无机化学-宋天佑版-化学基础知识.pptx

第2章 化学基础知识2-1-1 理想气体状态方程2-1-2 气体混合物2-1-3 真实气体2-1-4 气体分子动理论2024/5/22 周周三三12-1 气体气体.2-1 气体2-1-1 理想气体状态方程及应用2024/5/22 周周三三2 理想气体理想气体：分子之分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身没有相互吸引和排斥，分子本身的体的体积相相对于气体所占体于气体所占体积可以忽略（具有可以忽略（具有质量的几何点）。量的几何点）。实际气体在低气体在低压(101.325kPa)和高温和高温(0)的条件下，接近理想气体。的条件下，接近理想气体。.等压变化(盖吕萨克定律）:恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。VT等温变化（玻意耳定律）：恒温条件下，气体的体积与压强成反比。PV=C由此：一定量气体P，V，T之间有如下关系 PV/T=C2024/5/22 周周三三3.2024/5/22 周周三三4理想气体状理想气体状态方程方程 PV=nRT 在在STP下，下，P=101325 Pa,T=273.15 K n=1.0 mol时,Vm=22.41410-3 m3 R=8.314 Pa m3 K-1 mol-1 另一另一单位制：位制：atm,L,mol,K R=0.08206 atmL K-1 mol-1单位位换算算1atm=101.325kPa=760mmHg 1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3 1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pm n=m/M =m/V C=n/V.阿佛加得罗定律：相同温度和压力下，相同体积的不同气体均含有相同数目的分子。标准条件(standard condition,或标准状况）101.325kPa和273.15K（即0）-STP 标准条件下1mol气体:粒子数NA=6.021023mol-1 体积 Vm=22.414110-3m32024/5/22 周周三三5.2024/5/22 周周三三6理想气体状理想气体状态方程的方程的应用用 推推导出气体密度出气体密度与与P，V，T之之间的关系。的关系。(设气体气体质量量为m,摩摩尔质量量为M）=m/V,n=m/M 代入代入PV=nRT注意注意单位的使用位的使用,R用用8.314,P、V、T、n均均为国国际单位位,也可以也可以P以以kPa,V以以L做做单位位,此此时考考虑n=m/M PV=mRT/M PM=RT(密度的密度的单位是位是 g/L).2024/5/22 周周三三7解：依据解：依据 PV=nRT,由由题意知，意知，P、V恒定，恒定，容器内物容器内物质的量减小的量减小为原来的四分之三原来的四分之三.n1RT1=n2RT2 n1/n2=T2/T1 4/3=T2/288 T2=384K例例1.一一敞敞口口烧瓶瓶中中盛盛有有空空气气，欲欲使使其其量量减减少少四四分分之之一一，需需把把温温度度从从288K提提高高到到多多少？少？.2024/5/22 周周三三8例例2.实验室室用用金金属属钠与与氢气气在在高高温温下下反反应制制备NaH。反反应装装置置中中的的空空气气需需用用无无水水无无氧氧的的氮氮气气置置换。氮氮气气由由氮氮气气钢瓶瓶提提供供，该钢瓶瓶体体积为50 L，温度，温度25 C，压力力为15.2 MPa.请计算算钢瓶中气体的物瓶中气体的物质的量和的量和质量；量；若若将将反反应装装置置用用氮氮气气置置换5次次后后，钢瓶瓶压力力下下降降为13.8 MPa.计算算在在25 C、0.1 MPa下下，平平均均每次消耗氮气的体每次消耗氮气的体积。.2024/5/22 周周三三9(1)解：依据 PV=nRT,15.21065010-3=n8.314298n=307 mol m=30728=8589 g(2)解:置换5次后,钢瓶压力降低为13.8MPa,此时钢瓶内的气体物质的量 n=278.5 mol 即排出的N2=28.5 mol每次排出的气体体积由PV=nRT得到.例例2.Page42.Page4.2024/5/22 周周三三10组分气体：理想气体混合物中每一种气体分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做叫做组分气体。分气体。各各组分气体的相分气体的相对含量可用分体含量可用分体积V Vi i、分分压P Pi i或摩或摩尔分数分数x xi i等表示。等表示。1.1.分分压定律定律气体的最基本特征：气体的最基本特征：可可压缩性和性和扩散性散性2-1-2 气体混合物气体混合物.2024/5/22 周周三三11 分体分体积、体、体积分数、摩分数、摩尔分数（分数（补充）充）分体分体积：指：指相同温度相同温度下，下，组分气体具有和混分气体具有和混合气体合气体相同相同压力力时所占体所占体积。O O2 2N N2 2O O2 2+N+N2 2+V V1 1、P P、T TV V2 2、P P、T TV V1 1+V+V2 2、P P、T T混合气体混合气体总体体积V V总=各各组分气体的分体分气体的分体积V Vi i之和之和 V V总=V V1 1+V+V2 2+V+V3 3+V+V4 4V Vi i.2024/5/22 周周三三12|.2024/5/22 周周三三13分分压定律：定律：分分压：一定温度下，混合气体中的某种气：一定温度下，混合气体中的某种气体体单独占有混合气体的体独占有混合气体的体积时所呈所呈现的的压强。O O2 2N N2 2O O2 2+N+N2 2+T T、V V、P P总=P P1 1+P+P2 2混合气体的混合气体的总压等于混合气体中各等于混合气体中各组分气体分分气体分压之和。之和。P=PP=P1 1+P+P2 2+或或 P=P=P Pi i T T、V V、P P1 1T T、V V、P P2 2.2024/5/22 周周三三14P Pi iV=nV=ni iRT PRT P总V=nV=n总RTRT分分压定律定律注意：在注意：在PV=nRTPV=nRT公式中，不能同公式中，不能同时代入分体代入分体积和和分分压。.2024/5/22 周周三三15例：潜水例：潜水员携携带的水下呼吸器中充有氧气和氦的水下呼吸器中充有氧气和氦气的混合气体。将气的混合气体。将25 C，0.10 MPa的的46 L O2和和12 L He充入体充入体积为5.0 L的的储罐中。罐中。请计算算该温温度下度下储罐中两种气体的分罐中两种气体的分压和混合气体的和混合气体的总压。.2024/5/22 周周三三16 气气液液两两相相平平衡衡时液液相相表表面面蒸蒸气气的的分分压即即为该液液体体的的饱和和蒸蒸气气压。温温度度一一定定，水水的的分分压（饱和蒸气和蒸气压）为定定值。.2024/5/22 周周三三17例例.温度温度为18 C，室内气室内气压计指示指示为753.8 mmHg，某同学在，某同学在实验室用排水法收集到室用排水法收集到0.567 L 氢气。气。用分子用分子筛可以除去气体中的水分，得到干可以除去气体中的水分，得到干氢气。气。请计算同算同样条件下干条件下干氢气的体气的体积和物和物质的量。的量。（已知：（已知：PH2O(18 C)=15.477 mmHg)气气压计指示的空气指示的空气压强,是是氢气和水蒸汽的气和水蒸汽的压强和和PT;排水收集的排水收集的为湿湿润氢气气,其体其体积VT=0.567L。湿湿润氢气气的的分分压PH2应从从气气压计读数数中中扣扣除除此此温温度度下下水水蒸蒸汽汽的的饱和和蒸蒸汽汽压.欲欲求求的的是是去去掉掉水水蒸蒸汽汽后后氢气的体气的体积，即分体，即分体积VH2.PH2 VT=PTVH2.2024/5/22 周周三三18P PCOCO2 2O O2 2H H2 2理想气体理想气体 PV PVm m=RT=RT PV PVm m2-1-3 真真实气体气体.2024/5/22 周周三三19实际气体与理想气体气体与理想气体产生偏差：生偏差：应考考虑气体分子本身的体气体分子本身的体积，在方程，在方程中扣除；中扣除；应考考虑内内层分子与外分子与外层分子分子间、外、外层分子与器壁分子与器壁间的作用力。的作用力。.2024/5/22 周周三三20实际气体状气体状态方程方程-范德范德华方程方程a a、b b均均为范德范德华常数，由常数，由实验确定。确定。a a与分子与分子间引力有关引力有关;b b与分子自身体与分子自身体积有关。有关。.2024/5/22 周周三三21对理想气体：理想气体：PV=nRTPV=nRTP P：气体分子气体分子对容器壁容器壁产生的生的压力力V V：气体分子自由活气体分子自由活动的空的空间，即容器的体，即容器的体积。实际气体需修正气体需修正P P、V VV=(V-nb)nbV=(V-nb)nb是是n n摩摩尔气体自身的体气体自身的体积.2024/5/22 周周三三22 例例.分分别按理想气体状按理想气体状态方程式和范德方程式和范德华方程方程式式计算算1.50 1.50 mol SOmol SO2 2在在303303K,K,占有占有20.0 20.0 dmdm3 3体体积时的的压力，并比力，并比较两者的相两者的相对误差。如果体差。如果体积减少减少为2.00 2.00 dmdm3 3，其相其相对误差又如何？差又如何？解：已知解：已知T=303 KT=303 K，V=20.0 dmV=20.0 dm3 3，n=1.50 moln=1.50 mol，a=a=0.6803 Pa 0.6803 Pa m m6 6 mol mol-2-2，b=0.5636 b=0.5636 1010-4-4m m3 3 mol mol-1-1.2024/5/22 周周三三23.2024/5/22 2024/5/22 周三周三2424 PFu 碰撞力与碰撞速度的乘积 Fmv uv N/V Pmv2(N/V)其中v是具有统计平均意义的方均根速度v rms,同时考虑碰撞的方向因素,PV=Nmv2/3与理想气体状态方程对比:Nmv2/3=nRT NAmv2/3=RT Mv2/3=RT2-1-4 气体分子气体分子动理理论2024/5/22 2024/5/22 周三周三2525方均根速度方均根速度:Mv2/3=RT vrms=(3RT/M)1/2有关气体分子运有关气体分子运动速度速度还包括包括最概然速度最概然速度 vmp,平均速度平均速度vav,三者数三者数值不同但十分接近不同但十分接近,相相对关系如下关系如下:Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816气体分子的速度分布和气体分子的速度分布和扩散定律散定律2024/5/22 2024/5/22 周三周三26262-2-1 溶液溶液浓度及表示方法度及表示方法2-2 液体和溶液液体和溶液1.1.质量摩量摩尔浓度度m mB Bm mB B=溶溶质B B的的物物质的的量量(m mo ol l)溶溶剂的的质量量（k kg g)2.2.物物质的量的量浓度度C CB B3.3.质量分数量分数w w4.4.摩摩尔分数分数w w=溶溶 质 的的 质 量量溶溶 液液 的的 质 量量x xB B=n nB Bn n总 X Xi i=1 12024/5/22 2024/5/22 周三周三28282-2-2 非非电解解质稀溶液的依数性稀溶液的依数性蒸气蒸气压下降下降拉拉乌尔定律定律沸点升高沸点升高凝固点下降凝固点下降渗透渗透压如果将将蔗糖溶解在水中如果将将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气形成溶液，其蒸气压有何有何变化？化？蒸气蒸气压下降：与下降：与纯溶溶剂相相比，比，难挥发物物质的溶液的的溶液的蒸气蒸气压低于低于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压。难挥发物物质的稀溶液蒸气的稀溶液蒸气压会下降的原因会下降的原因:溶溶剂的的部部分分表表面面被被溶溶质占占据据，单位位时间，逸逸出出液液面面的的溶溶剂分分子子数数减减少少，即即蒸蒸发速速率率减减小小，使使系系统在在较低低的的蒸蒸气气浓度度或或压力力下下达达到到平平衡衡。即即溶溶液液的的蒸蒸气气压必低于必低于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压。一、蒸气一、蒸气压下降下降拉拉乌尔定律定律拉拉乌尔定律：在一定温度下，定律：在一定温度下，难挥发非非电解解质稀溶液的蒸气稀溶液的蒸气压等于等于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压与溶与溶剂摩摩尔分数的乘分数的乘积。拉拉乌尔定律适用于非定律适用于非电解解质稀溶液稀溶液p=Km p=Km 拉拉乌尔定律的另一表达式定律的另一表达式m m为溶溶质B B的的质量摩量摩尔浓度（度（mol/kg)mol/kg)，K K为溶溶剂的蒸气的蒸气压下降常数。下降常数。非非挥发性溶性溶质的稀溶液溶液的蒸气的稀溶液溶液的蒸气压只与只与单位体位体积内溶内溶质的粒子数目有关，而与溶的粒子数目有关，而与溶质分子的分子的组成和性成和性质无关。无关。若溶若溶质（B B）、溶）、溶剂（A A）都有）都有挥发性，且性，且两者没有相互作用，可两者没有相互作用，可组成理想溶液，也可成理想溶液，也可以利用拉以利用拉乌尔定律定律.这时可分可分别考考虑，然后加，然后加合：合：P PA A=P=PA A0 0 x xA A ;P PB B=P=PB B0 0 x xB B;溶液蒸气溶液蒸气压P=PP=PA+A+P PB B例：苯与甲苯例：苯与甲苯bslgaco2.21107Pa 101325 610.5273.16K373.15K647K冰冰点点(1)(1)三相点三相点(纯水在其水在其饱和和蒸气蒸气压下的凝固点）下的凝固点）T Tt t=273.16K,P=273.16K,Pt t=610.5Pa=610.5Pa(2)(2)水的冰点（一大气水的冰点（一大气压下下被空气被空气饱和的水和冰的平和的水和冰的平衡点）衡点）T Tf f=273.15K=273.15K(3)(3)水的沸点水的沸点T Tb b=373.15K=373.15K(4)(4)水的水的临界点界点T Tc c,P,Pc c Tc=647K,Pc=2.21Tc=647K,Pc=2.21107Pa 水的相水的相图 和三相点和三相点(triple point)(triple point)沸点升高沸点升高（液体（液体饱和蒸气和蒸气压=外外压）1.011.0110105 5 水水 溶液溶液 T Tb b 373373 T T T/KT/K 溶液溶液沸点沸点上升上升 蒸气蒸气压 p/Pap/Pa 难挥发非非电解解质稀溶液的沸点稀溶液的沸点纯溶溶剂沸点解沸点解释？TTb b=K=Kb bm m T Tb b:沸点上升沸点上升值；m m：溶：溶质的的质量摩量摩尔浓度度(mol/kg)(mol/kg)；K Kb b：溶：溶剂的摩的摩尔沸点上升常数沸点上升常数。凝固点下降凝固点下降凝固点：固凝固点：固态纯溶溶剂与液与液态溶液平衡溶液平衡时的温度的温度即固体即固体纯溶溶剂的蒸气的蒸气压=溶液中溶溶液中溶剂的蒸气的蒸气压时的温度。若的温度。若P P固固 P P液液，固体熔化；反之，凝，固体熔化；反之，凝固固.温度温度/0 0 -1 1 -2 2 -3 3 -4 4 -5 5 -6 6 -1010 -1515 -2020 -2525 冰的蒸气冰的蒸气压/P/Pa a 611611 562562 517517 476476 437437 402402 369369 260260 165165 103103 6363 水的蒸气水的蒸气压/Pa/Pa 611611 568568 527527 490490 455455 422422 391391 冰蒸汽冰蒸汽压下降的程度超下降的程度超过水蒸汽水蒸汽压的下降程度！的下降程度！OO00时冰的蒸气冰的蒸气压=水的蒸气水的蒸气压=611Pa=611Pa。由于水。由于水溶液的蒸气溶液的蒸气压下降，下降，00时水溶液的蒸气水溶液的蒸气压必低必低于冰的蒸气于冰的蒸气压，如果此，如果此时溶液中加入冰，冰就溶液中加入冰，冰就会融化，融化会融化，融化过程要从系程要从系统吸吸热，系，系统温度就温度就会降低。会降低。由于冰的蒸气由于冰的蒸气压曲曲线坡度大，在坡度大，在00以下某温度以下某温度时，冰的蒸气，冰的蒸气压曲曲线与溶液的蒸气与溶液的蒸气压曲曲线相交相交于一点，于一点，这个温度就是溶液的凝固点。个温度就是溶液的凝固点。凝固点凝固点降低降低值 T Tf f=K=Kf fm m半透膜：只能透半透膜：只能透过溶溶剂分子（水），但不能分子（水），但不能透透过溶溶质分子的膜状物分子的膜状物质。动物的膀胱、物的膀胱、肠衣、衣、细胞膜等。胞膜等。渗透：渗透：溶溶剂通通过半透膜半透膜进入溶液的入溶液的单方向方向扩散散过程。程。单位位时间内溶内溶剂分子从两个相反的分子从两个相反的方向穿方向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。透平衡。渗透渗透压：为维持只允持只允许溶溶剂通通过的膜所隔开的膜所隔开的溶液与的溶液与纯溶溶剂之之间的渗透平衡而需要的的渗透平衡而需要的额外外压力。力。VanVant Hofft Hoff公式：公式：v=nRTv=nRT或或=cRT=cRT 依数性依数性：难挥发的的非非电解解质溶于溶溶于溶剂时，溶，溶液的蒸气液的蒸气压比比纯溶溶剂的蒸气的蒸气压低；溶液的沸低；溶液的沸点比点比纯溶溶剂的沸点高；溶液的凝固点比的沸点高；溶液的凝固点比纯溶溶剂的凝固点低；在溶液和的凝固点低；在溶液和纯溶溶剂间产生渗透生渗透压。当溶液的当溶液的浓度度较稀稀时，蒸气蒸气压下降、沸点升下降、沸点升高、凝固点降低、渗透高、凝固点降低、渗透压的数的数值仅与溶液中与溶液中溶溶质的的质点数点数有关，而与溶有关，而与溶质的特性无关。的特性无关。注意：注意：1.1.依依数数性性只只适适用用于于难挥发的的非非电解解质稀稀溶溶液液.浓溶液和溶液和电解解质溶液数溶液数值与公式偏差大与公式偏差大.2.2.沸沸点点高高低低或或渗渗透透压大大小小顺序序为：A A2 2B B或或ABAB2 2型型强电解解质ABAB型型强电解解质溶溶液液弱弱电解解质溶溶液液非非电解解质溶液。溶液。3.3.凝固点高低凝固点高低顺序与上相反。序与上相反。依数性的依数性的应用用1.1.测分子的摩分子的摩尔质量量-应用沸点升高、凝固点用沸点升高、凝固点下降下降 T Tb or f b or f=K=Kb or f b or f m m 其中其中m m为溶溶质的的质量摩量摩尔浓度（度（mol/kg)mol/kg)-应用渗透用渗透压=cRT,=cRT,如果使用国如果使用国际单位位PaPa、K,K,R=8.314,cR=8.314,c的的单位位应该是是molmolm m-3-3;也可以使用也可以使用R=0.08206R=0.08206，atm,K,molatm,K,moldmdm-3-32.2.制作防制作防冻剂和制冷和制冷剂 冬天汽冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇水箱中加入甘油或乙二醇;实验室以冰室以冰-盐混合物作制冷混合物作制冷剂。水水溶溶液液温温度度时 间abcdabcd低低共共熔熔混混合合物物3.3.配制等渗配制等渗输液液例：与人体血液等渗透例：与人体血液等渗透压的葡萄糖的葡萄糖(C(C6 6H H1212O O6 6)溶液的溶液的凝固点降低凝固点降低为0.543K0.543K，水的，水的K Kf f=1.86,=1.86,求求该葡萄糖溶液葡萄糖溶液的的质量分数。量分数。解：解：T Tf f=K Kf fm m,0.543=1.86m,0.543=1.86m m=0.2919mol m=0.2919molkgkg-1-1 W=0.2919180/W=0.2919180/（1000+0.29191801000+0.2919180）=5%=5%2024/5/22 2024/5/22 周三周三47472-3 固体固体晶体和非晶体（无定型体）（晶体和非晶体（无定型体）（crystalline state and amorphous solid)晶体的晶体的类型：型：分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体2024/5/22 周三48晶体结构和类型晶体晶体结构的特征与晶格理构的特征与晶格理论 晶体：具有整晶体：具有整齐规则的几何外形，各向异性，的几何外形，各向异性，有固定熔点。有固定熔点。非晶体：无整非晶体：无整齐规则的几何外形，各向同性，的几何外形，各向同性，没有固定熔点。没有固定熔点。.2024/5/22 周三49晶体的几个基本概念晶体的几个基本概念 结点：晶体中的粒子（原子、分子、离子等）点：晶体中的粒子（原子、分子、离子等）抽象抽象为一个点，即一个点，即为结点。点。晶胞：能表晶胞：能表现出晶体出晶体结构全部特征的最小构全部特征的最小单元元（六面体）。（六面体）。晶格：构成晶体的晶格：构成晶体的质点以一定的点以一定的规则排列在空排列在空间的固定点上形成的格子。的固定点上形成的格子。.2024/5/22 周三50abcyxz.2024/5/22 周三51七大晶系、十四种晶格七大晶系、十四种晶格 晶晶胞的大小和形状胞的大小和形状由六个参数决定，即由六个参数决定，即六面体的三个六面体的三个边长a a、b b、c c及三个及三个夹角角、。根据晶胞参数的不同，晶体可分根据晶胞参数的不同，晶体可分为七大晶系：七大晶系：立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、正交晶系、晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系。斜晶系、三斜晶系。.2024/5/22 周三52.2024/5/22 周三53晶体内部晶体内部结构构-七大晶系七大晶系 立方晶系:a=b=c,=90六方晶系:a=bc=90=120 四方晶系:a=bc=90.2024/5/22 周三54晶体内部晶体内部结构构 三方晶系:a=b=c,=90正交晶系:a bc=90 单斜晶系:a bc=90 90三斜晶系:a bc 90.2024/5/22 周三55 结点在六面体上的分布点在六面体上的分布类型有型有4 4种种简单格子格子：只在八个：只在八个顶角上有角上有结点，点，P P底心格子底心格子：除八个：除八个顶角上有角上有结点外，上下两个平点外，上下两个平行面的中心各有一个行面的中心各有一个结点，点，C C体心格子体心格子：八个：八个顶角和体心各有一个角和体心各有一个结点，点，I I面心格子面心格子：八个：八个顶角和六个面心上均有角和六个面心上均有结点，点，F F四种四种类型用于七大晶系，可得到十四种晶格。型用于七大晶系，可得到十四种晶格。.2024/5/22 周三56晶体十四种晶格晶体十四种晶格(以立方晶系以立方晶系为重点重点)立方立方P 立方立方I 立方立方F 六方六方P 四方四方P 四方四方I.2024/5/22 周三57正交正交P正交正交C正正交交I正正交交F三方三方P.2024/5/22 周三58三斜三斜P单斜斜C单斜斜P.2024/5/22 周三592.3.1 非晶体 准晶体(1)(1)非晶体非晶体:没有没有规则外形外形,内部微粒排列不内部微粒排列不规则(长程无程无序序)，无特定的晶面，无特定的晶面.过冷液体冷液体.石英石英 石英玻璃石英玻璃(2)(2)准晶体准晶体:长程有序但缺乏空程有序但缺乏空间周期性周期性.2024/5/22 周三602.3.2 晶体类型(1)(1)离子晶体离子晶体：活活泼金属的氧化物和金属的氧化物和盐类 特征：晶格特征：晶格结点上的点上的质点点正、正、负离子；离子；质点点间作用力作用力离子离子键；配位数配位数 6 6、8 8、4 4等；等；晶体中不存在独立的晶体中不存在独立的简单分子。分子。.2024/5/22 周三61.2024/5/22 周三62 性性质：较高的熔沸点和硬度高的熔沸点和硬度电荷越高，离子半荷越高，离子半 径径越小，越小，库仑力越大，熔、沸点越高；力越大，熔、沸点越高；质脆，延展性差脆，延展性差受机械力作用，受机械力作用，结点离子位点离子位移，由异性相吸移，由异性相吸变为同性相斥；同性相斥；易溶于水，水溶液及熔融易溶于水，水溶液及熔融态易易导电；.2024/5/22 周三63几种常见离子晶体的结构AB型离子晶体的类型ZnSZnS型立方面心型立方面心配位数配位数为4 4：4 4ZnSZnS晶胞中的离子数晶胞中的离子数ZnZn2+2+：4 4个个S S2-2-：61/2+81/8 61/2+81/8=4=4个个.2024/5/22 周三64立方面心立方面心 配位数配位数为6 6：6 6 NaClNaCl晶胞中的离子个数晶胞中的离子个数CICI-：81/8+61/2=481/8+61/2=4个个NaNa+：1+121/4=41+121/4=4个个NaClNaCl型型.2024/5/22 周三65简单立方立方配位数配位数为8 8：8 8CsClCsCl晶胞中的离子数晶胞中的离子数CsCs+：1 1 个个ClCl-：81/8=181/8=1个个CsClCsCl型型.2024/5/22 周三66(2)(2)分子晶体分子晶体:靠分子靠分子间力力结合（有合（有时可能含可能含氢键）而成的晶体。）而成的晶体。类型型:主要是一些共价型的非金属主要是一些共价型的非金属单质和化合物和化合物分子。如：稀有气体；大多数的非金属分子。如：稀有气体；大多数的非金属单质（H H2 2、O O2 2、X X2 2、S S8 8、P P4 4等）；非金属等）；非金属间的化合物（的化合物（HClHCl、COCO2 2等）；大多数有机化合物。等）；大多数有机化合物。.2024/5/22 周三67特点特点:晶格上的晶格上的质点点分子分子 质点点间作用力作用力 分子分子间力（力（氢键）配位数可高达配位数可高达12 12 晶体中存在独立的晶体中存在独立的简单分子分子.2024/5/22 周三68 性性质:熔点低，硬度小，易熔点低，硬度小，易挥发，（分子，（分子间力弱），力弱），通常通常为电的不良的不良导体，但一些体，但一些强极性极性键的分子晶体的分子晶体（HClHCl）溶于水）溶于水导电。.2024/5/22 周三69分子的偶极矩和极化率分子的偶极矩和极化率1 1 分子的极性分子的极性 非极性分子：分子中的正、非极性分子：分子中的正、负电荷中心重合荷中心重合 极性分子：分子中的正、极性分子：分子中的正、负电荷中心不重合荷中心不重合2 2 分子极性与分子极性与键极性的关系极性的关系 双原子分子双原子分子 键有极性，分子有极性。有极性，分子有极性。HXHX 键无极性，分子无极性。无极性，分子无极性。X X2 2.2024/5/22 周三70 多原子分子的极性主要取决于分子的多原子分子的极性主要取决于分子的组成和分成和分子的几何构型。子的几何构型。组成原子相同成原子相同:（P P4 4，S S8 8等）等）为非极性分子非极性分子 组成原子不同成原子不同:几何构型几何构型对称的称的为非极性分子，如：非极性分子，如：BFBF3 3几何构型不几何构型不对称的称的为极性分子，如：极性分子，如：H H2 2O,NHO,NH3 3.2024/5/22 周三713.3.偶极矩偶极矩偶极子：是指大小相等，符号相反，彼此相距偶极子：是指大小相等，符号相反，彼此相距为d d的两个点的两个点电荷（荷（+q,-q)+q,-q)所所组成的系成的系统。偶极矩：偶极矩：=q=qd d，方向，方向:+-:+-单位：德拜位：德拜D D 1D=3.3310 1D=3.3310-30-30C Cm m（库米）米）=0=0，为非极性分子非极性分子00，为极性分子。极性分子。越大，分子极性越越大，分子极性越强。HF HCl HBr HIHF HCl HBr HI/D 1.92 1.03 0.79 0.38 /D 1.92 1.03 0.79 0.38 .2024/5/22 周三72偶极矩方向一致偶极矩方向一致 =1.5D=1.5D，较大大三个三个N-FN-F键的偶极矩加合与孤的偶极矩加合与孤对电子的偶极矩方向相反，抵消一部子的偶极矩方向相反，抵消一部分，所以分，所以U U较小。小。=0.2D=0.2DN NH HH HH H.2024/5/22 周三73偶极矩常用来判断一个分子的空间结构。NF3：=1.66D；极性分子，三角锥形。采取sp3杂化；BF3：=0；非极性分子，平面三角形。采取sp2杂化。.2024/5/22 周三744.三种常见的偶极永久偶极：极性分子中固有的偶极。诱导偶极：在外电场影响下所产生的偶极。瞬间偶极：某一瞬间，分子的正、负电荷重心发生不重合现象时所产生的偶极。.2024/5/22 周三755.范氏力（分子间作用力）的类型取向力:极性分子中永久偶极间的相互作用力。.2024/5/22 周三76诱导力：诱导偶极与永久偶极间的作用力。色散力：瞬间偶极间的作用力。色散力存在于所有类型分子中，对大多数分子来说，色散力是主要的（水除外）。.2024/5/22 周三77极性分子 与 极性分子 偶极：永久偶极、诱导偶极、瞬间偶极 作用力：取向力、诱导力、色散力极性分子与非极性分子 偶极：诱导偶极、瞬间偶极 作用力：诱导力、色散力非极性分子 与 非极性分子 瞬时偶极 色散力小小结：分子：分子间作用力与分子的极性作用力与分子的极性.2024/5/22 周三786.范氏力的特点 存在于分子或原子(稀有气体)间的一种电性作用力;作用能小，约几几十kJmol-1;一般没有方向性和饱和性；作用范围小(一般几个pm),d增大,力速减。.2024/5/22 周三797.范氏力对物质物理性质的影响 结构相似的同系列物质（如：卤素、稀有气体等），分子量越大，分子的变形性越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点越高。F2 Cl2 Br2 I2聚集态 气 气 液 固熔点/K 53.38 172.02 265.92 386.5沸点/K 84.86 238.95 331.76 457.35.2024/5/22 周三80(3)(3)原子晶体原子晶体 原子之原子之间靠共价靠共价键结合的晶体合的晶体 通常情况下是由通常情况下是由“无限无限”数目的原子所数目的原子所组成成的一的一类晶体，数量不多。晶体，数量不多。AA：C Si Ge SnC Si Ge Sn等等单质 A A A A A A 彼此彼此组成的某些化合物成的某些化合物 金金刚石、石、B B、SiCSiC、SiOSiO2 2、BNBN、B B4 4C C、AlNAlN.2024/5/22 周三81特点：特点：晶格晶格结点上的点上的质点点原子原子 质点点间作用力作用力共价共价键 配位数配位数 一般一般为4 4 原子晶体中不存在独立分子原子晶体中不存在独立分子性性质：熔沸点高，硬度大，一般溶：熔沸点高，硬度大，一般溶剂中不中不溶，是溶，是电的的绝缘体或半体或半导体。体。.2024/5/22 周三82金金刚石的球棍模型示意石的球棍模型示意图.2024/5/22 周三83SiOSiO2 2的球棍模型示意的球棍模型示意图.2024/5/22 周三84(4)(4)金属晶体金属晶体 晶格晶格结点上的点上的质点点金属原子或正离子金属原子或正离子 质点点间的作用力的作用力金属金属键 配位数一般配位数一般较大大通常通常为1212或或8 8.2024/5/22 周三85金属晶体和离子晶体中原子的密堆积方式（1 1）六方密堆）六方密堆积 hcphcpABABABAB堆堆积，空，空间利用率利用率74.05%74.05%，配位数，配位数为1212La,Mg,Co,Ti,Y,Zr,Hf,CdLa,Mg,Co,Ti,Y,Zr,Hf,Cd等等.2024/5/22 周三86（2 2）立方面心密堆）立方面心密堆积 ccpccpABCABCABCABC堆堆积，空，空间利用率利用率74.05%74.05%，配位数，配位数为1212Sr,Ca,Pb,Ag,Au,AI,Cu,NiSr,Ca,Pb,Ag,Au,AI,Cu,Ni.2024/5/22 周三87.2024/5/22 周三88（3）体心立方堆积配位数为8，空间利用率68.02%Li,Na,K,Rb,Cs,Mo,W,FeLi,Na,K,Rb,Cs,Mo,W,Fe.2024/5/22 周三89.2024/5/22 周三90石墨晶体：具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特点。层状晶体(混合型晶体）.2024/5/22 周三91.2024/5/22 周三92.