分子结构和晶体结构

近代化学基础第二分子结构和晶体结构，讲述了离子键和离子晶体、离子的极化作用、分子间力和氢键、共价键理论、金属和金属晶体等。

分子结构和晶体结构

• 离子键和离子晶体
  • 离子键的形成和特征
    • 离子键
    • 势能曲线—势能最低处形成离子键
    • 无方向性和饱和性
    • 成键
      • 条件：成键原子的电负性差值较大
      • 判断
        • 电负性差值和1.7
          • ＞
            • 是否具有离子键特征
              • 离子键
          • ＜
  • 离子晶体
    • 晶体的特征
      • 特点：微观粒子的排列具有周期性
      • 特征
        • 有固定的几何形状
        • 有固定的熔点
        • 各向异性
        • 能产生清晰的X射线衍射图
    • 三种AB型离子晶体的晶格
      • 晶体中不存在单个分子
      • 静电作用力强
        • 一般具有较高熔沸点
      • 受到冲击力各层离子错动
        • 易破碎
      • 正、负离子受到极性H2O分子的作用而形成水合离子
        • 熔融状态或水溶液中导电
      • 常见AB型离子晶体结构类型：NaCl型、CsCl型、ZnS立方晶型
    • 晶格中离子的配位数和半径比规则
      • 正负离子靠得越近，体系的能量越低，晶体越稳定
    • 晶格能
      • 定义
      • 晶格能绝对值越大，晶体熔点、硬度及热稳定性越高
      • 离子电荷越多，离子半径越小，配位数越高，晶格能绝对值越大
• 共价键理论
  • 价键理论
    • 键参数
      • 键解离能与键能
        • 键解离能
          • 断键反应热
            • 解离顺序不同，解离能不同
        • 键能
          • 平均值
      • 键长
        • 原子核间平均距离
          • 双键键能比单键大但非两倍
          • 双键或三键的键长比单键短
          • 单键键长等于两成键原子共价半径之和
      • 键角
        • 两核连线夹角
    • 共价键的形成和类型
      • 形成
        • 两原子各有一个自旋方向相反的电子，两个单电子配对形成共价键，这对电子为两原子共有
        • 最大重叠原理
      • 类型
        • 键型
          • σ键
            • 头碰头
            • 重叠程度大，键强，稳定
          • π键
            • 肩并肩
            • 轨道重叠程度小，成键电子能量高，易活动
        • 配位键
          • 一个成键原子提供
      • 特点
        • 具有方向性和饱和性
    • 杂化轨道理论
      • 等性杂化
        • n个能量不同的原子轨道组合（或杂化）以后，形成n个能量相等、成分相同、在空间有一定分布方向的杂化轨道
          • 杂化轨道类型和分子空间构型的关系
      • 不等性杂化
    • 价层电子对互斥理论
      • VSEPR法
        • 分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的结构
        • 电子对之间夹角越小，排斥力越大
        • LP-LP＞LP-BP＞BP-BP （LP：孤电子对，BP：成键电子对）
      • 原则
        • 中心原子价层电子对数
          • 中心原子价层电子对数＝1/2（中心原子价电子数＋配位原子提供的价电子数±正（负）离子所带电荷数） 出现单电子时，单电子算作一对
          • 作为配体，H提供一个电子，卤素原子提供一个电子
          • 氧族原子作配位原子时，不提供电子，但氧族原子作中心原子时，价电子数为6
        • 确定成键电子对和孤电子对的数目，并以此确定中心原子价电子构型和分子的空间构型
  • 分子轨道理论
    • 要点
    • 分子轨道能级及应用
• 原子晶体和混合型晶体
• 金属和金属晶体
  • 金属键的自由电子理论
    • 金属原子的价电子比较容易电离而形成正离子，而每个正离子也容易捕获自由电子复合成原子。 这些金属原子和离子紧密堆叠在一起构成金属晶体
    • 可解释物理性质
      • 密度大
      • 导电性
      • 传热性
      • 金属光泽
      • 延展性
  • 金属的分子轨道理论
    • 能带
      • 满带
        • 充满电子的低能量能带
      • 导带
        • 还有空轨道存在
      • 禁带
        • 带隙无电子
      • 相邻能带可重叠
        • 非金属绝缘体
          • 禁带宽 E≥5eV
        • 半导体
          • 禁带较窄 E≤3eV
  • 金属晶体
• 分子间力和氢键
  • 分子极性的量度-偶极矩
    • q·d
    • 数量级为10∧（-30 ）C·m
  • 分子间力的本质和类型
    • 本质
      • 静电引力
    • 类型
      • 取向力
        • 极性分子
      • 诱导力
        • 极性非极性/极性
      • 色散力
        • 都有
  • 氢键
    • 形成条件
      • 有与电负性较大的原子结合的H原子
      • 有与H原子形成共价键的电负性大的X原子
      • 有与H原子形成氢键的电负性大、半径小、且有孤电子对的Y原子（X、Y可相同或不同）
        • F、O、N
    • 性质
      • 饱和性
      • 方向性
        • 直线
    • 对物质性质的影响
      • 熔沸点
        • 升高
      • 溶解度
        • 增大
      • 水的密度
        • 缔合现象
  • 分子晶体和氢键型晶体
• 离子的极化作用
  • 离子的极化力和变形性
    • 离子在外电场作用下产生诱导偶极的过程
    • 正离子极化力的强弱
      • 离子的大小
        • 半径越小，极化力越强
      • 离子电荷多少
        • 电荷越多，极化力越强
      • 电子构型
        • 18+2>18>9~17>8、2
    • 负离子变形性大小
      • 离子半径
        • 半径越大，变形性越大 负离子极化率一般大于正离子
      • 电子构型
        • 18和18+2>9~17>8>2
  • 离子极化作用对化学键性质的影响
    • 核间距缩短，电子云密度增大，键极性减弱，从离子键过渡到共价键
  • 离子极化作用对晶体结构的影响