积 —— IIIB，IVB 金属的堆积方式 六方紧堆晶格 面心立方紧堆晶格 体心立方晶格 为使电子的能级可以尽可能多的重叠，形成“少电子多中心”键，金属在形成晶体时倾向于组成极为紧密的结构。 金属晶体中离子/原子是以紧密堆积的形式存在的 。下面用等径刚性球模型来讨论堆积方式。 在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层。 第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 ) 1 2 3 4 5 6 A B ， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。第一种是将球对准第一层的球。 上图是此种六方紧密堆积的前视图 A B A B A 1 2 3 4 5 6 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。 配位数12 (同层 6，上下层各3 ) 第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。 1 2 3 4 5 6 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积。 配位数 12 此种立方紧密堆积的前视图 A B C A A B C B C A ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明。 这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。 还有一种空间利用率稍低的堆积方式，立方体心堆积：立方体 8个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。 晶体类型小结 4.4.1 极性分子与非极性分子 4.4.2 分子间作用力（范德华力） 4.4.3 离子的极化 4.4.4 氢键 4.4.1 极性分子与非极性分子 双原子分子 HCl 的正负电重心不重合，是极性分子。若正电(或负电)重心上的电荷的电量为 q，正负电重心之间的距离为 d ( 称偶极长)，则偶极矩μ = q · d 。 分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子，其极性的大小可以用偶极矩 μ来度量。 偶极矩以德拜（D）为单位。 一个电子的电荷q=1.602 ? 10－19 库仑，原子间距离的数量级为10－10 m ，故μ的数量级在10－30 C·m范围。 规定1 D = 3.33 ? 10－30 C·m （1） 永久偶极 画出结构图，确定中心原子的孤对电子对数，确定排斥力最小的稳定结构，推断分子的空间构型。 （3）判断共价分子结构的实例 1. LP=0，分子的空间构型 = 电子对的空间构型 VP = 1/2(2+2) = 2 直线形 VP = 1/2(3+3) = 3 平面三角形 VP = 1/2(4+4) = 4 四面体 VP = 1/2(5+5) = 5 三角双锥 VP = 1/2