重點(diǎn)難點(diǎn)：晶體中離子的堆積方式與空隙（六方密堆積、面心立方密堆積和體心立方堆積）。根據(jù)組成晶體的粒子種類(lèi)及粒子之間作用力的不同，可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體和原子晶體。離子半徑和離子晶體的類(lèi)型。離子晶體中離子間作用力的大小可用晶格能來(lái)量度。離子極化作用的大小取決于離子的極化力和變形性。學(xué)習(xí)要求：熟悉晶體的類(lèi)型、特征和組成晶體的微粒間的作用力。了解金屬晶體的三種密堆積結(jié)構(gòu)及其特征；理解金屬鍵的形成和特征。熟悉三種典型離子晶體的結(jié)構(gòu)特征；理解晶格能的概念和離子電荷、半徑對(duì)晶格能的影響，熟悉晶格能對(duì)離子化合物熔點(diǎn)、硬度的影響；了解晶格能的熱化學(xué)計(jì)算方法。了解離子半徑及其變化規(guī)律、離子極化及其對(duì)鍵型、晶格類(lèi)型、溶解度、熔點(diǎn)、顏色的影響。了解分子的偶極矩和變形性及其變化規(guī)律；了解分子間力的產(chǎn)生及其對(duì)物性的影響；了解氫鍵的形成條件、特點(diǎn)及其對(duì)某些物性的影響。§11.1晶體結(jié)構(gòu)和類(lèi)型11.1.1晶體結(jié)構(gòu)的特征與晶格理論11.1.2晶體缺陷*11.1.3非晶體準(zhǔn)晶體*11.1.4晶體類(lèi)型11.1.1晶體結(jié)構(gòu)的特征與晶格理論

1.晶體結(jié)構(gòu)的特征

晶體：由原子、離子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體。天然金剛石天然水晶石具有規(guī)則的幾何外形；呈現(xiàn)各向異性；具有固定的熔點(diǎn)。2.晶格理論晶格：幾何概念，是從實(shí)際晶體中抽象出來(lái)的，用點(diǎn)和線(xiàn)表示晶體周期性結(jié)構(gòu)的規(guī)律。晶胞：晶體的最小重復(fù)單元，通過(guò)晶胞在空間平移無(wú)隙地堆砌而成晶體。zyxabc由晶胞參數(shù)a，b，c，α，β，γ表示，a，b，c

為六面體邊長(zhǎng)，α，β，γ

分別是bc，ca,ab

所組成的夾角。晶胞的兩個(gè)要素：1.晶胞的大小與形狀：2.晶胞的內(nèi)容：粒子的種類(lèi)，數(shù)目及它在晶胞中的相對(duì)位置。晶胞參數(shù)按晶胞參數(shù)的差異將晶體分成七種晶系晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方晶系a=b=cα=β=γ=90?三方晶系a=b=cα=β=γ≠90?四方晶系a=b≠cα=β=γ=90?六方晶系a=b≠cα=β=90?，γ=120?正交晶系a≠b≠cα=β=γ=90?單斜晶系a≠b≠cα=γ=90?，β≠90?三斜晶系a≠b≠cα≠β≠γ≠90?按帶心型式分類(lèi)，將七大晶系分為14種型式。例如，立方晶系分為簡(jiǎn)單立方、體心立方和面心立方三種型式。簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方簡(jiǎn)單四方體心四方簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單六方簡(jiǎn)單菱形簡(jiǎn)單正交底心正交體心正交簡(jiǎn)單單斜底心單斜面心正交高分子化合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)高分子物也有晶態(tài)和非晶態(tài)，但是與低分子物不同的是，同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的高分子物會(huì)因合成條件和加工條件的不同，形成不同的晶體，從而導(dǎo)致高分子物性能的差異。如：聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（稱(chēng)聚酯纖維，商品名為滌綸，屬合成纖維）即可做成高強(qiáng)度低伸長(zhǎng)的纖維，也可以做成低強(qiáng)度高伸長(zhǎng)的纖維。纖維中既含有結(jié)晶部分，也含有非晶（無(wú)定形）部分。纖維的晶態(tài)結(jié)構(gòu)是晶區(qū)與非晶區(qū)同時(shí)存在、不可分割的兩相結(jié)構(gòu)。結(jié)晶度：在纖維中，結(jié)晶部分在整個(gè)聚集體中所占的比例。用來(lái)衡量結(jié)晶的程度。隨著結(jié)晶度的增高，纖維的強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性等提高，而延伸度、吸濕性、染色性能等下降。11.1.4晶體類(lèi)型晶體類(lèi)型組成粒子粒子間作用力物理性質(zhì)例子熔沸點(diǎn)硬度熔融導(dǎo)電性金屬晶體原子離子金屬鍵高或低大或小好Cr,K原子晶體原子共價(jià)鍵高大差離子晶體離子離子鍵高大好NaCl分子晶體分子分子間力低小差干冰§11.2

金屬晶體11.2.1金屬晶體的結(jié)構(gòu)11.2.2金屬鍵理論金屬晶體是金屬原子或離子彼此靠金屬鍵結(jié)合而成的。金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性，最緊密的堆積形成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。11.2.1金屬晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體中粒子的排列方式：六方密堆積(HexgonalClosePacking)；面心立方密堆積(Face-centredCubicClosePacking)；體心立方堆積(Body-centredCubicPacking)。六方密堆積：在同一層中，每個(gè)球周?chē)膳?個(gè)球構(gòu)成密堆積，

第二層中每個(gè)球放入第一層的三個(gè)球所形成的空隙上，

第三層的球與第一層的球?qū)R，以ABAB...方式排列，配位數(shù)為12，原子空間利用率為74%。面心立方密堆積：與六方密堆積的區(qū)別：第三層與第一層有錯(cuò)位，以ABCABC...方式排列，配位數(shù)是12，空間利用率是74%。體心立方堆積立方體晶胞的中心和8個(gè)角上各有一個(gè)金屬粒子，配位數(shù)為8，空間利用率為68%。四面體空隙：一層的三個(gè)球與上或下層密堆積的球間的空隙。八面體空隙：一層的三個(gè)球與錯(cuò)位排列的另一層三個(gè)球間的空隙。

密堆積間的兩類(lèi)空隙：11.2.2金屬鍵理論1.電子海模型：

將金屬描繪成金屬正離子在電子海中規(guī)則排列。金屬原子價(jià)電子數(shù)目較少，核對(duì)價(jià)電子吸引力較弱。因此，電子容易擺脫金屬原子的束縛成為自由電子，其為整個(gè)金屬所共有。金屬正離子靠這些自由電子的膠合作用構(gòu)成金屬晶體，這種作用就是金屬鍵。可解釋金屬的特性：良好的導(dǎo)電性良好的導(dǎo)熱性良好的延展性

Li原子電子構(gòu)型是1s22s1，每個(gè)原子有3個(gè)電子，價(jià)電子數(shù)是1。2s1s能量2s帶半充滿(mǎn)（導(dǎo)帶）1s帶全滿(mǎn)（滿(mǎn)帶）Li能帶示意圖禁帶金屬的導(dǎo)電性是靠導(dǎo)帶中的電子來(lái)體現(xiàn)的。2.能帶理論（金屬的分子軌道模型）導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體§11.3離子晶體11.3.1離子晶體的結(jié)構(gòu)11.3.3離子極化11.3.2晶格能離子晶體：離子間的靜電引力結(jié)合而成的晶體。陰離子：大球，密堆積，形成空隙陽(yáng)離子：小球，填充空隙三種典型的離子晶體：

NaCl型、CsCl型、ZnS型

11.3.1離子晶體的結(jié)構(gòu)1、NaCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：晶格：面心立方配位比：6:6(紅球－Na+,

綠球－Cl-)2、CsCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：(紅球－Cs+,

綠球－Cl-)晶格：簡(jiǎn)單立方配位比：

8:83、ZnS型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：晶格：面心立方(紅球－Zn2+,

綠球－S2-)配位比：4:4半徑比(r+/r-)規(guī)則：NaCl晶體其中一層橫截面：理想的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(NaCl)配位數(shù)構(gòu)型0.225→0.414

4ZnS型0.414→0.732

6NaCl型0.732→1.00

8CsCl型

1.0012密堆積半徑比規(guī)則

定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，按化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式使離子晶體變?yōu)闅鈶B(tài)正離子和氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所吸收的能量稱(chēng)為晶格能，用U

表示。U11.3.2晶格能MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升華焓電離能電子親和能1.Born-Haber循環(huán)則：U=689.1kJ·mol-1=89.2kJ·mol-1=418.8kJ·mol-1=15.5kJ·mol-1=96.5kJ·mol-1=-324.7kJ·mol-1=-689.1kJ·mol-1=295.3kJ·mol-1上述數(shù)據(jù)代入上式求得：+++++=:正負(fù)離子核間距離：正負(fù)離子電荷的絕對(duì)值A(chǔ):Madelang常數(shù),與晶體類(lèi)型有關(guān)n:Born指數(shù),與離子電子層結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)CsCl型

A=1.763NaCl型

A=1.748ZnS型

A=1.638影響晶格能的因素?2.Born-Lande

公式3.

Калустинский公式：n+：晶體分子式中正離子的個(gè)數(shù)n-

：晶體分子式中負(fù)離子的個(gè)數(shù)11.3.3離子的極化離子在外加電場(chǎng)的作用下，本身會(huì)變形，化學(xué)鍵由離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡。離子的極化率(α)：描述離子本身變形性的物理量。

離子的極化力(f)：描述一個(gè)對(duì)其他離子變形的影響能力。

1.離子的極化率(α)一般規(guī)律：①

離子半徑r：r

愈大，α愈大。

如α：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+；F－<Cl－<Br－<I－②

負(fù)離子極化率大于正離子的極化率。③

離子電荷：正離子電荷少的極化率大，負(fù)離子電荷多的極化率大。如：α(Na+)>α(Mg2+)，α(S2－)>α(Cl－)④

離子的電子層構(gòu)型:(18+2)e-,18e->9~17e->8e-

如：α(Cd2+)>α(Ca2+)；α(Cu+)>α(Na+)

r/pm97999695

2.離子極化力(f)

①離子半徑r：r小者，極化力大。②離子電荷：電荷多者，極化力大。③離子的外層電子構(gòu)型：

f：(18+2)e-,18e->9~17e->8e-

當(dāng)正負(fù)離子混合在一起時(shí)，著重考慮正離子的極化力，負(fù)離子的極化率，但是18e構(gòu)型的正離子(Ag+,Cd2+等)也要考慮其變形性。一般規(guī)律：3.離子極化的結(jié)果①

鍵型過(guò)渡

Ag+I－r/pm126+216(=342)R0/pm299如：AgFAgClAgBrAgI核間距縮短離子鍵共價(jià)鍵②

晶型改變AgClAgBrAgIr+/r-0.6950.630.58理論上晶型NaClNaClNaCl實(shí)際上晶型NaClNaClZnS配位數(shù)664③

性質(zhì)改變例如：溶解度AgCl>AgBr>AgINaCl易溶于水，CuCl難溶于水。11.4.1分子的偶極矩和極化率§11.4分子晶體11.4.3氫鍵11.4.2分子間的吸引作用1.分子的偶極矩(μ)：用于定量地表示極性分子的極性大小。極性分子μ≠0非極性分子μ=0雙原子分子：多原子分子：同核：O3（V字形）式中q為極上所帶電量，l為偶極長(zhǎng)度。11.4.1分子的偶極矩和極化率異核：HXμ為矢量，方向：正電中心指向負(fù)電中心。分子的偶極矩與鍵矩的關(guān)系：極性鍵構(gòu)成的雙原子分子：分子偶極矩=鍵矩多原子分子的偶極矩=鍵矩的矢量和，例如：μ(SF6)=0，鍵矩互相抵消，

μ(H2O)≠0，鍵矩未能抵消。分子的偶極矩μ(×10－30C·m)2.分子的極化率：用于定量地表示分子的變形性大小。分子的變形性大小指的是正電中心與負(fù)電中心發(fā)生位移(由重合變不重合，由偶極長(zhǎng)度小變偶極長(zhǎng)度大)。內(nèi)因：分子愈大，分子變形愈厲害。外因：外加電場(chǎng)愈強(qiáng)，分子變形愈厲害；影響分子變形性大小的因素：分子的極化率α(×10－40C·m2·V－1)非極性分子的瞬時(shí)偶極之間的相互作用分子間具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、負(fù)電中心；任何分子都有變形的性能。由于瞬時(shí)偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。11.4.2分子間的吸引作用1.色散作用(色散力)：一大段時(shí)間內(nèi)的大體情況色散力與分子極化率有關(guān)。α大,色散力大。每一瞬間2.誘導(dǎo)作用(誘導(dǎo)力)：決定誘導(dǎo)作用強(qiáng)弱的因素：

極性分子的偶極矩：

μ愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。

非極性分子的極化率：

α愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。由于誘導(dǎo)偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用分子離得較遠(yuǎn)分子靠近時(shí)兩個(gè)極性分子相互靠近時(shí)，由于同極相斥、異極相吸，分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并按異極相鄰狀態(tài)取向，分子進(jìn)一步相互靠近。3.取向作用(取向力)：兩個(gè)固有偶極間存在的同極相斥、異極相吸的定向作用稱(chēng)為取向作用。分子離得較遠(yuǎn)取向誘導(dǎo)

分子間力是三種吸引力的總稱(chēng)，其大小一般為幾kJ·mol－1，比化學(xué)鍵小1－2個(gè)數(shù)量級(jí)。分子間的吸引作用(×10－22

J)分子間力的特點(diǎn)：不同情況下，分子間力的組成不同。例如，非極性分子之間只有色散力；極性分子之間有三種力，并以色散力為主，僅僅極性很大的H2O

分子例外。分子間力作用的范圍很小(一般是300~500pm)。分子間作用力較弱，既無(wú)方向性又無(wú)飽和性。分子量色散作用分子間力沸點(diǎn)熔點(diǎn)水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大決定物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、蒸氣壓、溶解度及表面張力等物理性質(zhì)的重要因素。分子間力的意義：

HFHClHBrHI沸點(diǎn)/0C－85.0－66.7－35.419.9極化率小