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1、第二章物质的化学组成与聚集状态第1页，本讲稿共53页中心原子（配位中心）：中心原子（配位中心）：配合物的形成体，核心。通常为金属离子，尤以过渡金属配合物的形成体，核心。通常为金属离子，尤以过渡金属离子居多。具有空的价电子轨道。离子居多。具有空的价电子轨道。配位体（配体）：配位体（配体）：能提供孤对电子的物质，也称为配合剂。可以是负离子、中能提供孤对电子的物质，也称为配合剂。可以是负离子、中性分子，常见有性分子，常见有F-,Cl-,Br-,I-,CN-,H2O,NH3,COF-,Cl-,Br-,I-,CN-,H2O,NH3,CO等。等。配位键：配位键：配位原子将孤对电子投入到中心原子空轨道上而形
2、成的结合力。表示为配位原子将孤对电子投入到中心原子空轨道上而形成的结合力。表示为L L MM。配位原子：配位原子：在配体中直接与中心离子形成配位键的原子。配位原子必须含有孤在配体中直接与中心离子形成配位键的原子。配位原子必须含有孤对电子。常见的配位原子有对电子。常见的配位原子有N,O,S,C,XN,O,S,C,X。配位数：配位数：直接同中心原子结合的配位原子的数目。单齿配体时，配位数直接同中心原子结合的配位原子的数目。单齿配体时，配位数=配配体数。多齿配体时，则二者不等。例体数。多齿配体时，则二者不等。例 Pt(en)2-2,Pt(en)2-2,配体数为配体数为2 2，配位数为，配位数为4 4
3、。配离子的电荷：配离子的电荷：中心原子和配体总电荷的代数和。中心原子和配体总电荷的代数和。第2页，本讲稿共53页配合物的命名原则：配合物的命名原则：先命名阴离子部分，后命名阳离子部分；如果是简单阴离子，命名为先命名阴离子部分，后命名阳离子部分；如果是简单阴离子，命名为“某化某某化某”，如果是复杂阴离子，则命名为，如果是复杂阴离子，则命名为“某酸某某酸某”；内界中，先命名配体，再命名配位中心，之间用内界中，先命名配体，再命名配位中心，之间用“合合”字连接；字连接；配位体的命名次序，先负离子后中性分子；配位体的命名次序，先负离子后中性分子；负离子命名是先简单离子，后复杂离子，最后是有机酸根离子，负
4、离子命名是先简单离子，后复杂离子，最后是有机酸根离子，氢氧根离子称羟基，亚硝酸根离子称硝基。中性分子的命名次序氢氧根离子称羟基，亚硝酸根离子称硝基。中性分子的命名次序 也是先简单、常见再复杂，先无机分子后有机分子；也是先简单、常见再复杂，先无机分子后有机分子；每种配体前用数字一、二、三等表示配体数目，并以中心点每种配体前用数字一、二、三等表示配体数目，并以中心点“”“”把不同配体分开。把不同配体分开。当中心离子有可变价时，在其后加括号，用罗马数字当中心离子有可变价时，在其后加括号，用罗马数字、表明中心离子的价表明中心离子的价态。态。举例：举例：第3页，本讲稿共53页单齿配体单齿配体：只含有一个
5、配位原子的配体。：只含有一个配位原子的配体。例如例如ClCl、NHNH3 3、I I等等多齿配体多齿配体：复杂多元有机酸根、多元胺等常含有两个或两个以上的配位：复杂多元有机酸根、多元胺等常含有两个或两个以上的配位 原子，他们作为配体时称为多齿配体。原子，他们作为配体时称为多齿配体。例如乙二胺为双齿配体、例如乙二胺为双齿配体、EDTAEDTA（乙二胺四乙酸根）为六齿配体（乙二胺四乙酸根）为六齿配体 H H2 2NCHNCH2 2CHCH2 2NHNH2 2、(-OOCCH(-OOCCH2 2)2 2NCHNCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH2 2COO-)COO-)2 2多齿配体和中心原子
6、形成环状结构的配合物，有点象螃蟹的双螯钳住东西起多齿配体和中心原子形成环状结构的配合物，有点象螃蟹的双螯钳住东西起螯合作用一样，这类配体也称为螯合剂，形成的配离子称为螯合离子，螯合作用一样，这类配体也称为螯合剂，形成的配离子称为螯合离子，配合物称为螯合物。配合物称为螯合物。鳌合物鳌合物：多齿配体与中心离子形成具有环状结构的配合物，稳定性较强：多齿配体与中心离子形成具有环状结构的配合物，稳定性较强第4页，本讲稿共53页二、团簇二、团簇 定义：是指由几个至上千个原子或其结合态单元相互作用结合在一起而定义：是指由几个至上千个原子或其结合态单元相互作用结合在一起而 形成的相对稳定的化学单元。形成的相对
7、稳定的化学单元。特征：空间尺度在纳米级左右，是纳米材料的基础，其性能与所含原特征：空间尺度在纳米级左右，是纳米材料的基础，其性能与所含原 子、原子数目、空间位置及相互作用有关。子、原子数目、空间位置及相互作用有关。分类：分类：举例：举例：金刚石：硬度最大、熔点最高（3550）不导电石墨：有导电性和润滑性碳团簇：金属簇：Lin、Cun、Hgn非金属簇：Cn、Nn、Arn分子簇（H2O）n、（NaCl）n第5页，本讲稿共53页 例，球碳C60，由60个碳原子以20个六边形和12个五边形相间组成的32面体的球形分子。碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管。第6页，本讲稿共53页三、非整比化合物
8、组成物质的元素的原子数目间不成整数比，例如碳化物。组成物质的元素的原子数目间不成整数比，例如碳化物。碳化物是指碳与电负性比碳小的元素所形成的二元化合物。碳化碳化物是指碳与电负性比碳小的元素所形成的二元化合物。碳化物有离子型、共价型、金属型三类。大多数活泼的主族元素和物有离子型、共价型、金属型三类。大多数活泼的主族元素和C C形形成的是离子型化合物，如成的是离子型化合物，如Na2C2Na2C2、Li2C2Li2C2、CaC2CaC2、Al4C3Al4C3、Be2CBe2C。碳与电负性与其接近的元素化合，形成共价型碳化物。碳与电负性与其接近的元素化合，形成共价型碳化物。其中重要的有其中重要的有Si
9、CSiC、B4CB4C等，都属原子晶体。等，都属原子晶体。第7页，本讲稿共53页金属型碳化物是碳与金属型碳化物是碳与d d区金属元素如：钛、锆、钒、铬、钼、区金属元素如：钛、锆、钒、铬、钼、钨、锰、铁等钨、锰、铁等d d区金属作用而生成的，这类物质具有金属光区金属作用而生成的，这类物质具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大。金属型碳化物是许多合泽，能导电导热，熔点高，硬度大。金属型碳化物是许多合金钢的重要成分，在工业上有重要的应用。金属型碳化物组金钢的重要成分，在工业上有重要的应用。金属型碳化物组成和结构比较复杂，不符合正常化合价规则，原子数目也不成和结构比较复杂，不符合正常化合价规则，原子
10、数目也不一定成整数比。其原因是原子半径较小的碳原子（半径为一定成整数比。其原因是原子半径较小的碳原子（半径为0.077nm0.077nm）进入到金属晶格的空隙中，形成一种）进入到金属晶格的空隙中，形成一种“间隙化合间隙化合物物”，实际上是一种固溶体，是一种合金，所以金属型碳化，实际上是一种固溶体，是一种合金，所以金属型碳化物中碳与金属的量的比是可变的，化学组成不符合化合价规物中碳与金属的量的比是可变的，化学组成不符合化合价规则。则。d d区金属原子含有较多的价电子，形成金属键后还有多区金属原子含有较多的价电子，形成金属键后还有多余的价电子，有可能与进入晶格间隙的碳原子形成共价键，余的价电子，有
11、可能与进入晶格间隙的碳原子形成共价键，这就是这类碳化物的熔点和硬度特别高，甚至可能超过原金这就是这类碳化物的熔点和硬度特别高，甚至可能超过原金属的原因。属的原因。第8页，本讲稿共53页四、金属有机化合物 金属原子和有机基团中碳原子键合而成，即含有M-C键的化合物，分为离子型、键型和键型。例如，Ni(CO)4,的热分解制备镍粉，三丁基铝热分解制备金属铝膜（化学气相沉积法）等，说明M-C键不稳定，易断裂。第9页，本讲稿共53页五、高分子化合物五、高分子化合物高分子化合物是一类十分重要的化合物。高分子合成材料应用高分子化合物是一类十分重要的化合物。高分子合成材料应用广泛，几乎渗透到所有的技术领域。高
12、分子化合物是一类分广泛，几乎渗透到所有的技术领域。高分子化合物是一类分子量很大的化合物。它的分子中可含几千、几万、甚至几十子量很大的化合物。它的分子中可含几千、几万、甚至几十万个原子，其分子量可以大到几万、几十万、几百万不等，万个原子，其分子量可以大到几万、几十万、几百万不等，而一般低分子化合物的分子中只含几个到几十个原子，其分而一般低分子化合物的分子中只含几个到几十个原子，其分子量大多在子量大多在10001000以下。以下。我们把彼此能够互相连接起来而形成高分子化合物的低分子化合物我们把彼此能够互相连接起来而形成高分子化合物的低分子化合物（如乙烯）称为（如乙烯）称为单体单体；而将所得到的高分
13、子化合物（如聚乙烯）；而将所得到的高分子化合物（如聚乙烯）称为称为聚合物或高聚物聚合物或高聚物。第10页，本讲稿共53页单体单体 高聚物高聚物高分子化合物是由许多相同的简单的结构单元通过共价键经多次高分子化合物是由许多相同的简单的结构单元通过共价键经多次重复连结而成。这些重复的结构单元称为链节，链节的组成与单重复连结而成。这些重复的结构单元称为链节，链节的组成与单体的组成相同或相似。如聚乙烯分子中的链节为体的组成相同或相似。如聚乙烯分子中的链节为CH2-CH2CH2-CH2，而合，而合成聚乙烯的单体为乙烯即成聚乙烯的单体为乙烯即CH2=CH2CH2=CH2。高聚物分子中所含链节的数。高聚物分子
14、中所含链节的数目目n n，称为聚合度，它是衡量高分子大小的一个指标。，称为聚合度，它是衡量高分子大小的一个指标。高分子化合物主链中均是高分子化合物主链中均是C-CC-C键，称为碳链高分子化合键，称为碳链高分子化合物；主链中有物；主链中有C-CC-C键，还有键，还有C-OC-O，C-NC-N键，则称为杂链键，则称为杂链高分子化合物；主链中仅含有高分子化合物；主链中仅含有SiSi、P P、OO等元素而没有等元素而没有C C原子的高分子化合物称为元素有机高分子化合物。原子的高分子化合物称为元素有机高分子化合物。第11页，本讲稿共53页 应当指出，低分子化合物的组成和分子量总是固定应当指出，低分子化合
15、物的组成和分子量总是固定不变的。而同一种组分的高分子化合物内各个分子不变的。而同一种组分的高分子化合物内各个分子所含的链节数目不同，因此每个分子的分子量也不所含的链节数目不同，因此每个分子的分子量也不同，所以高分子化合物实际上是由许多链结构相同同，所以高分子化合物实际上是由许多链结构相同而聚合度不同的化合物组成的混合物。因此，高分而聚合度不同的化合物组成的混合物。因此，高分子化合物的分子量一般指的是平均分子量，聚合度子化合物的分子量一般指的是平均分子量，聚合度为平均聚合度。例如平均分子量为为平均聚合度。例如平均分子量为8 8万的聚苯乙烯万的聚苯乙烯（n=800n=800），其分子量可在几百到（
16、），其分子量可在几百到（n10n10）到）到2626万万（n=2600n=2600）之间变动。平均分子量的大小和各种分）之间变动。平均分子量的大小和各种分子量的分布情况，对于高分子化合物的性质有很大子量的分布情况，对于高分子化合物的性质有很大的关系。的关系。第12页，本讲稿共53页2.2固体一、晶体（长程、短程都有序）晶体结构的特征：具有整齐的、有规则的几何外形和固定的熔点。这些特征都是晶体内部结构的反映，是组成晶体的粒子（离子、原子或分子）有规律的排列在空间的一定点上所构成的，它们相互间的距离固定不变，并按特定的几何规律以周期性重复的方式排列着。第13页，本讲稿共53页将晶体中的粒子想象成几
17、何中的点，这些点在空间排列的总和称为晶格（或点阵），在晶格上排有粒子的那些点，称为晶格结点。晶格为一切晶体所特有，表示了晶体周期性结构的规律。对于不同种类的晶体，其粒子在空间排列的规律性可能不同，但对同种类晶体来说，则总是相同的。第14页，本讲稿共53页晶格或点阵晶格或点阵若把原子或原子结合态单元看成几何学上的结点，这些结点按一若把原子或原子结合态单元看成几何学上的结点，这些结点按一定规则排列所组成的几何图形。定规则排列所组成的几何图形。晶胞晶胞晶体三维点阵中存在一个能够完全代表晶格特征的、能反映晶格对称性晶体三维点阵中存在一个能够完全代表晶格特征的、能反映晶格对称性的周期单元，称作晶胞。的周
18、期单元，称作晶胞。通常是一个平行六面体通常是一个平行六面体,是由一定的分子、离子或原子按一定规则排列构成的，具是由一定的分子、离子或原子按一定规则排列构成的，具有一定的几何形状。有一定的几何形状。单晶体单晶体如果能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体，叫单晶体。如果能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体，叫单晶体。第15页，本讲稿共53页1 1、离子晶体、离子晶体离离子子晶晶体体：正正负负离离子子间间通通过过静静电电引引力力（离离子子键键）结结合合在在一一起起的的一一类类晶晶体体。离离子子晶晶体体的的晶晶格格结结点点上上交交替替排排列列着着正正负负离离子，结点之间通过离子键相互结合。子，结点之间通过离子键
19、相互结合。结构特征：结构特征：（1 1 1 1）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。（2 2 2 2）、由由由由于于于于离离离离子子子子键键键键无无无无方方方方向向向向性性性性、饱饱饱饱和和和和性性性性，一一一一个个个个离离离离子子子子周周周周围围围围总总总总是是是是尽尽尽尽可可可可能能能能多多多多地地地地吸吸吸吸引引引引异异异异号号号号电电电电荷荷荷荷的的的的离离离离子子子子，正正正正负负负负离离离离子子子子间间间间堆堆堆堆积积积积越越越越密密密密集集集集越越越越好好好好。晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构主主主
20、主要要要要取取取取决决决决于于于于离离离离子子子子间间间间的的的的最最最最大大大大允允允允许许许许的的的的配配配配位位位位数数数数和和和和电中性的要求。电中性的要求。电中性的要求。电中性的要求。（3 3 3 3）、离离离离子子子子键键键键强强强强度度度度较较较较大大大大，离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体多多多多数数数数有有有有较较较较高高高高的的的的熔熔熔熔、沸沸沸沸点点点点和和和和较较较较大大大大的的的的硬硬硬硬度度度度。固固固固态态态态时时时时离离离离子子子子只只只只能能能能在在在在晶晶晶晶格格格格结结结结点点点点附附附附近近近近作作作作有有有有规规规规则则则则的的的的振振振振动动动动，不
21、不不不能能能能自自自自由由由由移移移移动动动动，因因因因而而而而不不不不能能能能导导导导电电电电（固固固固体体体体电电电电解解解解质质质质例例例例外外外外）。熔熔熔熔化或溶解后，离子能自由移动，有较大的导电性。化或溶解后，离子能自由移动，有较大的导电性。化或溶解后，离子能自由移动，有较大的导电性。化或溶解后，离子能自由移动，有较大的导电性。第16页，本讲稿共53页第17页，本讲稿共53页（4 4）、离离离离子子子子键键键键的的的的强强强强度度度度可可可可用用用用晶晶晶晶格格格格能能能能(E(EL L)的的的的大大大大小小小小来来来来衡衡衡衡量量量量，晶晶晶晶格格格格能能能能是是是是指指指指在在
22、在在298.15k298.15k和和和和100kPa100kPa的的的的压压压压力力力力下下下下由由由由气气气气态态态态正正正正离离离离子子子子和和和和气气气气态态态态负负负负离离离离子子子子生生生生成成成成1mol1mol离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体时时时时所所所所释释释释放放放放出出出出来来来来的的的的能能能能量量量量。晶晶晶晶格格格格能能能能越越越越大大大大，离离离离子子子子键键键键越越越越强强强强，结结结结合合合合力力力力越越越越大大大大，晶体越稳定。晶体越稳定。晶体越稳定。晶体越稳定。E EL L=k Z=k Z+Z Z-/r/r+r+r-f=k(Q f=k(Q+|QQ-|)/(
23、r)/(r+r+r-)2 2 (平方平方)晶晶晶晶格格格格能能能能大大大大的的的的离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体表表表表现现现现出出出出高高高高的的的的熔熔熔熔点点点点，而而而而晶晶晶晶格格格格能能能能小小小小的的的的离离离离子子子子晶体表现出低的熔点。例：晶体表现出低的熔点。例：晶体表现出低的熔点。例：晶体表现出低的熔点。例：NaF NaCl NaBr NaI NaF NaCl NaBr NaI熔点（熔点（熔点（熔点（）993 801 747 661 993 801 747 661第18页，本讲稿共53页 2 2、分子晶体、分子晶体、分子晶体、分子晶体构构构构成：成：成：成：结结结结点点点
24、点上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，分子间由范德华力或氢键结分子间由范德华力或氢键结分子间由范德华力或氢键结分子间由范德华力或氢键结合合合合结构特征；结构特征；（1 1）、存存在在单单个个的的共共价价键键小小分分子子。分分子子内内的的原原子子间间存存在在着共价键，分子之间为分子间力。着共价键，分子之间为分子间力。（2 2）、由于分子间力和氢键都较弱，只需较少的能量）、由于分子间力和氢键都较弱，只需较少的能量就能破坏其晶体结构，因而分子晶体熔点低，硬度就能破坏其晶体结构，因而分子晶体熔点低，硬度小。小。（3 3
25、）、不导电。）、不导电。第19页，本讲稿共53页（4 4）、分分子子晶晶体体是是依依靠靠分分子子间间作作用用力力结结合合起起来来的的，分分子子间间作作用用力力的的大大小小决决定定该该晶晶体体的的熔熔点点和和硬硬度度。分分子子间间作作用用力力中中氢氢键键的的作作用用强强度度最最大大，其其次次为为色色散散力力。有有氢氢键键存存在在的的分子晶体熔点较高，硬度较大。例：水。分子晶体熔点较高，硬度较大。例：水。对对于于没没有有氢氢键键的的分分子子晶晶体体，色色散散力力与与分分子子量呈正比，分子量大者熔点较高。量呈正比，分子量大者熔点较高。例：例：例：例：SiF SiF SiF SiF4 4 4 4 Si
26、Cl SiCl SiCl SiCl4 4 4 4 SiBr SiBr SiBr SiBr4 4 4 4 SiI SiI SiI SiI4 4 4 4 熔点（熔点（）-92.2 -70 5.4 120.5 -92.2 -70 5.4 120.5第20页，本讲稿共53页3、原子晶体、原子晶体 构构构构成：结点上排列着中性原子，原子间由共价键结成：结点上排列着中性原子，原子间由共价键结成：结点上排列着中性原子，原子间由共价键结成：结点上排列着中性原子，原子间由共价键结合合合合 性质：性质：性质：性质：原子晶体是大分子晶体。分辨不出单个分子，整个晶体是个大原子晶体是大分子晶体。分辨不出单个分子，整个晶
27、体是个大原子晶体是大分子晶体。分辨不出单个分子，整个晶体是个大原子晶体是大分子晶体。分辨不出单个分子，整个晶体是个大分子。分子。分子。分子。由于共价键较牢固，键能很大，原子晶体由于共价键较牢固，键能很大，原子晶体由于共价键较牢固，键能很大，原子晶体由于共价键较牢固，键能很大，原子晶体有很高的熔点和硬度，有很高的熔点和硬度，有很高的熔点和硬度，有很高的熔点和硬度，具有原子晶体的物质在工业常被用作磨料、耐火材料等；具有原子晶体的物质在工业常被用作磨料、耐火材料等；具有原子晶体的物质在工业常被用作磨料、耐火材料等；具有原子晶体的物质在工业常被用作磨料、耐火材料等；原子晶体不含离子，在固态和熔化时都不
28、导电；原子晶体不含离子，在固态和熔化时都不导电；原子晶体不含离子，在固态和熔化时都不导电；原子晶体不含离子，在固态和熔化时都不导电；不溶于常见溶剂。不溶于常见溶剂。不溶于常见溶剂。不溶于常见溶剂。性质与共价键大小的关系：性质与共价键大小的关系：性质与共价键大小的关系：性质与共价键大小的关系：共价键键强越大，熔点、硬度等越高。共价键键强越大，熔点、硬度等越高。共价键键强越大，熔点、硬度等越高。共价键键强越大，熔点、硬度等越高。典型晶体：金刚石、石墨、硅、锗、碳化硅（俗称金刚砂）、二氧化典型晶体：金刚石、石墨、硅、锗、碳化硅（俗称金刚砂）、二氧化典型晶体：金刚石、石墨、硅、锗、碳化硅（俗称金刚砂）
29、、二氧化典型晶体：金刚石、石墨、硅、锗、碳化硅（俗称金刚砂）、二氧化硅、碳化硼等硅、碳化硼等硅、碳化硼等硅、碳化硼等 第21页，本讲稿共53页 金刚石是典型的原子晶体，每个C原子以4个SP3杂化轨道与周围4个C原子形成4个共价键，无数多个C通过共价键连接成一个三维空间的骨架结构。此外还有金刚砂(SiC)、石英(SiO2)、碳化硼（B4C）、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)。第22页，本讲稿共53页4 4、金属晶体、金属晶体 构构成：成：结点上排列着原子或正离子，其间由自由电子结合结点上排列着原子或正离子，其间由自由电子结合 性质：有较高的熔点和硬度，但有例外，如性质：有较高的熔点和硬度，但有例
30、外，如HgHg 良好的导热、导电性良好的导热、导电性 良好的延展性，金属光泽，不透明良好的延展性，金属光泽，不透明 性质的影响因素：性质的影响因素：原子半径、有效核电荷、外层电子组态原子半径、有效核电荷、外层电子组态 典型晶体：典型晶体：CuCu、FeFe、ZnZn、TiTi、PbPb、SnSn、Bi Bi 等等第23页，本讲稿共53页结构特征：（1）、大分子晶体。（2 2）、由由于于金金属属键键的的强强度度不不同同，各各种种金金属属单单质质的的熔熔点点、硬硬度度有有较较大大差差别别。例例如如W W熔熔点点33903390，是是金金属属单质中熔点最高的，而单质中熔点最高的，而HgHg的熔点为的
31、熔点为-38.4-38.4。（3 3）、具有导电性，传热性，延展性；有光泽、不透明。）、具有导电性，传热性，延展性；有光泽、不透明。（4 4）、金金属属键键无无方方向向性性、饱饱和和性性，只只要要金金属属原原子子周周围围空空间间允允许许，总总是是尽尽可可能能多多地地在在原原子子周周围围排排布布更更多多的的原原子，因此，配位数都很高。子，因此，配位数都很高。第24页，本讲稿共53页5 5、过渡型晶体、过渡型晶体除了上述四种典型的基本晶体类型外，还有一些晶体处于非典型状态，即处于从一种除了上述四种典型的基本晶体类型外，还有一些晶体处于非典型状态，即处于从一种典型的基本晶体类型向另一种典型的基本晶体
32、类型的过渡途中，这类晶体称为过典型的基本晶体类型向另一种典型的基本晶体类型的过渡途中，这类晶体称为过渡型晶体。渡型晶体。原因：离子极化理论，消弱了正、负离子间作用力原因：离子极化理论，消弱了正、负离子间作用力离子极化理论离子极化理论 从整体看，任何元素的离子其外层电子云是以原子核为中心从整体看，任何元素的离子其外层电子云是以原子核为中心作球状对称分布的。所以，离子都可以看作一个球形。虽然作球状对称分布的。所以，离子都可以看作一个球形。虽然离子是带有电荷的，但原子核外电子云的负电荷离子是带有电荷的，但原子核外电子云的负电荷“重心重心”与与原子核正电荷原子核正电荷“重心重心”是重合的，不存在偶极。
33、在离子型化是重合的，不存在偶极。在离子型化合物中，正负离子间存在着互相作用。当一个正离子靠近一合物中，正负离子间存在着互相作用。当一个正离子靠近一个负离子时，由于正离子具有多余的正电荷，相当于一个外个负离子时，由于正离子具有多余的正电荷，相当于一个外加电场正极的作用，它吸引负离子外层电子，使负离子的外加电场正极的作用，它吸引负离子外层电子，使负离子的外层电子云和核发生相对位移，负离子的负电荷层电子云和核发生相对位移，负离子的负电荷“重心重心”偏向偏向正离子一边，发生变形。正离子一边，发生变形。第25页，本讲稿共53页 负离子在正离子的诱导下，正负电荷负离子在正离子的诱导下，正负电荷“重心重心”
34、不再重合，产生了诱不再重合，产生了诱导偶极，并有了诱导偶极矩。同样道理，正离子在负离子的诱导导偶极，并有了诱导偶极矩。同样道理，正离子在负离子的诱导下也产生了诱导偶极矩。这种在外电场作用下，离子发生变形产下也产生了诱导偶极矩。这种在外电场作用下，离子发生变形产生诱导偶极矩的现象称为离子的极化。生诱导偶极矩的现象称为离子的极化。一种离子使异号离子发生极化的能力称为离子的一种离子使异号离子发生极化的能力称为离子的极化力。极化力。一种离子被异号离子极化的程度，即发生变形程度称为离一种离子被异号离子极化的程度，即发生变形程度称为离子的子的变形性变形性，通常用，通常用离子极化率离子极化率表示。表示。在离
35、子相互极化时，离子具有双重性质。作为电场，能使周围异号电在离子相互极化时，离子具有双重性质。作为电场，能使周围异号电荷离子极化，具有极化力。作为被极化的对象，本身被极化而变形。荷离子极化，具有极化力。作为被极化的对象，本身被极化而变形。但一般而言，负离子半径较大，外层电子构型为但一般而言，负离子半径较大，外层电子构型为8 8电子型，所以负离电子型，所以负离子的极化力较弱，变形性较大。相反，正离子具有较强的极化力，变子的极化力较弱，变形性较大。相反，正离子具有较强的极化力，变形性却不大。所以，形性却不大。所以，当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离当正负
36、离子相互作用时，主要是正离子对负离当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离子的极化作用，使负离子发生变形。子的极化作用，使负离子发生变形。子的极化作用，使负离子发生变形。子的极化作用，使负离子发生变形。第26页，本讲稿共53页 离子间的极化是双方同时发生的行为，离子间相互极化后，导离子间的极化是双方同时发生的行为，离子间相互极化后，导致双方离子外层电子云变形而相互靠拢，造成部分电子云相互致双方离子外层电子云变形而相互靠拢，造成部分电子云相互渗透和重叠。随着离子间相互极化作用的逐渐增强，键的离子渗透和重叠。随着离子间相互极化作用的逐渐增强，键的离子性减小而共价性增大，并形成一系列由离子性键到共价
37、性键的性减小而共价性增大，并形成一系列由离子性键到共价性键的过渡状态。过渡状态。以卤化银晶体为例以卤化银晶体为例 AgF AgCl AgBr AgI AgF AgCl AgBr AgI键型变化键型变化 相互极化作用增强相互极化作用增强 键的极性（离子性）减小键的极性（离子性）减小卤离子从卤离子从F-F-到到I-I-，半径逐渐增大，极化作用逐渐增强，因此在，半径逐渐增大，极化作用逐渐增强，因此在AgFAgF晶体中，晶体中，Ag+Ag+与与F-F-主要以离子键结合，在主要以离子键结合，在AgCl,AgBrAgCl,AgBr晶体中，含有较高的共价晶体中，含有较高的共价键成分，在键成分，在AgIAgI
38、晶体中，已经由离子键过渡到了共价键。晶体中，已经由离子键过渡到了共价键。第27页，本讲稿共53页离子极化离子极化对晶体的熔点对晶体的熔点也有影响，一般讲，由离子所组成的离子晶体也有影响，一般讲，由离子所组成的离子晶体较共价键构成的分子所组成的分子晶体具有较高的熔点。较共价键构成的分子所组成的分子晶体具有较高的熔点。例如：例如：NaClNaCl和和AgClAgCl，虽然具有相同的晶体结构，但，虽然具有相同的晶体结构，但NaClNaCl熔点熔点为为801801，而，而AgClAgCl的熔点却只有的熔点却只有450450。这是由于。这是由于Ag+Ag+的极化的极化力和变形性都很大，力和变形性都很大，
39、Ag+Ag+和和Cl-Cl-相互极化作用大，键的共价性相互极化作用大，键的共价性增多的缘故。增多的缘故。例如：例如：FeCl2FeCl2熔点熔点672672，FeCl3FeCl3熔点熔点306306 同一元素的氯化物、氧化物，高价态的倾向于形成共价键为主同一元素的氯化物、氧化物，高价态的倾向于形成共价键为主的分子晶体，熔点低；低价态的倾向于形成离子键为主的离子的分子晶体，熔点低；低价态的倾向于形成离子键为主的离子晶体，熔点高。晶体，熔点高。第28页，本讲稿共53页6 6、混和键型晶体、混和键型晶体晶格粒子间同时存在几种作用力的晶体晶格粒子间同时存在几种作用力的晶体例如，石墨是层状结构晶体，在石
40、墨晶体中，C原子以SP2杂化与另3个C原子的SP2杂化轨道以共价键结合，形成正六角形的平面层。每一个C原子还有一个未参加杂化的P电子，这些互相平行的P轨道可以互相重叠形成遍及整个平面层的离域大键。层内C-C以共价键相结合，相似于原子晶体。层间以分子间力相结合，相似于分子晶体。层间易滑动，石墨常用作润滑剂。离域的大键相似于金属键，电子能在每一层平面方向移动，使石墨具有金属光泽，良好的导电、导热性。第29页，本讲稿共53页 二、非晶体二、非晶体 （无序排列）（无序排列）微粒无序排列，外观无有规则的几何外形，无一定熔点。微粒无序排列，外观无有规则的几何外形，无一定熔点。1 1、非晶态高分子化合物、非
41、晶态高分子化合物在不同温度下呈现不同的力学状态：玻璃态（塑料类）、高弹态（橡胶在不同温度下呈现不同的力学状态：玻璃态（塑料类）、高弹态（橡胶类）、黏流态，其相应转变温度分别称为玻璃化温度（类）、黏流态，其相应转变温度分别称为玻璃化温度（TgTg）和黏流化温）和黏流化温度（度（TfTf）。）。第30页，本讲稿共53页2、非晶态薄膜通常采用射频等离子体化学气相沉积法所制备的半导体器件。3、非晶态合金液态金属快速凝固所至。第31页，本讲稿共53页 2.3液体和液晶液体无固定形状，有流动性，结构上近程有序，远程无序。液体无固定形状，有流动性，结构上近程有序，远程无序。一、水的性质和应用一、水的性质和应
42、用1 1、H H2 2OO的构成：的构成：H HOO共价键。水分子间以共价键。水分子间以氢键氢键结合结合 氢键氢键一个电负性较大的原子一个电负性较大的原子X X与与H H原子形成共原子形成共价键时，电子云强烈偏向价键时，电子云强烈偏向X X，使氢原子成为几乎，使氢原子成为几乎没有电子的带正电荷的核，因此没有电子的带正电荷的核，因此H H还可以与另一还可以与另一个分子中电负性大的个分子中电负性大的Y Y原子产生静电引力。原子产生静电引力。即即XH.YXH.Y 第32页，本讲稿共53页 高电负性原子一般指高电负性原子一般指F,O,NF,O,N原子。当原子。当H H原子和原子和F,O,NF,O,N以
43、共价键结合以共价键结合成成HF,H2O,NH3HF,H2O,NH3等分子时，成键的共用电子对强烈地偏向于等分子时，成键的共用电子对强烈地偏向于F,O,F,O,N N原子一边，使得原子一边，使得H H原子几乎成为原子几乎成为“赤裸赤裸”的质子，由于质子的半的质子，由于质子的半径特别小，它可以受另一分子中的径特别小，它可以受另一分子中的F,O,NF,O,N原子吸引而形成氢键。原子吸引而形成氢键。氢键有两个特征：氢键有两个特征：1 1、比化学键弱的多，但比范德华力稍强，其键能约在、比化学键弱的多，但比范德华力稍强，其键能约在10-40kJ/mol10-40kJ/mol。2 2、具有方向性和饱和性。氢
44、键中、具有方向性和饱和性。氢键中X,H,YX,H,Y三原子一般在一条直线上，键三原子一般在一条直线上，键角接近角接近180180。并且每一个。并且每一个X-HX-H只能与一个只能与一个Y Y原子形成氢键。原子形成氢键。第33页，本讲稿共53页2 2、H H2 2OO的解离：的解离：用精密的电导仪可以测出纯水有非常微弱的导电性，这表明水存在着微弱用精密的电导仪可以测出纯水有非常微弱的导电性，这表明水存在着微弱的自身离解反应。的自身离解反应。一定温度时，反应达到平衡时有：一定温度时，反应达到平衡时有：K=C(HK=C(H3 3O+)C(OH-),O+)C(OH-),该平衡常数为水的离该平衡常数为水
45、的离解平衡常数，以解平衡常数，以 表示，称为水的离子积常数。表示，称为水的离子积常数。标准平衡常数为：标准平衡常数为：PHPH值为：值为：第34页，本讲稿共53页讨论：（1）、何谓中性溶液？必要条件是C(H3O+)=C(OH-)，常规pH=7，必须是在室温条件下。例如50水中性时，pH=6.6而不是7。（2）、酸度是指溶液中H+浓度，碱度是指溶液中OH-浓度，不是酸的浓度和碱的浓度。第35页，本讲稿共53页3 3、关于水的几个概念：、关于水的几个概念：蒸发：液相水蒸发：液相水H2OH2O（l l）表面的部分）表面的部分H2OH2O逸入气相成为水蒸气逸入气相成为水蒸气H2OH2O（g g）的）的
46、 过程；过程；凝聚：凝聚：H2O H2O（g g）不断运动，彼此碰撞，重新进入液相的过程；）不断运动，彼此碰撞，重新进入液相的过程；饱和蒸气压：蒸发和凝聚平衡时，水蒸气饱和蒸气压：蒸发和凝聚平衡时，水蒸气H2OH2O（g g）所具有的压力；）所具有的压力；沸点：水的蒸气压与外界压力相等时的温度；沸点：水的蒸气压与外界压力相等时的温度；气化热：气化热：H2O H2O（l l）汽化成）汽化成 H2O H2O（g g）时所吸收的热量；）时所吸收的热量；凝固点：凝固点：H2O H2O（l l）在一定压力下凝固为冰的温度；）在一定压力下凝固为冰的温度；熔化热：冰熔化成水所吸收的热量；熔化热：冰熔化成水所
47、吸收的热量；热容：使一定量物质升高单位温度所吸收的热量；热容：使一定量物质升高单位温度所吸收的热量；摩尔热容：摩尔热容：1mol1mol物质的热容。物质的热容。第36页，本讲稿共53页讨论：讨论：（1 1）、液体蒸气压大小取决于分子间作用力强弱，作）、液体蒸气压大小取决于分子间作用力强弱，作用力强的，蒸气压低。（蒸气压与液体的性质有关）用力强的，蒸气压低。（蒸气压与液体的性质有关）（2 2）、升高温度，可以使更多的分子获得能量，摆脱其）、升高温度，可以使更多的分子获得能量，摆脱其它分子吸引力而转化为气态分子，蒸气压增大。（液体它分子吸引力而转化为气态分子，蒸气压增大。（液体的蒸气压随温度升高而
48、增大）的蒸气压随温度升高而增大）（3 3）、克拉佩龙方程式：）、克拉佩龙方程式：logP2/P1=(logP2/P1=(H H蒸发蒸发/2.303R)(T2-T1)/T2T1/2.303R)(T2-T1)/T2T1（4 4）、液体蒸气压与液体数量及液面上空体积无关。（平）、液体蒸气压与液体数量及液面上空体积无关。（平衡状态）衡状态）（5 5）、纯固态物质（如冰）也具有饱和蒸气压，但较）、纯固态物质（如冰）也具有饱和蒸气压，但较液态物质蒸气压低。液态物质蒸气压低。第37页，本讲稿共53页二、溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压二、溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压1 1、溶液的蒸气压降低、溶液的蒸
49、气压降低aa线为水的饱和蒸气压曲线，反映了水在不同温度下的饱和蒸气压，曲线上的每一点都代表着水蒸气和水之间的平衡状态，该线又称为水的气液相平衡线。ac线为冰的饱和蒸气压曲线，反映了冰在不同温度下的饱和蒸气压，曲线上的每一点都代表着水蒸气和冰之间的平衡状态，该线又称为水的气固相平衡线。ad线为水的凝固点曲线，反映了水在不同外界压力下凝固点的变化，曲线上的每一点都代表着水的液、固两态处于平衡状态，该线又称为水的液固相平衡线。反映了水的蒸气压和温度的关系以及水的物态间的转化及温度、压力对水的物态的影响。第38页，本讲稿共53页三三条条曲曲线线的的共共同同特特点点是是两两相相平平衡衡，只只要要系系统统
50、所所处处的的条条件件落落在在任任何何一一条条线线上上，系系统统中中的的水水处处于于两两相相平平衡衡状状态态中，反之，系统中就将有一个相要消失。中，反之，系统中就将有一个相要消失。水水的的相相图图中中的的三三条条曲曲线线把把整整个个图图面面划划分分成成三三个个区区域域，即即气气相相区区、液液相相区区、固固相相区区。当当系系统统所所处处的的条条件落在这些区域，系统中的水仅以一个相存在。件落在这些区域，系统中的水仅以一个相存在。三三条条曲曲线线或或三三个个区区域域的的交交点点就就是是水水的的三三个个相相的的平平衡衡点点，称称为为水水的的三三相相点点，它它表表示示系系统统中中的的水水在在该该条条件件下