八固体中的化学键PPT课件.ppt
《八固体中的化学键PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《八固体中的化学键PPT课件.ppt(124页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、1第八章第八章 固体中的化学键固体中的化学键Ionic bond Covalent bond Van der Waals bond Hydrogen bondMetallic bond2第一节第一节 离子键离子键离子键的离子键的特点特点无饱和性、无定向性无饱和性、无定向性 离子化合物的特性离子化合物的特性配位数高、堆积致密 本质上可以归结于静电引力本质上可以归结于静电引力3 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体由正、负离子以离子键结合起来的。由正、负离子以离子键结合起来的。构成这类晶体的构成这类晶体的基本质点基本质点基本质点基本质点是正、负离子,它们是正、负离子,它们之间以静电作用力相结合。之间以
2、静电作用力相结合。正负离子相间排列,结果使异性离子之间的吸正负离子相间排列,结果使异性离子之间的吸引力达到最大,同性离子之间的推斥力达到最小。引力达到最大,同性离子之间的推斥力达到最小。一、离子晶体的特征一、离子晶体的特征4 典型的典型的金属元素金属元素金属元素金属元素与与与与非金属元素非金属元素非金属元素非金属元素的化合物是离的化合物是离子晶体,一些三元或多元化合物,如子晶体,一些三元或多元化合物,如尖晶石尖晶石尖晶石尖晶石类和类和钙钛矿钙钛矿钙钛矿钙钛矿类化合物也都是离子晶体。类化合物也都是离子晶体。离子晶体是为数极多的正、负离子的集合体,离子晶体是为数极多的正、负离子的集合体,晶体中并不
3、存在单个的分子,晶体中并不存在单个的分子,化学式只是反应晶化学式只是反应晶化学式只是反应晶化学式只是反应晶体中的化学组成体中的化学组成体中的化学组成体中的化学组成。5 离子晶体中的各个离子可以近似地看作是离子晶体中的各个离子可以近似地看作是带电带电带电带电的圆球的圆球的圆球的圆球,电荷在球上的分布是均匀对称的,异性离,电荷在球上的分布是均匀对称的,异性离子可以从任何方向相互靠近和结合。子可以从任何方向相互靠近和结合。因此,因此,决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素就是正、负离就是正、负离子子电荷电荷多少,多少,半径半径大小以及离子间的大小以及
4、离子间的最密堆积最密堆积原则。原则。6 在离子晶体中,离子之间的在离子晶体中,离子之间的配位数较大配位数较大配位数较大配位数较大,晶体中晶体中没有可以自由运动的电子没有可以自由运动的电子没有可以自由运动的电子没有可以自由运动的电子,而离子又被,而离子又被紧紧地束缚在晶格上。紧紧地束缚在晶格上。因此,因此,离子晶体在低温下不导电,不传热离子晶体在低温下不导电,不传热离子晶体在低温下不导电,不传热离子晶体在低温下不导电,不传热,但它的但它的熔体却可以产生离子导电熔体却可以产生离子导电熔体却可以产生离子导电熔体却可以产生离子导电。例如,某些离子晶体在高温下可产生离子例如,某些离子晶体在高温下可产生离
5、子导电现象。导电现象。7 另外,可见光的能量不足以另外,可见光的能量不足以使离子使离子的外层电子激发的外层电子激发,因此,纯的离子晶,因此,纯的离子晶体对紫外体对紫外可见光是无色透明的。可见光是无色透明的。8由于离子键的由于离子键的键能较大键能较大键能较大键能较大,正负离子之间的,正负离子之间的结合比较牢固,离子键能约为结合比较牢固,离子键能约为200kcal/mol,因因而,离子晶体而,离子晶体熔点熔点熔点熔点比较高、比较高、硬度硬度硬度硬度比较大。比较大。9但是,当离子晶体受到机械力的作用时,离但是,当离子晶体受到机械力的作用时,离子之间的位置一旦发生滑动,位移子之间的位置一旦发生滑动,位
6、移1/2晶胞的长晶胞的长度时,度时,原来的异性离子相间排列就变成同性离子原来的异性离子相间排列就变成同性离子原来的异性离子相间排列就变成同性离子原来的异性离子相间排列就变成同性离子的相邻排列的相邻排列的相邻排列的相邻排列,吸引力就变成推斥力吸引力就变成推斥力。因此。因此离子晶离子晶离子晶离子晶体比较脆体比较脆体比较脆体比较脆。10它是由钠离子和氯离子构成它是由钠离子和氯离子构成的的面心立方格子面心立方格子面心立方格子面心立方格子相互渗入交错而相互渗入交错而形成的,每个离子周围均有六个形成的,每个离子周围均有六个最邻近的异性离子(配位数为最邻近的异性离子(配位数为6)。即每个离子被一个八面体)。
7、即每个离子被一个八面体所围绕,在八面体的六个角顶存所围绕,在八面体的六个角顶存在着异性离子的重心。在着异性离子的重心。二、典型的离子晶体二、典型的离子晶体(1)氯化钠晶体氯化钠晶体11 所有的所有的碱金属卤化物碱金属卤化物碱金属卤化物碱金属卤化物(除(除CsCl,CsBr和和CsI外)、外)、碱土金属氧化物碱土金属氧化物碱土金属氧化物碱土金属氧化物及及硫族化合物硫族化合物硫族化合物硫族化合物、卤化银卤化银卤化银卤化银(AgBr除外),均具有除外),均具有氯化钠氯化钠型的结构。型的结构。12 在在CsCl中,每一个离子中,每一个离子被被8个相反电荷的离子个相反电荷的离子以对以对以对以对称形式称形
8、式称形式称形式包围;它们之中,一包围;它们之中,一种类型的种类型的8个离子(个离子(Cl-)以其重心配列于一个立方体以其重心配列于一个立方体的八个角顶,而另一种类型的八个角顶,而另一种类型的离子(的离子(Cs+)则居于立方)则居于立方体的中心。体的中心。(2)sCl晶体晶体13 具有氯化铯结构的化合物有具有氯化铯结构的化合物有铯的卤化物铯的卤化物铯的卤化物铯的卤化物(除(除CsF),),TlClTlCl 以及一些以及一些络合物络合物络合物络合物等。等。14阴离子的配位数为阴离子的配位数为4,阳离子的配位数为,阳离子的配位数为8。钙离子占据钙离子占据面心立方面心立方面心立方面心立方格子各格点格子
9、各格点格子各格点格子各格点的位置,格子的位置,格子中有中有8个氟离子,每个氟个氟离子,每个氟离子被最邻近的离子被最邻近的4个钙离个钙离子以四面体方式配位着。子以四面体方式配位着。(3)萤石结构)萤石结构15 许多许多金属金属金属金属(如(如Cd,Hg,Pb,Sr,Ba)的氟化物的氟化物的氟化物的氟化物、镧系镧系镧系镧系和和锕系元素的二氧化锕系元素的二氧化锕系元素的二氧化锕系元素的二氧化物物物物、ZrOZrO2 2等具有这种萤石等具有这种萤石结构。结构。在在CaF2结构中,如果结构中,如果阳离子和阴离子互易其位,阳离子和阴离子互易其位,则形成一种则形成一种反萤石结构反萤石结构反萤石结构反萤石结构
10、,如如Li2O、Na2O等等16(4)金红石结构金红石结构 阳离子占据阳离子占据体心立方格子体心立方格子体心立方格子体心立方格子的各点,同时被六个阴离子配的各点,同时被六个阴离子配位着。位着。过渡金属元素及重金属的过渡金属元素及重金属的过渡金属元素及重金属的过渡金属元素及重金属的二氧化物二氧化物二氧化物二氧化物,如,如GeO2、SnO2、MnO2、RuO2、OsO2、PbO2等,等,以及以及Mg、Ni、Co、Fe、Zn的的二二二二氟化物氟化物氟化物氟化物具有金红石结构。具有金红石结构。阳离子阳离子Ti4+填充在由填充在由O2-阴离子构成的八阴离子构成的八面体空隙中的半数。面体空隙中的半数。17
11、锌离子锌离子锌离子锌离子被硫离子以四面体的被硫离子以四面体的四个顶角的方式四个顶角的方式包围着。包围着。可以把这种结构看作是硫离可以把这种结构看作是硫离子按子按ABCABC排列的立方排列的立方密堆积中,密堆积中,硫离子所构成的四面硫离子所构成的四面硫离子所构成的四面硫离子所构成的四面体中间的空隙里体中间的空隙里体中间的空隙里体中间的空隙里,有,有一半一半一半一半填充锌填充锌离子。故每个离子的配位数是离子。故每个离子的配位数是4。(5)闪锌矿结构闪锌矿结构18 属于属于闪锌矿结构闪锌矿结构闪锌矿结构闪锌矿结构的有的有CuX、MS和和MSe(其中,其中,M=Be,Mn,Zn,Cd,Hg),),还有
12、还有MSe(M=Be,Zn,Cd,Hg)、MP、MAs、及及MSb(M=Al,Ga,In)、SiC等。等。19五、密堆积原理五、密堆积原理 最紧密堆积最紧密堆积最紧密堆积最紧密堆积:每单位体积中容纳原子或离:每单位体积中容纳原子或离子的数目最多。子的数目最多。如果把原子或离子看作是硬的圆球,则它如果把原子或离子看作是硬的圆球,则它们们在空间排列的方式在空间排列的方式在空间排列的方式在空间排列的方式是服从密堆积原理的。是服从密堆积原理的。即即离子或原子之间的作用力离子或原子之间的作用力会尽可能地使会尽可能地使它们占有最小的空间,从而说明,它们占有最小的空间,从而说明,空间利用率空间利用率空间利用
13、率空间利用率最高的结构最高的结构最高的结构最高的结构可能是最稳定的结构。可能是最稳定的结构。20 原子的空间利用率原子的空间利用率常用常用原子堆积系原子堆积系数数来衡量,原子堆积系数定义如下:来衡量,原子堆积系数定义如下:21假设假设不带电的原子不带电的原子不带电的原子不带电的原子是一个等径的圆球,它们是一个等径的圆球,它们在二维平面上的最紧密排列如图所示:在二维平面上的最紧密排列如图所示:每个原子周围围绕每个原子周围围绕着着6个原子个原子22 如在第一层上再紧密地排列原子时,则每个如在第一层上再紧密地排列原子时,则每个原子就会进入第一层的每三个原子所形成的原子就会进入第一层的每三个原子所形成
14、的“坑坑坑坑”里,或在里,或在B处,或在处,或在C处,如图所示:处,如图所示:第二层排列第二层排列第二层排列第二层排列23 当排到第三层时,就有两种可能的方式。一种当排到第三层时,就有两种可能的方式。一种是是六方密堆积六方密堆积六方密堆积六方密堆积方式方式hcp(hexagonal close-packed),),即让第三层的原子一一地和第一层原子上下重合,即让第三层的原子一一地和第一层原子上下重合,形成形成ABABAB这种交叠的堆积,如图所示。这种交叠的堆积,如图所示。配位数:配位数:1224如果通过如果通过A层的原子从上到下作层的原子从上到下作六根垂六根垂六根垂六根垂直线直线直线直线,就构
15、成,就构成六方棱柱六方棱柱六方棱柱六方棱柱。所以这种堆积称作。所以这种堆积称作六方最密堆积六方最密堆积六方最密堆积六方最密堆积。25a、c:晶格单位长度晶格单位长度R:原子半径原子半径单位晶胞原子数单位晶胞原子数 n n=6=6则,原子堆积系数则,原子堆积系数26除了除了六方密堆积六方密堆积六方密堆积六方密堆积外,还有一种外,还有一种立方最密堆积立方最密堆积立方最密堆积立方最密堆积。在这种方式中,第三层的原子不是和第一层的在这种方式中,第三层的原子不是和第一层的A原子对应,而是和由第二层原子对应,而是和由第二层B所形成的所形成的“坑坑”处相对处相对应,形成应,形成ABC,ABC,ABC这样的交
16、替堆积。这样的交替堆积。这种立方最密堆积又分为两种:这种立方最密堆积又分为两种:1、体心立方体心立方体心立方体心立方最密堆积最密堆积2、面心立方面心立方面心立方面心立方最密堆积最密堆积27 1、体心立方体心立方体心立方体心立方最密堆积最密堆积 body-centered cubic structure配位数:配位数:828a:晶格单位长度晶格单位长度R:原子半径原子半径单位晶胞原子数单位晶胞原子数 n n=2=229 2、面心立方面心立方面心立方面心立方最密堆积结构最密堆积结构 face-centered cubic structure 第三层与第一层有错位,第三层与第一层有错位,以以ABCA
17、BC方式排列。方式排列。配位数:配位数:1230n n=4=431密堆积层间的两类空隙密堆积层间的两类空隙1、四面体空隙:、四面体空隙:一层的三个球与上或下层密堆积的球间的空隙。一层的三个球与上或下层密堆积的球间的空隙。如图所示,当第如图所示,当第4个球占据由个球占据由3个球围成的个球围成的“坑坑”位置时,就会产生由位置时,就会产生由4个原子组成的个原子组成的四面体空隙四面体空隙四面体空隙四面体空隙。32 一层的三个球与一层的三个球与错位排列错位排列错位排列错位排列的另一层三个球间的空的另一层三个球间的空隙。隙。如图所示,当第二层的如图所示,当第二层的3个球占据由第一层个球占据由第一层3个球个
18、球围成的围成的“坑坑”位置的周围三个位置的周围三个“坑坑”时,就会产生时,就会产生由由6个原子组成的个原子组成的八面体空隙八面体空隙八面体空隙八面体空隙。2132132、八面体空隙:、八面体空隙:33常见晶体结构的几何参数常见晶体结构的几何参数StructureCNnbcc820.68fcc1240.74hcp1260.7434附:附:晶体结构中单位晶胞原子数晶体结构中单位晶胞原子数n n及晶体化学式的推算及晶体化学式的推算35Na+Cl-NaCl晶体结构示意图:晶体结构示意图:36NCl晶体中的结构微粒:晶体中的结构微粒:(C)()(Na+)第二层的离子第二层的离子NaCl晶体的结构示意图晶
19、体的结构示意图返回返回再请看:再请看:CsCl晶体的结构示意图晶体的结构示意图37CsCl晶体的结构:晶体的结构:38属于属于属于属于4 4个小立方体个小立方体个小立方体个小立方体属属属属于于于于8 8个个个个小小小小立立立立方方方方体体体体39有有1/8属于属于该立方体该立方体有有1/4属于属于该立方体该立方体有有1/2属于属于该立方体该立方体完全属于该完全属于该立方体立方体40例题分析例题分析:O原子Ti原子Ba原子 某种晶体结构是的最小结构单元(晶胞)如图所示:某种晶体结构是的最小结构单元(晶胞)如图所示:晶体内与每个晶体内与每个“T T”紧邻的氧原子数和这种晶体材料紧邻的氧原子数和这种
20、晶体材料的化学式分别是(各元素所带的电荷均已略去)的化学式分别是(各元素所带的电荷均已略去)?41例题解析例题解析:化学式为:化学式为:BaTiOBaTiO3 3BaBa:1x11x1TiTi:8x(1/8)8x(1/8)OO:12x(1/4)12x(1/4)O原子Ti原子Ba原子42NaCl离子晶体离子晶体晶胞中离子的个数:晶胞中离子的个数:晶格:面心立方晶格:面心立方配位比:配位比:6:6(红球红球Na+,绿球绿球Cl-)43晶胞中离子的个数:晶胞中离子的个数:(红球红球Cs+,绿球绿球Cl-)晶格:简单立方晶格:简单立方配位比:配位比:8:8CsCl 离子晶体离子晶体44晶胞中离子的个数
21、:晶胞中离子的个数:晶格:面心立方晶格:面心立方(红球红球Zn2+,绿球绿球S2-)配位比:配位比:4:4ZnS 离子晶体离子晶体(立方型立方型)45练习练习 石墨晶体的层内结构如图所示:石墨晶体的层内结构如图所示:每个碳原子为三个正六边形共用,分属于每个正每个碳原子为三个正六边形共用,分属于每个正六边形的碳原子数为六边形的碳原子数为1/3个。个。每个正六边形的碳原子每个正六边形的碳原子数为数为61/3=2每一层由无数个正六边形构每一层由无数个正六边形构成,则平均每一个正六边形成,则平均每一个正六边形所占的碳原子数为所占的碳原子数为-246练习练习 已知晶体硼中的结构单元是由硼原子组成的正二十
22、面已知晶体硼中的结构单元是由硼原子组成的正二十面体,其中有体,其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角,每个顶个等边三角形的面和一定数目的顶角,每个顶点上各有一个硼原子。点上各有一个硼原子。此基本单元是由此基本单元是由-个硼原子构成,其中个硼原子构成,其中BB 键的键角为键的键角为-,共有,共有-个个BB单键。单键。1/5320=12601/2320=3047第二节第二节 共价键共价键两个原子共有最外壳层电子的键合两个原子共有最外壳层电子的键合共价键的特点共价键的特点 方向性和饱和性方向性和饱和性 共价键晶体的特性共价键晶体的特性 很高的熔点和硬度很高的熔点和硬度 良好的光学特性良好的光学特
23、性 不良的导电性不良的导电性48一、共价键的一般概念一、共价键的一般概念 如果原子在相互靠近时,如果原子在相互靠近时,原子轨道相互重原子轨道相互重原子轨道相互重原子轨道相互重叠叠叠叠变成分子轨道,原子核之间的电子云密度增变成分子轨道,原子核之间的电子云密度增加,电子云同时受到两个核的吸引,因而使加,电子云同时受到两个核的吸引,因而使体体体体系的能量降低系的能量降低系的能量降低系的能量降低,这样形成的化学键称为,这样形成的化学键称为共价键共价键。49 (1)形成共价键的原子形成共价键的原子A和和B,它们它们电子的能电子的能电子的能电子的能量量量量应该比较接近。应该比较接近。(2)成键原子的成键原
24、子的原子轨道必须重叠原子轨道必须重叠原子轨道必须重叠原子轨道必须重叠,即电子,即电子共处于一定的空间。共处于一定的空间。(3)通常是由通常是由两个电子配对两个电子配对两个电子配对两个电子配对形成每一个价键。形成每一个价键。共价键成键的经验规则共价键成键的经验规则:50 (4)对于大多数分子而言,)对于大多数分子而言,价电子层中的电子价电子层中的电子价电子层中的电子价电子层中的电子最多为最多为最多为最多为8 8个个个个。这是由于以。这是由于以s和和p轨道成键时,只有轨道成键时,只有4个个轨道,因此轨道,因此共用电子对共用电子对和和孤电子对孤电子对总数等于总数等于4 (5)对于对于d d轨道轨道轨
25、道轨道参与成键的元素而言,价电子参与成键的元素而言,价电子层中电子可以多于层中电子可以多于8个。个。(6)电子)电子电子间的电子间的推斥力推斥力推斥力推斥力应是最小。应是最小。(7)分子将具有)分子将具有最低的能量最低的能量最低的能量最低的能量。51 无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料中有许多共价键晶体。例如,中有许多共价键晶体。例如,金刚石、金刚石、Si、SiC、ZnS等。等。原子之间的共价键是靠相邻原子电子云的重原子之间的共价键是靠相邻原子电子云的重叠而形成共用电子对,各原子间的共价键有一定叠而形成共用电子对,各原子间的共价键有一定的的方向性方向性方向性方向性和和饱和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 固体 中的 化学键 PPT 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。