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第十章
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第十章 化学键与分子结构
§本章摘要§ 1.离子键理论
离子键的形成 离子键的特征 离子键的强度 离子晶体的特点 离子晶体的空间结构
2.共价键理论
路易斯理论 价键理论 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论 分子轨道理论
3.金属键理论
金属键的改性共价键理论 金属晶体的密堆积结构 金属能带理论
4.分子间作用力
分子间偶极矩 分子间作用力--范德华力 氢键
5.离子极化学说简介
对离子特征的描述 离子极化现象 影响变形性的因素 影响极化能力的因素 离子极化对键型的影响 相互极化(附加极化) 反极化作用
 

§1. 离子键理论

四 离子晶体的特点

1. 无确定的分子量: NaCl 晶体是个大分子, 无单独的NaCl分子存在于分子中. NaCl是化学式, 因而 58.5 是式量, 不是分子量.
2. 导电性: 水溶液或熔融态导电, 是通过离子的定向迁移导电, 而不是通过电子流动而导电.
3. 熔点沸点较高:
4. 硬度高, 延展性差: 因离子键强度大,所以硬度高. 如果发生位错:

发生错位, 正正离子相切, 负负离子相切, 彼此排斥, 离子键失去作用, 故无延展性. 如CaCO3可用于雕刻, 而不可用于锻造, 即不具有延展性.

五 离子晶体的空间结构

1. 对称性
1) 旋转和对称轴 n重轴, 360度旋转, 可以重复n次: 2) 反映和对称面晶体中可以找到对称面: 3) 反演和对称中心晶体中可以找到对称中心:
2. 晶胞
晶胞是晶体的代表, 是晶体中的最小单位, 晶胞并置起来, 则得到晶体. 晶胞的代表性体现在以下两个方面: 一是代表晶体的化学组成; 二是代表晶体的对称性(即具有相同的对称元素: 对称轴, 对称面和对称中心). 晶胞是晶体中具有上述代表性的体积最小, 直角最多的平行六面体。
3. 立方晶系 AB型离子晶体的空间结构
晶胞的平行六面体是正六面体时, 我们称它属于立方晶系, 用来表示平行六面体的三度的三个轴, 称为晶轴, 三个晶轴的长度分别用a, b, c表示, 三个晶轴之间的夹角分别用, , 表示.

我们讨论的AB型晶体指正负离子数目相同, 包括NaCl, CsCl, ZnS.
讨论立方晶系AB型晶体, 首先看NaCl的晶胞:

组成具有代表性, 对称性(, , 中心)也与晶体相同, 所以乙为NaCl的晶胞

组成和对称性均有代表性. 看空心圆点, 除了立方体的顶点的8个, 无其它, 称为简单立方晶胞. 配位数为8

组成和对称性均有代表性. 看空心圆点,除了立方体的顶点的8个, 面中心6个, 也为面心立方. 配位数为4
总之, 立方晶系有 3 种类型晶胞, 面心立方, 简单立方, 体心立方.四方晶系 , 2 种, 正交晶系, 4 种等, 共有14种类型的晶胞.
4. 配位数与 r+/r- 的关系
NaCl 六配体, CsCl八配体, ZnS 四配体, 均为AB型晶体, 为何配位数不同?
1) 离子晶体稳定存在的条件


2) r+/r-与配位数
从六配位的介稳状态出发, 进行半径比与配位数之间关系的探讨.

此时, 为介稳状态. 如果r+ 再大些, 则出现上述 b) 种情况, 即阴离子同号相离, 异号相切的稳定状态. 亦即:
r+ 继续增加, 达到并超过: 时, 即阳离子离子周围可容纳更多阴离子, 为8配位, CsCl型.
r+ 变小, 即:, 则出现 a)种情况, 阴离子相切, 阴离子阳离子相离的不稳定状态. 配位数减少, 4配位, ZnS型.
总之, 配位数与 r+/r- 之比相关:
且: r+ 再增大, 则达到12 配位; r- 再减小, 则达到3配位. 注意:讨论中将离子视为刚性球体, 这与实际情况有出入. 但仍不失为一组重要的参考数据. 因而, 我们可以用离子间的半径比值去判断配位数.