第五节 化学键与晶体结构
【学习要求】
一. 了解三类化学键(离子键、共价键、金属键)的形成和本质。明确共价键的特征(饱和性和方向性)以及共价键的类型(σ键和π键)。
二. 了解分子的空间构型和杂化轨道类型(s-p杂化)间的关系。
三. 区分键的极性和分子的极性。了解分子间力和氢键产生的原因以及影响分子间力大小的主要因素。
四. 根据晶体内部微粒间的作用力不同,大致说明晶体的一些性质。
【学习提要】
1. 化学键
①离子键的形成、离子的最外层电子结构(典型离子晶体中的离子一般具有稀有气体原子的电子层结构)。
②共价键
⑴价键理论:共价键的形成、价键理论的要点、σ键和π键(s和p轨道之间)
⑵杂化轨道理论:HgCl2分子的空间构型――直线形(sp杂化);BF3分子的空间构型――平面三角形(sp2杂化); CH4分子的空间构型――正四面体形(sp3等性);NH3和H2O分子的空间构型分别为三角形和V字形(sp3不等性)。
2、分子间力和氢键
① 极性分子和非极性分子
⑴键的极性――决定于相邻两原子间公用的电子对有无偏移。
⑵分子的极性――决定于整个分子的正、负电荷中心是否重合,重合的是非极性分子,不重合的是极性分子。双原子分子中,分子的极性是和键的极性一致;多原子分子中,分子的极性除取决于键的极性外还和分子的空间构型有关。
② 分子间力
⑴非极性分子和非极性分子间的力:色散力、瞬间偶极;非极性分子和极性分子间的力:色散力、诱导力、诱导偶极;极性分子和极性分子间的力:色散力、诱导力、取向力。
⑵分子间力是色散力、诱导力、取向力的总称,也叫范德华力。
⑶分子间力的特征:强度要比一般化学键弱得多;没有方向性和饱和性
⑷在同类型分子中,分子间力∝分子量。
③氢键:氢键和分子间力的强度有相同的数量级。氢键的形成能加强分子间的相互作用,影响分子的性质。在无机含氧酸、羧酸、醇、胺等物质中都存在氢键。
3. 晶体的内部结构
①离子晶体
⑴晶格结点上的微粒――正、负离子;
⑵微粒间作用力――离子键;
⑶配位数――常见的NaCl晶体为6;
⑷晶体中不存在独立的简单分子;
⑸晶体的特性――熔点高、硬度大;延展性差;一般易熔于极性溶剂中;熔融态或水溶液均易导电。在相同类型的离子晶体中,离子的电荷数越多,半径越小,晶体的熔点越高、硬度越大。
②原子晶体
⑴晶格结点上的微粒――原子;
⑵微粒间作用力――共价键;
⑶配位数――一般为4;
⑷晶体中不存在独立的简单分子;
⑸晶体的特性――熔点高、硬度大;延展性差;一般溶剂中不溶;是电的绝缘体或半导体。
③分子晶体
⑴晶格结点上的微粒――极性分子或非进行分子;
⑵微粒间作用力――分子间力(有的还有氢键);
⑶配位数――可高达12;
⑷晶体中可存在独立的简单分子,如CO2表示1个分子的组成;
⑸晶体的特性――熔点低、硬度小;延展性差;一般极性分子较易溶于极性溶剂中;熔融态或水溶液均易导电。在相同类型的离子晶体中,离子的电荷数越多,半径越小,晶体的熔点越高、硬度越大。
④金属晶体
⑴晶格结点上的微粒――金属原子或正离子;
⑵微粒间作用力――金属键(没有方向性和饱和性);
⑶配位数――面心立方晶格为12;密集六方晶格为12、体心立方晶格为8
⑷晶体中不存在独立的简单分子;
⑸晶体的特性――电和热的良导体、优良的机械变形性、具有金属光泽
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