无机化学晶体结构省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1第三章第三章晶体结构晶体结构Crystalstructure第1页2钻石恒久远钻石恒久远 一颗永流传一颗永流传钠长石钠长石NaAlSi3O8绿柱石绿柱石Be3Al2(SiO3)6 祖母绿祖母绿第2页3第3页4第4页5教学纲领要求教学纲领要求u晶格概念，晶体类型，离子晶体，晶格能概晶格概念，晶体类型，离子晶体，晶格能概念与计算，念与计算，离子极化离子极化概念，离子极化对物质概念，离子极化对物质结构和性质影响。结构和性质影响。u分子晶体，原子晶体，金属晶体，金属键理分子晶体，原子晶体，金属晶体，金属键理论，混合晶体。论，混合晶体。第5页6原子核原子核 电电 子子 原原 子子分分 子子物物 质质气气 态态液液 态态固固 态态化学键化学键分子分子间作间作用力用力化学键化学键晶晶 体体非晶体非晶体粒子排列有序程度粒子排列有序程度绝大多数绝大多数极少数极少数第6页73-1晶体宏观性质（晶体宏观性质（1）晶体含有晶体含有规则几何构形规则几何构形，这是晶体最显著这是晶体最显著特征，同一个晶体因为生成条件不一样，外形上特征，同一个晶体因为生成条件不一样，外形上可能差异，但晶体可能差异，但晶体晶面角晶面角却却不会改变不会改变。第7页83-1晶体宏观性质（晶体宏观性质（2）晶体都有固定熔点晶体都有固定熔点非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐步小，最终非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐步小，最终变成液体。变成液体。第8页93-1晶体宏观性质（晶体宏观性质（3）晶体表现晶体表现各向异性各向异性，比如热、光、电、硬度比如热、光、电、硬度等常因晶体取向不一样而异；而非晶体则为各向等常因晶体取向不一样而异；而非晶体则为各向同性。同性。例：例：云母沿层状结构方向易被剥离云母沿层状结构方向易被剥离例：例：石墨层内导电率比层间高石墨层内导电率比层间高一万倍一万倍第9页10，物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫正在一张涂满铅笔字迹纸上，用透明胶带粘来粘去。靠这种“粘取”，他们剥离出了石墨烯，随即发觉，石墨烯原子所独具、像一张铁丝网似六角形阵列排列方式，有潜力成为比钢铁坚硬10倍、且导电时能量损失很小新型材料。年，诺贝尔物理学奖至高荣誉由这两人现任英国曼彻斯特大学教授安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，因“研究二维材料石墨烯开创性试验”而共享。他们6年前制成石墨烯已快速成为物理学和材料学热门话题，现在是世界上最薄材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低功率电子元件，如晶体管。相比之下，铜线和半导体都会产生电脑芯片75%能量消耗，人们确定了石墨烯拥有留名史册本事。第10页11非晶体宏观特征非晶体宏观特征（1 1）只有玻璃转化温度，无）只有玻璃转化温度，无熔点。熔点。（2 2）没有规则多面体几何外）没有规则多面体几何外型，能够制成玻璃体，丝，型，能够制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。薄膜等特殊形态。（3 3）物理性质）物理性质各向同性各向同性。（4 4）均匀性起源于原子无序均匀性起源于原子无序分布统计性规律，无晶界。分布统计性规律，无晶界。晶体宏观特征晶体宏观特征1.1.规则几何外规则几何外形形2.2.固定熔点固定熔点3.3.各向异性各向异性第11页12|物质性质、材料性能决定于它们组成和微观结构。|假如你有一双X射线眼睛，就能把物质微观结构看个清清楚楚明明白白！第12页13与与X X射线及晶体衍射相关部分诺贝尔奖取得者名单射线及晶体衍射相关部分诺贝尔奖取得者名单 第13页14X射线是一个波长很短电磁波，能穿透一定厚度物质，考虑到X射线波长和晶体内部原子间距离相近，19德国物理学家劳厄提出一个主要科学预见：晶体能够作为X射线空间衍射光栅,即当一束 X射线经过晶体时将发生衍射，衍射波叠加结果使射线强度在一些方向上加强，在其它方向上减弱。分析在摄影底片上得到衍射花样，便可确定晶体结构。19英国物理学家布喇格父子在劳厄发觉基础上,不但成功地测定了NaCl、KCl等晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础著名公式布喇格定律：2d sin=n X射线衍射原理第14页15第15页16晶体晶体X-射线衍射图射线衍射图第16页17第17页18晶系晶系:Monoclinic 空间群空间群:P2(1)/n a=7.6557(19)b=18.573(5)c=13.117(3)=90 =94.392(3)=90o 晶胞参数晶胞参数第18页193-1 晶体微观性质（晶体微观性质（1）n点阵与晶格n从19劳厄（Laue）开始用x射线研究晶体结构至今，大量事实证实晶体内部质点含有周期性重复规律。为了便于研究晶体中微粒（原子，离子或分子）在空间排列规律和特点，将晶体中按周期重复那一部分微粒抽象成几何质点（晶格结点），联结其中任意两点所组成向量进行无限平移，这一套点无限组合就叫做点阵。直线点阵直线点阵平面点阵平面点阵平面格子平面格子空间点阵空间点阵空间格子空间格子（晶格）（晶格）第19页203-1 晶体微观性质（晶体微观性质（2）晶胞晶胞在晶格中，能表现出其结构一切特征最小部分称为在晶格中，能表现出其结构一切特征最小部分称为晶晶胞胞。晶胞是充分反应晶体对称性基本结构单位，其在晶胞是充分反应晶体对称性基本结构单位，其在三维空间三维空间有规则地重复排列有规则地重复排列便组成了晶格（晶体）。便组成了晶格（晶体）。晶格晶格晶胞（平行六面体）晶胞（平行六面体）结点结点第20页21晶体结构中含有代表性最小重复单位，称为晶体结构中含有代表性最小重复单位，称为晶胞晶胞。第21页2222 Unitcella、b、c:确定晶胞大小确定晶胞大小、:确定晶胞形状确定晶胞形状晶胞晶胞参数参数晶胞晶胞UnitCell第22页23依据晶胞参数不一样，把晶体分为七大依据晶胞参数不一样，把晶体分为七大晶系晶系bac立方立方abc四方四方bac正交正交cba三方三方六方六方bacabc单斜单斜bac三斜三斜第23页24晶系晶系边长边长角度角度实例实例立方晶系立方晶系a=b=c=90岩盐岩盐(NaCl)四方晶系四方晶系a=bc=90白锡白锡六方晶系六方晶系a=bc=90=120石墨石墨三方晶系三方晶系a=b=c=90(90单斜硫单斜硫三斜晶系三斜晶系abc重铬酸钾重铬酸钾第24页25七个晶系中又包含十四种晶七个晶系中又包含十四种晶格格第25页26单晶与多晶单晶与多晶多晶体多晶体由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成晶体，因为单晶体杂乱排列，使晶晶体，因为单晶体杂乱排列，使晶体各向异性消失。体各向异性消失。晶界晶界单晶体单晶体是由一个晶核（微小晶体）各向均匀生长而成晶体，是由一个晶核（微小晶体）各向均匀生长而成晶体，其内部粒子基本上是按照某种规律整齐排列。其内部粒子基本上是按照某种规律整齐排列。第26页273-3 晶体基本类型晶体基本类型依据晶体中依据晶体中质点以及质点质点以及质点之间作用力，能够把之间作用力，能够把晶体分为：晶体分为：离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体混合晶体混合晶体第27页1.离子型晶体离子型晶体（1 1）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体（2 2）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点（3 3）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能 由由由由离子键离子键离子键离子键形成化合物叫做离子型化合物，离形成化合物叫做离子型化合物，离形成化合物叫做离子型化合物，离形成化合物叫做离子型化合物，离子型化合物主要以晶体状态出现，子型化合物主要以晶体状态出现，子型化合物主要以晶体状态出现，子型化合物主要以晶体状态出现，由正、负离子由正、负离子由正、负离子由正、负离子经过离子键结合成晶体称为经过离子键结合成晶体称为经过离子键结合成晶体称为经过离子键结合成晶体称为离子型晶体离子型晶体离子型晶体离子型晶体。离子键离子键离子键离子键强度能够用强度能够用强度能够用强度能够用晶格能晶格能晶格能晶格能大小来度量。大小来度量。大小来度量。大小来度量。第28页（1 1）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体面心立方晶格，每个离子被面心立方晶格，每个离子被面心立方晶格，每个离子被面心立方晶格，每个离子被6 6个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，配位配位配位配位数为数为数为数为6 6。LiFLiF、CsFCsF、NaINaI等等等等 属属属属于于于于NaClNaCl型。型。型。型。简单立方晶格，每个离子被简单立方晶格，每个离子被简单立方晶格，每个离子被简单立方晶格，每个离子被 8 8个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，个相反电荷离子包围着，配位配位配位配位数为数为数为数为8 8。CsBrCsBr、CsICsI等晶体等晶体等晶体等晶体 属属属属于于于于CsClCsCl型。型。型。型。NaClNaCl型型型型CsClCsCl型型型型第29页（1 1）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体面心立方晶格，面心立方晶格，面心立方晶格，面心立方晶格，S S2-2-按面心立方密按面心立方密按面心立方密按面心立方密堆积排布，堆积排布，堆积排布，堆积排布，ZnZn2+2+均匀地填充在二均匀地填充在二均匀地填充在二均匀地填充在二分之一四面体空隙中，分之一四面体空隙中，分之一四面体空隙中，分之一四面体空隙中，正、负离正、负离正、负离正、负离子配位数均为子配位数均为子配位数均为子配位数均为4 4，ZnOZnO、HgSHgS、CuClCuCl、BeOBeO等晶体属于等晶体属于等晶体属于等晶体属于ZnSZnS型。型。型。型。六方晶系，六方晶系，六方晶系，六方晶系，S S2-2-作六方最密堆积，作六方最密堆积，作六方最密堆积，作六方最密堆积，ZnZn2+2+填充在二分之一四面体空填充在二分之一四面体空填充在二分之一四面体空填充在二分之一四面体空隙之中，填隙时相互间隔开，隙之中，填隙时相互间隔开，隙之中，填隙时相互间隔开，隙之中，填隙时相互间隔开，使填系四面体不会出现共面连使填系四面体不会出现共面连使填系四面体不会出现共面连使填系四面体不会出现共面连接或共边连接，接或共边连接，接或共边连接，接或共边连接，配位数为配位数为配位数为配位数为4 4。闪锌矿闪锌矿闪锌矿闪锌矿(立方立方立方立方ZnS)ZnS)纤锌矿纤锌矿纤锌矿纤锌矿(六方六方六方六方ZnS)ZnS)第30页（1 1）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体）几个简单离子型晶体与闪锌矿结构类似。与闪锌矿结构类似。与闪锌矿结构类似。与闪锌矿结构类似。CaCa2+2+配位数配位数配位数配位数为为为为8 8，F F 配位数为配位数为配位数为配位数为4 4，正负离子数正负离子数正负离子数正负离子数比为比为比为比为4 4:8=18=1:2 2，BaFBaF2 2，SrClSrCl2 2，ThOThO2 2等含有等含有等含有等含有CaFCaF2 2型结构型结构型结构型结构。四方晶体四方晶体四方晶体四方晶体，正离子正离子正离子正离子TiTi4+4+配位数配位数配位数配位数为为为为6 6，负离子负离子负离子负离子OO2-2-配位数为配位数为配位数为配位数为3 3。TiTi4+4+处于配位数为处于配位数为处于配位数为处于配位数为6 6八面体中八面体中八面体中八面体中。CaFCaF22型型型型(萤石萤石萤石萤石)金红石型金红石型金红石型金红石型(TiO(TiO2 2)第31页32半径比规则（半径比规则（1）两原子核间距离两原子核间距离=正离子半径正离子半径+负离子半径负离子半径d=r+r-通常通常r+r-第32页33半径比规则（半径比规则（2）以正、负离子配位数为以正、负离子配位数为6晶体一层为例晶体一层为例令令r-=1，则，则ac=4；ab=bc=2r+2因因ab2+bc2=ac2r+=0.414；即即r+/r-=0.414第33页34半径比规则（半径比规则（3）当当r+/r-0.414时，负离子接触，正、负离子时，负离子接触，正、负离子彼此不接触。体系排斥力大于吸引力，该构彼此不接触。体系排斥力大于吸引力，该构型不稳定，趋向于形成配位数少构型。型不稳定，趋向于形成配位数少构型。当当r+/r-0.414时，负离子彼此不接触，正、时，负离子彼此不接触，正、负离子之间接触，此时，吸引力大于排斥力，负离子之间接触，此时，吸引力大于排斥力，该构型能够稳定存在。该构型能够稳定存在。当当r+/r-0.732时，正离子表面能够接触更多时，正离子表面能够接触更多负离子，晶体配位数增大。负离子，晶体配位数增大。r+/r-0.414第34页35AB型离子晶体离子半径比与晶体构型对应关系型离子晶体离子半径比与晶体构型对应关系第35页36离子晶体中最简单结构类型(a)NaCl型Na+Cl-(b)CsCl型型Cl-Cs+空间构型晶胞类型n正、负离子配位数n每个晶胞中分子数示 例CsCl型简单立方81TlCl、CsBr、CsINaCl型面心立方64NaF、MgO、NaBr、KIZnS型n由Zn2+和S2-各组成面心立方在轴向1/4处穿插形成44BeO、ZnSe第36页（2 2）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点离子型晶体中，正、负离子经过离子键结合，离离子型晶体中，正、负离子经过离子键结合，离离子型晶体中，正、负离子经过离子键结合，离离子型晶体中，正、负离子经过离子键结合，离子子子子电荷越高电荷越高电荷越高电荷越高，半径越小半径越小半径越小半径越小（核间距越小），正、负离（核间距越小），正、负离（核间距越小），正、负离（核间距越小），正、负离子间子间子间子间静电作用力越强静电作用力越强静电作用力越强静电作用力越强，其，其，其，其熔、沸点也就越高熔、沸点也就越高熔、沸点也就越高熔、沸点也就越高；离子；离子；离子；离子型晶体普通含有较高熔、沸点和硬度；型晶体普通含有较高熔、沸点和硬度；型晶体普通含有较高熔、沸点和硬度；型晶体普通含有较高熔、沸点和硬度；化合物化合物化合物化合物NaClNaClKClKClCaOCaOMgOMgO半径半径半径半径pmpmNaNa+9595 ClCl-181181KK+133133 ClCl-181181CaCa2+2+9999 OO2-2-140140MgMg2+2+6565OO2-2-140140熔点熔点熔点熔点KK10741074104110412845284530733073沸点沸点沸点沸点KK16861686169016903123312338733873第37页（2 2）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点离子型晶体硬度虽大，但比较脆，延展性较差；当离子型晶体硬度虽大，但比较脆，延展性较差；当离子型晶体硬度虽大，但比较脆，延展性较差；当离子型晶体硬度虽大，但比较脆，延展性较差；当晶体受到冲击力时，各层离子位置发生错动（位错），晶体受到冲击力时，各层离子位置发生错动（位错），晶体受到冲击力时，各层离子位置发生错动（位错），晶体受到冲击力时，各层离子位置发生错动（位错），使吸引力大大减弱而易破碎；使吸引力大大减弱而易破碎；使吸引力大大减弱而易破碎；使吸引力大大减弱而易破碎；+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-位错位错第38页（2 2）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点）离子型晶体特点离子型晶体离子型晶体离子型晶体离子型晶体在熔融状态或在水溶液中都含有良好在熔融状态或在水溶液中都含有良好在熔融状态或在水溶液中都含有良好在熔融状态或在水溶液中都含有良好导电性，但在固体状态，因为离子被限制在晶格一导电性，但在固体状态，因为离子被限制在晶格一导电性，但在固体状态，因为离子被限制在晶格一导电性，但在固体状态，因为离子被限制在晶格一定位置上振动，所以固体状态不导电；定位置上振动，所以固体状态不导电；定位置上振动，所以固体状态不导电；定位置上振动，所以固体状态不导电；离子型晶体离子型晶体离子型晶体离子型晶体中，不存在单个分子，整个晶体就是中，不存在单个分子，整个晶体就是中，不存在单个分子，整个晶体就是中，不存在单个分子，整个晶体就是一个巨型分子；一个巨型分子；一个巨型分子；一个巨型分子；严严严严格格格格说说说说NaClNaCl、CsClCsCl不不不不能能能能叫叫叫叫分分分分子子子子式式式式，只只只只能能能能叫叫叫叫化化化化学式或最简式。学式或最简式。学式或最简式。学式或最简式。第39页（3 3）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能）离子型晶体晶格能晶格能定义：晶格能定义：晶格能定义：晶格能定义：相互远离气态正离子和负离子相互远离气态正离子和负离子相互远离气态正离子和负离子相互远离气态正离子和负离子结合成离子晶体结合成离子晶体结合成离子晶体结合成离子晶体时所时所时所时所释放能量，以符号释放能量，以符号释放能量，以符号释放能量，以符号U U表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为kJmolkJmol-1-1。有些书上将晶格能定义为在有些书上将晶格能定义为在有些书上将晶格能定义为在有些书上将晶格能定义为在100kPa100kPa、298K298K标准条件下，标准条件下，标准条件下，标准条件下，将将将将1mol1mol离子型晶体离子型晶体离子型晶体离子型晶体拆散拆散拆散拆散为为为为1mol1mol气态阳离子和气态阳离子和气态阳离子和气态阳离子和1mol1mol气态气态气态气态阴离子所需要能量。阴离子所需要能量。阴离子所需要能量。阴离子所需要能量。晶格能不能用试验方法直接测得，能够经过热化学计晶格能不能用试验方法直接测得，能够经过热化学计晶格能不能用试验方法直接测得，能够经过热化学计晶格能不能用试验方法直接测得，能够经过热化学计算从相关试验数据间接计算得到。算从相关试验数据间接计算得到。算从相关试验数据间接计算得到。算从相关试验数据间接计算得到。第40页41利用利用“玻恩玻恩-哈伯循环法哈伯循环法”计算晶格能计算晶格能Na(g)Cl(g)U+NaCl(s)+升升华华焓焓电离能电离能电子亲和能电子亲和能下一页下一页第41页42焓和焓变焓和焓变焓和焓变焓和焓变在化学反应过程中，体系吸收或放出热量，称在化学反应过程中，体系吸收或放出热量，称在化学反应过程中，体系吸收或放出热量，称在化学反应过程中，体系吸收或放出热量，称为化学反应为化学反应为化学反应为化学反应热效应热效应热效应热效应或或或或反应热，反应热，反应热，反应热，反应热也就是反应热也就是反应热也就是反应热也就是反反反反应焓变应焓变应焓变应焓变 HH。任何物质都有其内在热含量任何物质都有其内在热含量任何物质都有其内在热含量任何物质都有其内在热含量(Heatcontent)(Heatcontent)，这，这，这，这是一个是一个是一个是一个状态函数状态函数状态函数状态函数，定名为，定名为，定名为，定名为焓焓焓焓(Enthalpy)(Enthalpy)，用，用，用，用HH表表表表示。不过一个物质示。不过一个物质示。不过一个物质示。不过一个物质绝对焓值绝对焓值绝对焓值绝对焓值 H H 是无法测定是无法测定是无法测定是无法测定，只能，只能，只能，只能测定某物质从一个状态改变到另一个状态时测定某物质从一个状态改变到另一个状态时测定某物质从一个状态改变到另一个状态时测定某物质从一个状态改变到另一个状态时焓变焓变焓变焓变 HH。补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第42页43状态函数改变值只与始态和终态相关，与改变路径状态函数改变值只与始态和终态相关，与改变路径(过程过程)无关无关!第43页44热化学方程式热化学方程式热化学方程式热化学方程式表示化学反应与其热效应关系化学方程式表示化学反应与其热效应关系化学方程式H2(g)+O2(g)H2O(l)rHm=286kJmol-1H2O(l)H2O(g)，rHm=+40.6kJmol1补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第44页45热化学方程式热化学方程式热化学方程式热化学方程式（1 1）注注注注明明明明反反反反应应应应温温温温度度度度和和和和压压压压强强强强条条条条件件件件，假假假假如如如如反反反反应应应应是是是是在在在在298298KK和和和和100kPa100kPa下进行，习惯上不予注明。下进行，习惯上不予注明。下进行，习惯上不予注明。下进行，习惯上不予注明。（2 2）要要要要注注注注明明明明反反反反应应应应物物物物和和和和生生生生成成成成物物物物聚聚聚聚集集集集状状状状态态态态或或或或晶晶晶晶形形形形。惯惯惯惯用用用用g g、l l、s s分别表示气态、液态、固态。分别表示气态、液态、固态。分别表示气态、液态、固态。分别表示气态、液态、固态。（3 3）方方方方程程程程式式式式中中中中配配配配平平平平系系系系数数数数只只只只表表表表示示示示计计计计量量量量数数数数，不不不不表表表表示示示示分分分分子子子子数数数数，必必必必要要要要时时时时能能能能够够够够写写写写成成成成份份份份数数数数。计计计计量量量量数数数数不不不不一一一一样样样样时时时时，同同同同一反应反应热数值不一样。一反应反应热数值不一样。一反应反应热数值不一样。一反应反应热数值不一样。（4 4）正、逆反应热效应数值相同而符号相反。正、逆反应热效应数值相同而符号相反。正、逆反应热效应数值相同而符号相反。正、逆反应热效应数值相同而符号相反。（5 5）放热反应，放热反应，放热反应，放热反应，HH0 0；吸热反应，；吸热反应，；吸热反应，；吸热反应，HH0 0。书写热化学方程式时要注意：书写热化学方程式时要注意：书写热化学方程式时要注意：书写热化学方程式时要注意：补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第45页46盖斯定律盖斯定律在热化学中，能量守恒定律表现为盖斯定律。一在热化学中，能量守恒定律表现为盖斯定律。一在热化学中，能量守恒定律表现为盖斯定律。一在热化学中，能量守恒定律表现为盖斯定律。一些难于测量反应热反应，可用盖斯定律从一些已些难于测量反应热反应，可用盖斯定律从一些已些难于测量反应热反应，可用盖斯定律从一些已些难于测量反应热反应，可用盖斯定律从一些已知化学反应热数值间接求算出。知化学反应热数值间接求算出。知化学反应热数值间接求算出。知化学反应热数值间接求算出。一个化学反应若能分解成几步来完成，总一个化学反应若能分解成几步来完成，总反应热效应反应热效应(焓变焓变)H 等于各步分反应热等于各步分反应热效应之和：效应之和：rH总总=rH1+rH2+(4-2)补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第46页47盖斯定律盖斯定律已知已知：(1)C(s)+O2(g)CO2(g)r rHH1 1=-393.5kJmol393.5kJmol-1-1(2)CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)r rHH2 2=-283.0kJmol283.0kJmol-1-1求反应求反应(3)C(s)+1/2O2(g)CO(g)rH3=？例题例题1补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第47页48盖斯定律盖斯定律解：解：反应反应反应反应(2)(2)逆反应为反应逆反应为反应逆反应为反应逆反应为反应(4)(4)：COCO2 2(g)(g)CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)(g)，r rHH4 4=+283.0kJmol283.0kJmol-1 1要求反应要求反应要求反应要求反应(3)(3)=反应反应反应反应(1)(1)+反应反应反应反应(4)(4)：rH3=rH1+rH4=393.5+283.0=110.5(kJmol-1)把热化学方程式相加，去求某个反应方程式时，也把热化学方程式相加，去求某个反应方程式时，也把热化学方程式相加，去求某个反应方程式时，也把热化学方程式相加，去求某个反应方程式时，也要把每一步对应反应热加起来；要求会用盖斯定律要把每一步对应反应热加起来；要求会用盖斯定律要把每一步对应反应热加起来；要求会用盖斯定律要把每一步对应反应热加起来；要求会用盖斯定律求算某一反应反应热即反应焓变；求算某一反应反应热即反应焓变；求算某一反应反应热即反应焓变；求算某一反应反应热即反应焓变；补充知识：补充知识：补充知识：补充知识：第48页49晶格能与物理性质晶格能与物理性质对晶体结构相同离子化合物，对晶体结构相同离子化合物，离子电荷越多，核离子电荷越多，核间距越短，晶格能就越大，对应物质熔点就高，硬间距越短，晶格能就越大，对应物质熔点就高，硬度就大。度就大。第49页503.离子极化作用离子极化作用（1 1）离子极化离子极化离子极化离子极化 （2 2）离子变形性离子变形性离子变形性离子变形性 （3 3）离子相互极化作用离子相互极化作用离子相互极化作用离子相互极化作用 （4 4）离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响 第50页51复习：离子电子层构型复习：离子电子层构型NaNa：2s2s2 22p2p6 63s3s1 1CaCa：3s3s2 23p3p6 64s4s2 2 NaNa+：2s2s2 22p2p6 6CaCa2+2+：3s3s2 23p3p6 6 正离子正离子正离子情况比较复杂，有各种构型：正离子情况比较复杂，有各种构型：正离子情况比较复杂，有各种构型：正离子情况比较复杂，有各种构型：LiLi：1s1s2 22s2s1 1BeBe：1s1s2 22s2s2 2LiLi+：1s1s2 2BeBe2+2+：1s1s2 22 2电子构型（电子构型（电子构型（电子构型（1s1s2 2）：）：）：）：最外层为最外层为最外层为最外层为2 2个电子离子个电子离子个电子离子个电子离子8 8电子构型（电子构型（电子构型（电子构型（n ns s2 2n np p6 6）：）：）：）：最外层为最外层为最外层为最外层为8 8个电子离子个电子离子个电子离子个电子离子0 0电子构型：电子构型：电子构型：电子构型：最外层没有电子离子最外层没有电子离子最外层没有电子离子最外层没有电子离子如如如如HH+第51页52复习：复习：离子电子层构型离子电子层构型正离子正离子ZnZn：Ne3sNe3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 2ZnZn2+2+：NeNe3s3s2 23p3p6 63d3d1010HgHg：Xe4fXe4f14145d5d10106s6s2 2HgHg2+2+：XeXe 5s5s2 25p5p6 65d5d10101818电子构型（电子构型（电子构型（电子构型（n ns s2 2n np p6 6n nd d1010）：）：）：）：最外层最外层最外层最外层1818个电子个电子个电子个电子离子离子离子离子CuCu：Ar3dAr3d10104s4s1 1CuCu+：ArAr 3s3s2 23p3p6 63d3d1010AgAg：Kr4dKr4d10105s5s1 1AgAg+：KrKr 4s4s2 24p4p6 64d4d1010第52页53（2）离子电子层构型离子电子层构型正离子正离子PbPb：Kr4dKr4d10104f4f14145s5s2 25p5p6 65d5d10106s6s2 26p6p2 2 PbPb2+2+：5s5s2 25p5p6 65d5d10106s6s2 2SnSn：Ar3dAr3d10104s4s2 24p4p6 64d4d10105s5s2 25p5p2 2 SnSn2+2+：4s4s2 24p4p6 64d4d10105s5s2 218+218+2电子构型电子构型电子构型电子构型(n-n-1)1)s s2 2(n-n-1)1)p p66(n-n-1)1)d d1010n ns s2 2：次外次外次外次外层层层层1818个电子，最外层个电子，最外层个电子，最外层个电子，最外层2 2个电子离子个电子离子个电子离子个电子离子第53页54（2）离子电子层构型离子电子层构型正离子正离子FeFe：Ne3sNe3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2FeFe2+2+：3s3s2 23p3p6 63d3d66最外层最外层最外层最外层1414个电子个电子个电子个电子CrCr：Ne3sNe3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 1CrCr3+3+：3s3s2 23p3p6 63d3d33最外层最外层最外层最外层1111个电子个电子个电子个电子MnMn：Ne3sNe3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s2 2MnMn2+2+：3s3s2 23p3p6 63d3d55最外层最外层最外层最外层1313个电子个电子个电子个电子917917电子构型电子构型电子构型电子构型(n ns s2 2n np p6 6n nd d1919)：最外层电子数在最外层电子数在最外层电子数在最外层电子数在917917之间不饱和电子结构离子之间不饱和电子结构离子之间不饱和电子结构离子之间不饱和电子结构离子第54页55（1 1）离子极化离子极化离子极化离子极化阳离子阳离子阳离子阳离子带正电荷，半径较小，对相邻阴离子起诱带正电荷，半径较小，对相邻阴离子起诱带正电荷，半径较小，对相邻阴离子起诱带正电荷，半径较小，对相邻阴离子起诱导作用，使阴离子产生导作用，使阴离子产生导作用，使阴离子产生导作用，使阴离子产生诱导偶极诱导偶极诱导偶极诱导偶极，这种现象称为，这种现象称为，这种现象称为，这种现象称为离子极化。离子极化。离子极化。离子极化。离子极化主要指阳离子离子极化主要指阳离子离子极化主要指阳离子离子极化主要指阳离子；第55页56（1 1）离子极化离子极化离子极化离子极化离子极化作用强弱取决于：离子极化作用强弱取决于：电荷高阳离子极化力大；电荷高阳离子极化力大；电荷高阳离子极化力大；电荷高阳离子极化力大；Si4+Al3+Mg2+Na+半径小极化力大；半径小极化力大；半径小极化力大；半径小极化力大；Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+离子电子层构型：离子电子层构型：离子电子层构型：离子电子层构型：18或或或或18+29178Hg2+或或或或Pb2+Mn2+Ba2+第56页57第57页58（2 2）离子变形性离子变形性离子变形性离子变形性阴离子阴离子阴离子阴离子半径较大，电子较多，在被阳离子诱导过半径较大，电子较多，在被阳离子诱导过半径较大，电子较多，在被阳离子诱导过半径较大，电子较多，在被阳离子诱导过程中产生程中产生程中产生程中产生诱导偶极诱导偶极诱导偶极诱导偶极，而发生本身电子云变形性质，而发生本身电子云变形性质，而发生本身电子云变形性质，而发生本身电子云变形性质，称为离子变形性。称为离子变形性。称为离子变形性。称为离子变形性。离子变形性主要指阴离子离子变形性主要指阴离子离子变形性主要指阴离子离子变形性主要指阴离子；第58页59（2 2）离子变形性离子变形性离子变形性离子变形性简简简简单单单单阴阴阴阴离离离离子子子子半半半半径径径径大大大大，变变变变形形形形性性性性大大大大，复复复复杂杂杂杂阴阴阴阴离离离离子子子子变变变变形形形形性性性性 较较较较小；小；小；小；离子离子离子离子变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：I I BrBr ClCl CNCNOHOH NONO3 3 F F ClOClO4 4 电子层结构相同阳离子电荷越高，变形性越小（极化作用越电子层结构相同阳离子电荷越高，变形性越小（极化作用越电子层结构相同阳离子电荷越高，变形性越小（极化作用越电子层结构相同阳离子电荷越高，变形性越小（极化作用越大）；大）；大）；大）；NaNa+MgMg2+2+AlAl3+3+SiSi4+4+1818电电电电子子子子构构构构型型型型和和和和917917电电电电子子子子构构构构型型型型离离离离子子子子，其其其其变变变变形形形形性性性性比比比比半半半半径径径径相相相相近近近近、电荷相同电荷相同电荷相同电荷相同8 8电子构型离子大得多；电子构型离子大得多；电子构型离子大得多；电子构型离子大得多；AgAg+KK+；HgHg2+2+CaCa2+2+第59页60（2 2）离子变形性离子变形性离子变形性离子变形性最轻易变形最轻易变形最轻易变形最轻易变形是体积大阴离子，是体积大阴离子，是体积大阴离子，是体积大阴离子，1818或或或或18+218+2、917917电子电子电子电子构型少电荷阳离子变形性也比较大；构型少电荷阳离子变形性也比较大；构型少电荷阳离子变形性也比较大；构型少电荷阳离子变形性也比较大；最不轻易变形最不轻易变形最不轻易变形最不轻易变形是半径小、电荷高、外层电子少阳离子；是半径小、电荷高、外层电子少阳离子；是半径小、电荷高、外层电子少阳离子；是半径小、电荷高、外层电子少阳离子；离子离子离子离子变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：变形性大小主要取决于：复杂负离子，即使有较大半径，但因为离子内部原子间复杂负离子，即使有较大半径，但因为离子内部原子间相互结合紧密并形成了对称性极强原子集团，它们变形性相互结合紧密并形成了对称性极强原子集团，它们变形性通常不大。通常不大。一价负离子：一价负离子：二价负离子：二价负离子：第60页61（3 3）离子相互（附加）极化作用离子相互（附加）极化作用离子相互（附加）极化作用离子相互（附加）极化作用离子间相互作用，普通是阳离子对阴离子极化离子间相互作用，普通是阳离子对阴离子极化离子间相互作用，普通是阳离子对阴离子极化离子间相互作用，普通是阳离子对阴离子极化作用，但当阳离子也轻易变形时，往往会引发两种作用，但当阳离子也轻易变形时，往往会引发两种作用，但当阳离子也轻易变形时，往往会引发两种作用，但当阳离子也轻易变形时，往往会引发两种离子之间相互附加极化效应，称为相互极化作用。离子之间相互附加极化效应，称为相互极化作用。离子之间相互附加极化效应，称为相互极化作用。离子之间相互附加极化效应，称为相互极化作用。第61页62（4 4）离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响 对化学键键型影响对化学键键型影响对化学键键型影响对化学键键型影响 相相相相互互互互极极极极化化化化结结结结果果果果，使使使使阳阳阳阳、阴阴阴阴离离离离子子子子电电电电子子子子云云云云发发发发生生生生变变变变形形形形，造造造造成成成成原子轨道部分重合，化学键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重合，化学键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重合，化学键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重合，化学键表现出由离子键向共价键过渡。11.5nm0.28nm第62页63u共价键与离子键之间没有严格界限，当两核间距为共价键与离子键之间没有严格界限，当两核间距为1 11.5nm1.5nm时，呈离子键；当两核靠近约时，呈离子键；当两核靠近约0.28nm0.28nm时，时，成共价健。成共价健。u通常能够认为，两元素电负性差值远大于通常能够认为，两元素电负性差值远大于1.71.7时，时，成离子键；远小于成离子键；远小于1.71.7时，成共价键；假如两元素时，成共价键；假如两元素电负性差值在电负性差值在1.71.7附近，则它们成键含有离子键和附近，则它们成键含有离子键和共价键双重特征，碘化银就是一个很好例子，离子共价键双重特征，碘化银就是一个很好例子，离子极化理论能够很好解释这种现象。极化理论能够很好解释这种现象。第63页64（4 4）离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响离子极化对化合物性质影响 伴伴伴伴随随随随ClCl BrBr I I 离离离离子子子子半半半半径径径径增增增增大大大大，AgAg+离离离离子子子子和和和和卤卤卤卤离离离离子子子子相相相相互互互互极极极极化化化化作作作作用用用用增增增增大大大大，键键键键共共共共价价价价程程程程度度度度增增增增强强强强，溶溶溶溶解解解解度度度度依依依依次次