Questions?

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)

2. Chapter 7 分子结构与晶体结构 但基态的原子无论如何也是不可能稳定的存在的（VIIIA除外），它们存在于分子中，而分子是参加化学反应的基本单元，是保持物质化学性质的最小微粒.物质的性质是由分子结构所决定的，因此，研究分子的结构和晶体结构是化学研究的重要内容 该运动状态可用四个量子数来描述.这些核外电子可以用准确恰当的方法排布在原子核的周围.原子的价电子结构，是决定元素性质的重要因素 原子核外电子的运动状态，符合量子化、波粒二象性及统计性的重要特征.通过第六章的学习我们已经明确：

3. 研究分子结构主要包括： （1）构成分子的原子的种类和数目 即化学组成问题，为何H2O分子中O:H=1:2, NH3分子中N:H = 1:3，CH4分子中C:H = 1:4 （2）分子的空间构型， 即分子中原子的连接次序、 空间排布、键角、键长、 几何构型 如H2O为何V型？键角，104°30’；NH3三角锥结构，键角107°18’；CH4四面体结构，109°28’. （3）分子中原子间的化学键类型 （4）分子间的弱相互作用力: 氢键和范氏力 （5）分子的结构与物质物理化学性质的关系.

4. §7-1离子键理论(IBT) 1-1离子键形成的条件 活泼金属原子与活泼非金属原子之间形成的化合物，如，KCl、NaCl、CaO、CsF、etc 它们的特点是主要是晶体形式存在，是 无限大分子（巨型分子），具有很高的 熔沸点，在水溶液及熔融状态下能够导 电，它们是阴阳离子通过静电作用所形 成的一类特殊的化合物 电负性相差很大的两元素方能形成离子键， xA-xB﹥1.70时，形成的化学键. -ne- nCs(6s1) nCs+(5s25p6) nCsF(s) +ne- nF-(2s22p6) nF(2s22p5)

5. 1—2、离子键的特点 １、离子键的本质是库仑作用力 ２、离子键无方向性 XA-XB﹥1.70单键具有50%以上的离子性即形成离子化合物，否则，XA-XB﹤1.70则形成共价化合物. 阴阳离子是带电的圆球，任何方向性均发生静电作用.如：Na+周围等同地排列着6个Cl-，同理，Cs+周围等同地排列着8个Cl-. ３、离子键无饱和性. ４、键的离子性与元素的电负性有关 ５、离子键存在于离子晶体中， 是极性最强的化学键.

6. 1—3、离子的性质 用离子的电荷、离子的半径、离子的电子层构型表示离子的性质. １、离子的电荷 离子的电荷越高，对相反离子的吸引作用越强，则形成的离子化合物熔点越高，同一元素离子的电荷不同，其化学性质不同.Fe2+、Fe3+，Sn2+、Sn4+。 ２、离子的半径 由X-射线衍射法求得：主要会比较离子半径大小的比较(如同原子一样难以求得其真实的半径大小) （1）、主族元素中n增大，r+ r-都增大

7. （2）、同一周期，离子的电子构型相同时 Z增大 r+ 减小, r- 增大， （3）、同一种元素 阴离子半径﹥原子半径， 阳离子半径﹤原子半径

8. （4）、同一元素能形成不同电荷的正离子时 离子的电荷越高，离子的半径越小. 注：（1）、离子半径与物质性质的关系：同一主族离子半径越大，对应物质的熔沸点越高.如：熔沸点F2﹤Cl2﹤Br2﹤I2(s) .离子半径相近，相应物质具有类似的性质.如NH4+与K+； Al3+ 、Cr3+、Fe3+ . 3、离子的电子层结构 （2）、离子的半径越大，电子密度越低，离子的电子云变形性越大，从而导致相应化合物性质发生变化.（问题1） （1）基态离子的电子组态 ——符合（n+0.4l）规则. Fe2+ Fe3+ 26Fe [Ar]3d64s2 × × [Ar]3d44s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d64s0 [Ar]3d54s0

9. Cu2+ [Ar]3d94s0 Pb2+ 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p0 [Xe]4f145d106s26p0 (2)、离子的电子构型 ①2e-构型 ——最外层有2个e-的离子 Li+ Be2+、H- . ②8e-构型 ——最外层有8个e-的离子 IA M+ 、IIA M2+、Al3+ F-、 Cl-、Br- 、I-、O2- 、N3-、S2-

10. ③18e-构型 —最外层有18个电子的离子. Cu+、Ag+ 、Au+ Zn2+、Cd2+、Hg2+ ④(18+2)e-构型 ------ 最外层2个电子、 次外层18个电子的离子 Pb2+、Sn2+、Bi3+、Tl+ etc ⑤(9—17)e-不规则构型 Ti3+ 、V3+ 、 Cr2+ 、Cr3+ Mn2+、Fe3+ 、Fe2+ Co3+ Co2+ 、Ni2+ 、Cu2+ etc

12. d电子结构 成单电子数

13. 注： (1)离子的电子构型不同， 对应的化合物性质不同 IA、IB它们的最外层均有1个电子，均可形成+1氧化数的离子，Na+,K+,Ag+,Cu+,但它们的电子构型不同. Na+,K+ —— 8e-构型， Ag+,Cu+ ——18e-构型， 因而它们的化合物的性质有差别， AgCl、CuCl均为白色沉淀， NaCl 、KCl易溶于水 难溶于水 KOH、NaOH是强碱、 CuOH、AgOH是弱碱， 在溶液中不稳定， 易形成Ag2O（黑褐色） Cu2O(砖红色) 类似地IIA的MS可溶于水， 但IIB的MS难溶于水， 且后者有很深的颜色， 这是为什么？[问题2].

14. （2）离子的电荷、 离子的半径、 离子的电子构型 共同决定离子性质， 三者相互影响. 如：离子的电荷越高、 离子的半径越小， 形成的离子化合物的熔点越高， 稳定性越大.为什么？ 1—4、离子晶体 一、晶体的重要特征 晶体的内部质点 呈有规则的空间排列. 晶体结构有周期性， 晶体外形具有对称性， 晶体的组成具有恒定性 物理各向异性， 有固定的熔点.

15. 二、晶体的分类------自学内容 晶格上的特点是阴阳离子离子键的形成具有很高的熔点. （1）、离子晶体 NaCl、CsCl、CaO （2）、原子晶体 晶格特点原子以共价键相结合， 具有极高的熔点，很大的硬度. 如：SiO2、SiC、BN等. 三. 晶胞的内容 粒子的种类， 数目 及它在晶胞中的相对位置 按晶胞参数的差异 将晶体分成七种晶系

16. 按带心型式分类， 将七大晶系分为14种型式 例如，立方晶系 分为简单立方、 体心立方 和面心立方三种型式

18. 四、 附各种球的密堆积 (1).六方密堆积：hcp 第三层与第一层对齐，产生ABAB…方式 配位数：12 空间占有率： 74.05%

19. (2).面心立方密堆积：fcc 第三层与第一层有错位 以ABCABC…方式排列 配位数：12 空间占有率: 74.05%

20. (3).体心立方堆积：bcc 配位数：8 空间占有率： 68.02%

21. 五、离子晶体的分类 NH4Cl、CsBr、CsI每个晶胞中质点数为1个. （1）、CsCl型晶体 简单立方晶格, 正负离子的配位数均为8. （2）、NaCl型晶体 NaCl、KCl、CsF、NaBr、NaI、CaO、MgO等.另外绝大部分金属晶体属于立方面心晶格，每个NaCl型面心立方晶胞中，质点数为4个. ZnO、ZnS、AgI、HgS、CuCl、CuBr、BeO、BeS等.每个ZnS型面心立方晶胞中，质点数为4个. 立方面心晶格， 正、负离子的配位数均为6. （3）、立方ZnS型 立方面心晶格， 正、负离子的配位数均为4. （4） CaF2（萤石型） TiO2(金红石型)

22. （4） CaF2（萤石型） TiO2(金红石型) 正离子的配位数为8 正离子的配位数为6 负离子的配位数为4 负离子的配位数为3

23. 三种典型的离子晶体 NaCl型 晶格：面心立方 配位比：6:6 晶胞中离子的个数： (红球－Na+ , 绿球－Cl-)

24. CsCl型 晶格： 简单立方 配位比： 8:8 (红球－Cs+ , 绿球－Cl-) 晶胞中离子的个数：

25. ZnS型(立方型) 晶格：面心立方 配位比：4:4 (红球－Zn2+ , 绿球－S2-) 晶胞中离子的个数：

26. 六、半径比(r+/r-)规则： NaCl晶体

27. 半径比规则: ZnS型 BeO、BeS 、 ZnO、ZnS 、HgS、etc. NaCl型 KCl、CsF、NaBr、NaI、CaO、MgO CsCl型 NH4Cl、CsBr、CsI etc.

28. [例7—1] 某金属M为面心立方晶体结构， 其晶体密度为12.3g.cm-3 计算晶胞的边长a和M的原子半径 已知M的原子量为63.5 解： 由于M为面心立方晶体结构， 因而晶胞中M的原子数为4 据公式： 得：

29. = 3.25A0 即 （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. 又据 得： (Lattice Enthalpies) 1—5、晶格能 一、含义 在p0指定温度下，由气态正离子和负离子 结合形成1mol离子晶体所释放出的能量 二、U的计算

30. - U (1).Born-Haber循环----Hess定律的应用 KBr(s) + 气化热 升华焓 Br (g) 电子亲和能 + K(g) 电离能

31. = + + + + + =295.3kJ·mol-1 =89.2kJ·mol-1 =15.5kJ·mol-1 =96.5kJ·mol-1 =418.8kJ·mol-1 =-324.7kJ·mol-1 =-689.1kJ·mol-1 上述数据代入上式求得： 则：U =689.1kJ·mol-1

32. (2).Born-Lande公式 式中： Z1，Z2 —分别为正负离子电荷 A —Madelung常数, 与晶体类型有关 n —Born指数, 与离子电子层结构类型有关.

33. A的取值： CsCl型 A = 1.763 NaCl型 A = 1.748 ZnS 型 A = 1.638 n的取值：

34. （2）、同一阴离子，阳离子的半径越大U越小，相应离子晶体的熔点越小、热稳定性越小.（2）、同一阴离子，阳离子的半径越大U越小，相应离子晶体的熔点越小、热稳定性越小. 三、影响晶格能的因素 （1）、同一阳离子，阴离子的半径越大U越小，相应离子晶体的熔点越小、热稳定性越小. （3）、同一类型的离子晶体，阴离子的半径越小，阳离子的电荷越大，离子半径越小，U越大，对应晶体的熔点越高.如：LiF﹤MgO . ① 离子的电荷(晶体类型相同时) Z↑，U↑ 例：U(NaCl)<U(MgO) ② 离子的半径(晶体类型相同时) R↑，U↓ 例：U(MgO)>U(CaO) ③ 晶体的结构类型 ④ 离子电子层结构类型

35. 晶格能对离子晶体物理性质的影响： 离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大 相应表现为熔点高、硬度大等性能

36. AgF—AgCl—AgBr—AgI ，U逐渐减小 熔点逐渐降低 LiF NaF KF RbF CsF U逐渐减小 熔点逐渐降低 稳定性降低 CsI LiI NaI KI RbI 稳定性增大. 为什么？

37. Chapter 7 分子结构与晶体结构 原子核外电子的运动状态，符合量子化、波粒二象性及统计性的重要特征.通过第六章的学习我们已经明确： 学习要求： 1、了解化学键理论主要包括 该运动状态可用四个量子数来描述.这些核外电子可以用准确恰当的方法排布在原子核的周围.原子的价电子结构，是决定元素性质的重要因素 (1)离子键理论（IBT） 但基态的原子无论如何也是不可能稳定的存在的（VIIIA除外），它们存在于分子中，而分子是参加化学反应的基本单元，是保持物质化学性质的最小微粒.物质的性质是由分子结构所决定的，因此，研究分子的结构和晶体结构是化学研究的重要内容 (2) Lewis的电子配对理论 (3)Pauling的现代共价键理论(VBT) (4)Pauling的杂化轨道理论(HOT) 对这些理论要了解它们的的要点及所解决的问题 (5)价层电子对互斥理论（VSEPRT） (6)分子轨道理论(MOT)

38. 2、了解离子键的形成特点 重点掌握用晶格能（U）衡量离子化合物的熔 点高低、稳定性大小及溶解度大小 能准确的应用离子电荷、离子半径及离子的 电子构型来描述离子的重要特征 重点熟记各种离子的电子构型. 3、 熟练运用HOT、VSEPRT解释分子的成键情况及 分子的空间构型.

39. 4、 熟练运用MOT讨论同核双原子分子或离子， 异核双原子分之或离子的稳定性、磁性大小、 键能高低、键长大小 熟记分子轨道组合的三原则 5、了解分子间的作用力（即范氏力）及氢键的 形成， 能较好的运用分子间作用力、氢键解释某些 问题 6、了解晶体的分类，记住晶体的重要特征 能准确的指出各种晶体中的质点类型、

40. 晶体中的相互作用力、 晶体的熔沸点高低 记住NaCl型晶体质点数 7、理解离子的极化作用和变形性的概念， 能熟练准确的运用离子的极化作用来解释物质的相 关问题. 如，化学键键型的变化、 热稳定性大小、 沸点高低、 溶解度大小 物质的颜色等问题 8、理解分子中存在化学键的类型 如σ 键、π键、离域大π键、δ键及反馈π键等. 9、 会简单的比较分子键角的大小.