第3章分子结构与晶体类型ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章 分子结构与晶体类型,帮助,返回,下页,上页,第,3,章,分子结构与晶体类型,第3章,1,学习内容,3.1,化学键,3.2,杂化轨道与分子构型,3.3,分子间力与氢键,3.4,晶体类型（,离子极化,）,学习内容,2,学习要求,掌握晶体的类型、特点，了解离子极化概念，理解不同晶体性质差异的原因及离子极化对物质性质的影响规律；能判断分子间力、氢键及离子极化对物质物理性质影响。,学习要求 掌握晶体的类型、特点，了解离子极化概念，,3,分子间作用力,(Intermolecular Forces),Type of interaction,Typical energy(kJ/mol),Interacting species,dipole-dipole,0,3,polar molecules,Induced-dipole,0,1,polar and nonpolar molecules,Dispersion,8,25,all types of molecules,Hydrogen bonds,5,30,N,O,F;the link is a shared H atom,化学键能约为：,100,600(kJ/mol),分子间作用力(Intermolecular Forces),4,【,实例分析,】,某些离子半径相近，电荷相同的二元化合物性质差异很大。,例如：,NaCl,r,（,Na,）,95pm,远比,CuCl,r,（,Cu,）,96pm,在水中的溶解度大，这是由,离子的极化,引起的。,离子极化程度主要决定于,阳离子极化作用,和,阴离子的变形性,。通常阳离子以,极化作用,为主；而阴离子以,变形性,为主。,【实例分析】某些离子半径相近，电荷相同的二元化合物性质差异很,5,离子在电场中产生,诱导偶极,的现象称为,离子极化现象。,离子具有变形性，所以可以被电场极化。,离子作为带电微粒，自身又可以起电场作用，去使其它离子变形。离子这种能力称为,极化能力,。,故离子有二重性：,变形性和极化能力,。,3.4,离子极化,离子在电场中产生诱导偶极的现象称为离子极化现象。,6,r,大,则变形性大，故,阴离子的变形性,显得主要。阳离子中只有,r,相当大的如,Hg,2+,，,Pb,2+,，,Ag,+,等才考虑其变形性。,电荷数的代数值越大，变形性越小，如,Si,4+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,(Ne)F,O,2,电子构型，外层（次外层）电子越多，变形性越大。,Na,+,Cu,+,；,Ca,2+,Cd,2+,1,、影响变形性的因素,阴离子的变形性主要决定于离子半径，其次是离子电荷。,（,1,）简单离子,F,C1,Br,Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Cs,+,。,r,相近,，电荷相同时，外层电子数越多，极化能力越强。原因是外层电子对核的中和较小，故,有效电荷高,些。,Pb,2+,Zn,2+,(18,18+2),Fe,2+,Ni,2+,(818),Ca,2+,Mg,2+,(8e),r,相近,时，电荷数越高极化能力越强。,Mg,2+,(8e,，,65 pm)Ti,4+,(8e,，,68 pm ),2,、,影响极化能力的因素,与离子的电荷、半径和外层电子构型有关。,极化能力的实质是离子作为电场时电场强度的体现,9,离子键是离子之间的引力。正离子的电子转移给了负离子,。,当极化能力强的正离子和变形性大的负离子,接近时，发生,极化现象,。负离子的电子云变形，即负离子的电子被拉向两核之间，,使两核间的电子云密度增大。,于是离子键的百分数减少，共价键的百分数增大，,离子键向共价键过渡。,离子极化的结果使离子晶体中出现离子对或分子单位，,离子晶体向分子晶体过渡,。这种过渡则使得物质的熔点，沸点降低，在水中的溶解性降低,。,(,影响,物质的物理性质,),3,、,离子极化对化学键类型的影响,离子键是离子之间的引力。正离子的电子转移给了负,10,想一想,为什么氧化铝的熔点并不如氧化镁高？从结构上可以解释吗？,从离子键强度考虑，,Al,2,O,3,+3,对,-,2 应比,MgO+2,对,-,2的,离子键强，,m.p.,高。但事实并非如此。,从离子极化理论考虑，因为,Al,3+,的极化能力强，造成,Al,2,O,3,比,MgO,更倾向于分子晶体。,这说明了,Al,2,O,3,的共价成份比,MgO,大,。,离子键和共价键不是绝对的。,想一想为什么氧化铝的熔点并不如氧化镁高？从结构上可以解释吗？,11,例 1,:,测得,KBr,的,=10.41 D,，,键长 282,pm,，,通过计算，说明键的离子,性,百分数。,解：,282,pm=2.82,10,10,m,，即,2.82,，,由,=qd,，,故,q=/d =10.41/(4.8,2.82)=0.77(,电子的电量）,在,K,+,，,Br,上的电荷不是,+,1，1，而是 0.77，其余电荷,为,共用，即为共价成份。故,键,的离子,性,百分数为,77,。,例 1:测得 KBr 的=10.41 D，键长 2,12,正离子若不是8,e,的,Al,3+,，,而是,(18+2)e,、,18,e,的正离子，,是否要,考虑自身的变形性,？,既考虑阳离子对阴离子的极化，又考虑阴离子对阳离子的极化，总的结果称,相互极化,。,4,、相互极化,(,离子附加极化,),Al,3+,的极化能力强。,Al,2,O,3,Al,3+,变形性极小,。,想一想,Hg,2+,，,Pb,2+,，,Ag,+,I,，,S,2,正离子若不是8e的Al3+，而是(18+2)e、18e的正,13,若只考虑,Zn,2+,，,Cd,2+,，,Hg,2+,对,I,的极化作用，应得出,ZnI,2,的极化程度最大的结论,。,因为,三者的电荷相等，电子层结构相同，而,Zn,2+,的,r,最小。,即,ZnI,2,的熔点，沸点低，而,HgI,2,的熔点，沸点高。,想一想,为什么,ZnI,2,、,CdI,2,、,HgI,2,从左到右，熔点和溶解度,依次降低。讨论,ZnI,2,、,CdI,2,、,HgI,2,三者的,离子极化,问题,?,18,e,原因在于没有考虑,Zn,2+,，,Cd,2+,，,Hg,2+,的变形性，没有考虑相互极化。,Zn,2+,的变形性最小，,Hg,2+,的变形性最大。故相互极化的总结果是,HgI,2,最大。,结论,：,在遇到,阳离子为,Pb,2+,，,Ag,+,，,Hg,2+,等时，要注意用,相互极化,（,离子附加极化,）,解释问题。,若只考虑 Zn2+，Cd2+，Hg2+对I,14,5,离子极化对化合物性质的影响,晶型发生转变,CsCl,型,NaCl,型,ZnS,型 分子晶体,相互极化作用递增，晶型的配位数递减,熔点、沸点降低,AgCl,的熔点（,455,）远远低于,NaCl,的熔点（,800,）。,离子极化作用加强，可引起化学键型发生变化，使离子键逐渐向极性共价键过渡,，导致晶格能降低。,5离子极化对化合物性质的影响CsCl 型 Na,15,颜色变深,极化作用愈强，激发态和基态能量差愈小，化合物的颜色就愈深,。,溶解度降低,随着化合物中离子间相互极化作用的增强，共价程度增强，其溶解度下降,。,热稳定性下降,一阴离子的二元化合物，,阳离子极化力越大，化合物越不稳定,。,阳离子的水解能力与离子极化力成正比。,对溶液酸碱性的影响,颜色变深 溶解度降低,16,NO,3,中心,的,N(V),，,极化作用很强，使氧的电子云变形,。,NO,3,的结构,6,、,反极化作用,HNO,3,分子中，,H,对,与其,邻近的氧原子的极化，与,N(V),对,这个氧原子的,极化,作用,的效果,相反。,NO3 中心的 N(V)，极化作用很强，使氧的电子,17,由于,H,的极化能力极强，这种反极化作用导致,O,N,键结合力减弱，所以硝酸在较低的温度下将分解，生成,NO,2,。,4 HNO,3,4 NO,2,+2 H,2,O +O,2,我们称,H,的极化作用为反极化作用，,就,是与,N(V),的,极化,作用,相比较而言的,。,由于 H 的极化能力极强，这种反极化作用导,18,Li,+,的极化能力次于,H,，,但强于,Na,+,，,故稳定性关系有,HNO,3,LiNO,3,Mg,2+,Na,+,外层电子构型 当离子电荷相等，半径相近时，不同外层电子构型的阳离子，其极化作用大小顺序如下,18,电子,18+2,电子,2,电子,917,电子构型（如,Fe,2+,8,电子构型（如,Na,+,Ca,2+,型（如,Ag,+,Pb,2+,Li,+,等）,Ni,2+,Cr,3+,等）,Mg,2+,等）,离子半径 当离子构型相同，离子电荷相等时，半径越小，离子极化作用越大。,2影响阳离子极化作用的主要因素18电子,1,22,由于阳离子半径相互差别不大，所以，阳离子的电荷数及外层电子构型对极化作用影响较大。,3,影响阴离子变形性的主要因素,阴离子的变形性主要决定于离子半径，其次是离子电荷。,离子半径 当电荷相同时，阴离子半径越大，其变形性越大。例如,F,-,Cl,-,Br,-,I,-,离子电荷 当阴离子半径相近时，随阴离子电荷的增加（电子云蓬松），其变形性将逐渐增大。,4,离子附加极化,上面着重讨论了阳离子对阴离子的极化作用，而当阳离子也容易变形时，阴离子对阳离子也会产生极化。两种离子,由于阳离子半径相互差别不大，所以，阳离子的电,23,相互极化，可使诱导偶极进一步拉长，这种现象称为,附加极化,。附加极化加大了离子间引力，因而会对化合物性质产生一定的影响。,通常，具有,18,电子和,18,2,电子构型的阳离子（如,Ag,+,、,Cu,+,、,Cd,2+,、,Hg,2+,、,Bi,3+,等），还具有较大的变形性，可以产生附加极化。,同族元素，当离子电荷相同时，附加极化随离子半径的增大而增大。例如，在,B,族元素锌、镉、汞的碘化物中，总极化作用依,Zn,2+,Cd,2+,Hg,2+,顺序增大。,5,离子极化对化合物性质的影响,晶型发生转变 阴、阳离子之间有强烈的相互极化作用，则会缩短离子间的距离，因而使离子晶格发生转变。在,AB,型化合物中，晶型将依下列顺序发生改变：,相互极化，可使诱导偶极进一步拉长，这种现象称为附加极化。附加,24,CsCl,型,NaCl,型,ZnS,型 分子晶体,相互极化作用递增，晶型的配位数递减,例如，,AgCl,、,AgBr,和,AgI,，按离子半径比规则计算，它们的晶体都应该属于,NaCl,型晶格（配位数为,6,）。但由于,AgI,离子间很强的附加极化作用，离子愈加靠近，致使,AgI,转变为,ZnS,型晶格。,熔点、沸点降低,离子极化作用加强，可引起化学键型发生变化，使离子键逐渐向极性共价键过渡,，导致晶格能降低。例如：,AgCl,与,NaCl,同属于,NaCl,型晶体，但,Ag,+,离子的极化力和变形性远大于,Na,+,离子，所以，,AgCl,的键型为过渡型，晶格能小于,NaCl,。因而,AgCl,的熔点（,455,）远远低于,NaCl,的熔点（,800,）。,CsCl 型 NaCl 型 ZnS,25,颜色变深 阴、阳离子相互极化的结果，可引起电子能级发生改变，致使激发态和基态间的能量差变小。以至于只吸收可见光部分的能量即可引起激发，从而呈现颜色。,极化作用愈强，激发态和基态能量差愈小，化合物的颜色就愈深,。,溶解度降低 根据“相似相溶原理”，离子化合物在偶极水分子的吸引作用下，是可溶的，而共价型的无机晶体则难溶于水。当离子相互极化作用强烈，离子间吸引力很大时，则会引起键型变化，由离子键向共价键过渡，因此会增大溶解难度。即,随着化合物中离子间相互极化作用的增强，共价程度增强，其溶解度下降,。,颜色变深 阴、阳离子相互极化的结果，可引,26,热稳定性下降 同一阴离子的二元化合物，,阳离子极化力越大，化合物越不稳定,。例如，,AgBr,的稳定性远远小于,KBr,的稳定性；对于同一阳离子的二元化合物