物质的化学组成与聚集状态省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章第二章 物质化学组成与聚集状态物质化学组成与聚集状态2.12.1物物质质化学化学组组成成一、配位化合物（配合物、一、配位化合物（配合物、络络合物）合物）配合物：以金属正离子（或中性原子）作配合物：以金属正离子（或中性原子）作为为中心，有若干个中心，有若干个负负离子离子 或中性分子按一定空或中性分子按一定空间间位置排列在其周位置排列在其周围围形成复形成复杂杂化化 合物。合物。配位中心：配位中心：处处于配合物中心位置正离子或中性原子于配合物中心位置正离子或中性原子配体：配体：按一定空按一定空间间位置排列在配位中心周位置排列在配位中心周围负围负离子或中性分子离子或中性分子 中心离子和配体之中心离子和配体之间间以以配位配位键键结结合合配位原子：配位原子：能能够够与中心离子形成配位与中心离子形成配位键键原子原子配位数：配位数：配位原子配位原子总总数。数。第1页中心原子（配位中心）：中心原子（配位中心）：配合物形成体，关键。通常为金属离子，尤配合物形成体，关键。通常为金属离子，尤以过渡金属离子居多。含有空价电子轨道。以过渡金属离子居多。含有空价电子轨道。配位体（配体）：配位体（配体）：能提供孤对电子物质，也称为配合剂。能够是负离能提供孤对电子物质，也称为配合剂。能够是负离子、中性分子，常见有子、中性分子，常见有F-,Cl-,Br-,I-,CN-,H2O,NH3,COF-,Cl-,Br-,I-,CN-,H2O,NH3,CO等。等。配位键：配位键：配位原子将孤对电子投入到中心原子空轨道上而形成结协力。配位原子将孤对电子投入到中心原子空轨道上而形成结协力。表示为表示为L ML M。配位原子：配位原子：在配体中直接与中心离子形成配位键原子。配位原子必须在配体中直接与中心离子形成配位键原子。配位原子必须含有孤对电子。常见配位原子有含有孤对电子。常见配位原子有N,O,S,C,XN,O,S,C,X。配位数：配位数：直接同中心原子结合配位原子数目。单齿配体时，配位数直接同中心原子结合配位原子数目。单齿配体时，配位数=配体数。多齿配体时，则二者不等。例配体数。多齿配体时，则二者不等。例 Pt(en)2-2,Pt(en)2-2,配体数为配体数为2 2，配，配位数为位数为4 4。配离子电荷：配离子电荷：中心原子和配体总电荷代数和。中心原子和配体总电荷代数和。第2页配合物命名标准：配合物命名标准：先命名阴离子部分，后命名阳离子部分；假如是简单阴离子，命先命名阴离子部分，后命名阳离子部分；假如是简单阴离子，命名为名为“某化某某化某”，假如是复杂阴离子，则命名为，假如是复杂阴离子，则命名为“某酸某某酸某”；内界中，先命名配体，再命名配位中心，之间用内界中，先命名配体，再命名配位中心，之间用“合合”字连接；字连接；配位体命名次序，先负离子后中性分子；配位体命名次序，先负离子后中性分子；负离子命名是先简单离子，后复杂离子，最终是有机酸根离子，负离子命名是先简单离子，后复杂离子，最终是有机酸根离子，氢氧根离子称羟基，亚硝酸根离子称硝基。中性分子命名次序氢氧根离子称羟基，亚硝酸根离子称硝基。中性分子命名次序 也是先简单、常见再复杂，先无机分子后有机分子；也是先简单、常见再复杂，先无机分子后有机分子；每种配体前用数字一、二、三等表示配体数目，并以中心点每种配体前用数字一、二、三等表示配体数目，并以中心点“”“”把不一样配体分开。把不一样配体分开。当中心离子有可变价时，在其后加括号，用罗马数字当中心离子有可变价时，在其后加括号，用罗马数字、表明中心离子价态。表明中心离子价态。举例：举例：第3页单齿配体单齿配体：只含有一个配位原子配体。：只含有一个配位原子配体。比如比如ClCl、NHNH3 3、I I等等多齿配体多齿配体：复杂多元有机酸根、多元胺等常含有两个或两个以上配位：复杂多元有机酸根、多元胺等常含有两个或两个以上配位 原子，他们作为配体时称为多齿配体。原子，他们作为配体时称为多齿配体。比如乙二胺为双齿配体、比如乙二胺为双齿配体、EDTAEDTA（乙二胺四乙酸根）为六齿配体（乙二胺四乙酸根）为六齿配体 H H2 2NCHNCH2 2CHCH2 2NHNH2 2、(-OOCCH(-OOCCH2 2)2 2NCHNCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH2 2COO-)COO-)2 2多齿配体和中心原子形成环状结构配合物，有点象螃蟹双螯钳住东西起多齿配体和中心原子形成环状结构配合物，有点象螃蟹双螯钳住东西起螯合作用一样，这类配体也称为螯合剂，形成配离子称为螯合离子，螯合作用一样，这类配体也称为螯合剂，形成配离子称为螯合离子，配合物称为螯合物。配合物称为螯合物。鳌合物鳌合物：多齿配体与中心离子形成含有环状结构配合物，稳定性较强：多齿配体与中心离子形成含有环状结构配合物，稳定性较强第4页二、团簇二、团簇 定义：是指由几个至上千个原子或其结合态单元相互作用结合在一起而定义：是指由几个至上千个原子或其结合态单元相互作用结合在一起而 形成相对稳定化学单元。形成相对稳定化学单元。特征：空间尺度在纳米级左右，是纳米材料基础，其性能与所含原特征：空间尺度在纳米级左右，是纳米材料基础，其性能与所含原 子、原子数目、空间位置及相互作用相关。子、原子数目、空间位置及相互作用相关。分类：分类：举例：举例：金刚石：硬度最大、熔点最高（3550）不导电石墨：有导电性和润滑性碳团簇：金属簇：Lin、Cun、Hgn非金属簇：Cn、Nn、Arn分子簇（H2O）n、（NaCl）n第5页 例，球碳C60，由60个碳原子以20个六边形和12个五边形相间组成32面体球形分子。碳纳米管是一个由单层或多层石墨卷成纳米微管。第6页三、非整比化合物组成物质元素原子数目间不成整数比，比如碳化物。组成物质元素原子数目间不成整数比，比如碳化物。碳化物是指碳与电负性比碳小元素所形成二元化合物。碳碳化物是指碳与电负性比碳小元素所形成二元化合物。碳化物有离子型、共价型、金属型三类。大多数活泼主族元化物有离子型、共价型、金属型三类。大多数活泼主族元素和素和C C形成是离子型化合物，如形成是离子型化合物，如Na2C2Na2C2、Li2C2Li2C2、CaC2CaC2、Al4C3Al4C3、Be2CBe2C。碳与电负性与其靠近元素化合，形成。碳与电负性与其靠近元素化合，形成共价型碳化物。其中主要有共价型碳化物。其中主要有SiCSiC、B4CB4C等，都属原子晶体。等，都属原子晶体。第7页金属型碳化物是碳与金属型碳化物是碳与d d区金属元素如：钛、锆、钒、铬、区金属元素如：钛、锆、钒、铬、钼、钨、锰、铁等钼、钨、锰、铁等d d区金属作用而生成，这类物质含有金区金属作用而生成，这类物质含有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大。金属型碳化物是属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大。金属型碳化物是许多合金钢主要成份，在工业上有主要应用。金属型碳化许多合金钢主要成份，在工业上有主要应用。金属型碳化物组成和结构比较复杂，不符合正常化合价规则，原子数物组成和结构比较复杂，不符合正常化合价规则，原子数目也不一定成整数比。其原因是原子半径较小碳原子（半目也不一定成整数比。其原因是原子半径较小碳原子（半径为径为0.077nm0.077nm）进入到金属晶格空隙中，形成一个）进入到金属晶格空隙中，形成一个“间隙间隙化合物化合物”，实际上是一个固溶体，是一个合金，所以金属，实际上是一个固溶体，是一个合金，所以金属型碳化物中碳与金属量比是可变，化学组成不符合化合价型碳化物中碳与金属量比是可变，化学组成不符合化合价规则。规则。d d区金属原子含有较多价电子，形成金属键后还有区金属原子含有较多价电子，形成金属键后还有多出价电子，有可能与进入晶格间隙碳原子形成共价键，多出价电子，有可能与进入晶格间隙碳原子形成共价键，这就是这类碳化物熔点和硬度尤其高，甚至可能超出原金这就是这类碳化物熔点和硬度尤其高，甚至可能超出原金属原因。属原因。第8页四、金属有机化合物 金属原子和有机基团中碳原子键合而成，即含有M-C键化合物，分为离子型、键型和键型。比如，Ni(CO)4,热分解制备镍粉，三丁基铝热分解制备金属铝膜（化学气相沉积法）等，说明M-C键不稳定，易断裂。第9页五、高分子化合物五、高分子化合物高分子化合物是一类十分主要化合物。高分子合成材料应用高分子化合物是一类十分主要化合物。高分子合成材料应用广泛，几乎渗透到全部技术领域。高分子化合物是一类分广泛，几乎渗透到全部技术领域。高分子化合物是一类分子量很大化合物。它分子中可含几千、几万、甚至几十万子量很大化合物。它分子中可含几千、几万、甚至几十万个原子，其分子量能够大到几万、几十万、几百万不等，个原子，其分子量能够大到几万、几十万、几百万不等，而普通低分子化合物分子中只含几个到几十个原子，其分而普通低分子化合物分子中只含几个到几十个原子，其分子量大多在子量大多在10001000以下。以下。我们把彼此能够相互连接起来而形成高分子化合物低分子化我们把彼此能够相互连接起来而形成高分子化合物低分子化合物（如乙烯）称为合物（如乙烯）称为单体单体；而将所得到高分子化合物（如；而将所得到高分子化合物（如聚乙烯）称为聚乙烯）称为聚合物或高聚物聚合物或高聚物。第10页单体单体 高聚物高聚物高分子化合物是由许多相同简单结构单元经过共价键经屡高分子化合物是由许多相同简单结构单元经过共价键经屡次重复连结而成。这些重复结构单元称为链节，链节组成次重复连结而成。这些重复结构单元称为链节，链节组成与单体组成相同或相同。如聚乙烯分子中链节为与单体组成相同或相同。如聚乙烯分子中链节为CH2-CH2-CH2CH2，而合成聚乙烯单体为乙烯即，而合成聚乙烯单体为乙烯即CH2=CH2CH2=CH2。高聚物分。高聚物分子中所含链节数目子中所含链节数目n n，称为聚合度，它是衡量高分子大小，称为聚合度，它是衡量高分子大小一个指标。一个指标。高分子化合物主链中均是高分子化合物主链中均是C-CC-C键，称为碳链高分键，称为碳链高分子化合物；主链中有子化合物；主链中有C-CC-C键，还有键，还有C-OC-O，C-NC-N键，键，则称为杂链高分子化合物；主链中仅含有则称为杂链高分子化合物；主链中仅含有SiSi、P P、OO等元素而没有等元素而没有C C原子高分子化合物称为元素有机原子高分子化合物称为元素有机高分子化合物。高分子化合物。第11页 应该指出，低分子化合物组成和分子量总是固定应该指出，低分子化合物组成和分子量总是固定不变。而同一个组分高分子化合物内各个分子所不变。而同一个组分高分子化合物内各个分子所含链节数目不一样，所以每个分子分子量也不一含链节数目不一样，所以每个分子分子量也不一样，所以高分子化合物实际上是由许多链结构相样，所以高分子化合物实际上是由许多链结构相同而聚合度不一样化合物组成混合物。所以，高同而聚合度不一样化合物组成混合物。所以，高分子化合物分子量普通指是平均分子量，聚合度分子化合物分子量普通指是平均分子量，聚合度为平均聚合度。比如平均分子量为为平均聚合度。比如平均分子量为8 8万聚苯乙烯万聚苯乙烯（n=800n=800），其分子量可在几百到（），其分子量可在几百到（n10n10）到）到2626万（万（n=2600n=2600）之间变动。平均分子量大小和各种）之间变动。平均分子量大小和各种分子量分布情况，对于高分子化合物性质有很大分子量分布情况，对于高分子化合物性质有很大关系。关系。第12页2.2固体一、晶体（长程、短程都有序）晶体结构特征：含有整齐、有规则几何外形和固定熔点。这些特征都是晶体内部结构反应，是组成晶体粒子（离子、原子或分子）有规律排列在空间一定点上所组成，它们相互间距离固定不变，并按特定几何规律以周期性重复方式排列着。第13页将晶体中粒子想象成几何中点，这些点在空间排列总和称为晶格（或点阵），在晶格上排有粒子那些点，称为晶格结点。晶格为一切晶体所特有，表示了晶体周期性结构规律。对于不一样种类晶体，其粒子在空间排列规律性可能不一样，但对同种类晶体来说，则总是相同。第14页晶格或点晶格或点阵阵若把原子或原子若把原子或原子结结合合态单态单元看成几何学上元看成几何学上结结点，点，这这些些结结点按一定点按一定规则规则排列所排列所组组成几何成几何图图形。形。晶胞晶胞晶体三晶体三维维点点阵阵中存在一个能中存在一个能够够完全代表晶格特征、能反完全代表晶格特征、能反应应晶格晶格对对称性周期称性周期单单元，称作晶胞。元，称作晶胞。通常是一个平行六面体通常是一个平行六面体,是由一定分子、离子或原子按一定规则排列组是由一定分子、离子或原子按一定规则排列组成，含有一定几何形状。成，含有一定几何形状。单单晶体晶体假如能用一个空假如能用一个空间间点点阵图阵图形形贯贯通整个晶体，叫通整个晶体，叫单单晶体。晶体。第15页1 1、离子晶体、离子晶体离离子子晶晶体体：正正负负离离子子间间经经过过静静电电引引力力（离离子子键键）结结合合在在一一起起一一类类晶晶体体。离离子子晶晶体体晶晶格格结结点点上上交交替替排排列列着正负离子，结点之间经过离子键相互结合。着正负离子，结点之间经过离子键相互结合。结构特征：结构特征：（1 1 1 1）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。）、离子晶体中不存在单个分子。（2 2 2 2）、因因因因为为为为离离离离子子子子键键键键无无无无方方方方向向向向性性性性、饱饱饱饱和和和和性性性性，一一一一个个个个离离离离子子子子周周周周围围围围总总总总是是是是尽尽尽尽可可可可能能能能多多多多地地地地吸吸吸吸引引引引异异异异号号号号电电电电荷荷荷荷离离离离子子子子，正正正正负负负负离离离离子子子子间间间间堆堆堆堆积积积积越越越越密密密密集集集集越越越越好好好好。晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于离离离离子子子子间间间间最最最最大大大大允许配位数和电中性要求。允许配位数和电中性要求。允许配位数和电中性要求。允许配位数和电中性要求。（3 3 3 3）、离离离离子子子子键键键键强强强强度度度度较较较较大大大大，离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体多多多多数数数数有有有有较较较较高高高高熔熔熔熔、沸沸沸沸点点点点和和和和较较较较大大大大硬硬硬硬度度度度。固固固固态态态态时时时时离离离离子子子子只只只只能能能能在在在在晶晶晶晶格格格格结结结结点点点点附附附附近近近近作作作作有有有有规规规规则则则则振振振振动动动动，不不不不能能能能自自自自由由由由移移移移动动动动，因因因因而而而而不不不不能能能能导导导导电电电电（固固固固体体体体电电电电解解解解质质质质例例例例外外外外）。熔熔熔熔化化化化或或或或溶溶溶溶解解解解后后后后，离离离离子子子子能能能能自自自自由由由由移移移移动动动动，有较大导电性。有较大导电性。有较大导电性。有较大导电性。第16页第17页（4 4）、离离离离子子子子键键键键强强强强度度度度可可可可用用用用晶晶晶晶格格格格能能能能(E(EL L)大大大大小小小小来来来来衡衡衡衡量量量量，晶晶晶晶格格格格能能能能是是是是指指指指在在在在298.15k298.15k和和和和100kPa100kPa压压压压力力力力下下下下由由由由气气气气态态态态正正正正离离离离子子子子和和和和气气气气态态态态负负负负离离离离子子子子生生生生成成成成1mol1mol离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体时时时时所所所所释释释释放放放放出出出出来来来来能能能能量量量量。晶晶晶晶格格格格能能能能越越越越大大大大，离离离离子子子子键键键键越越越越强强强强，结结结结协协协协力力力力越越越越大大大大，晶体越稳定。晶体越稳定。晶体越稳定。晶体越稳定。E EL L=k Z=k Z+Z Z-/r/r+r+r-f=k(Q f=k(Q+|QQ-|)/(r)/(r+r+r-)2 2 (平方平方)晶晶晶晶格格格格能能能能大大大大离离离离子子子子晶晶晶晶体体体体表表表表现现现现出出出出高高高高熔熔熔熔点点点点，而而而而晶晶晶晶格格格格能能能能小小小小离离离离子晶体表现出低熔点。例：子晶体表现出低熔点。例：子晶体表现出低熔点。例：子晶体表现出低熔点。例：NaF NaCl NaBr NaI NaF NaCl NaBr NaI熔点（熔点（熔点（熔点（）993 801 747 661 993 801 747 661第18页 2 2、分子晶体、分子晶体、分子晶体、分子晶体组组组组成：成：成：成：结结结结点点点点上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，上排列着极性分子或非极性分子，分子分子分子分子间间由范德由范德由范德由范德华华力或力或力或力或氢键结氢键结合合合合结构特征；结构特征；（1 1）、存存在在单单个个共共价价键键小小分分子子。分分子子内内原原子子间间存存在着共价键，分子之间为分子间力。在着共价键，分子之间为分子间力。（2 2）、因为分子间力和氢键都较弱，只需较少能）、因为分子间力和氢键都较弱，只需较少能量就能破坏其晶体结构，因而分子晶体熔点低，量就能破坏其晶体结构，因而分子晶体熔点低，硬度小。硬度小。（3 3）、不导电。）、不导电。第19页（4 4）、分分子子晶晶体体是是依依靠靠分分子子间间作作用用力力结结合合起起来来，分分子子间间作作用用力力大大小小决决定定该该晶晶体体熔熔点点和和硬硬度度。分分子子间间作作用用力力中中氢氢键键作作用用强强度度最最大大，其其次次为为色色散散力力。有有氢氢键键存存在在分分子子晶晶体体熔熔点点较高，硬度较大。例：水。较高，硬度较大。例：水。对对于于没没有有氢氢键键分分子子晶晶体体，色色散散力力与与分分子子量量呈正比，分子量大者熔点较高。呈正比，分子量大者熔点较高。例：例：例：例：SiF SiF SiF SiF4 4 4 4 SiCl SiCl SiCl SiCl4 4 4 4 SiBr SiBr SiBr SiBr4 4 4 4 SiI SiI SiI SiI4 4 4 4 熔点（熔点（）-92.2 -70 5.4 120.5 -92.2 -70 5.4 120.5第20页3、原子晶体 组成：结点上排列着中性原子，原子间由共价键结合 性质：原子晶体是大分子晶体。分辨不出单个分子，整个晶体是个大分子。因为共价键较牢靠，键能很大，原子晶体有很高熔点和硬度，具有原子晶体物质在工业常被用作磨料、耐火材料等；原子晶体不含离子，在固态和熔化时都不导电；不溶于常见溶剂。性质与共价键大小关系：共价键键强越大，熔点、硬度等越高。典型晶体：金刚石、石墨、硅、锗、碳化硅（俗称金刚砂）、二氧化硅、碳化硼等 第21页 金刚石是经典原子晶体，每个C原子以4个SP3杂化轨道与周围4个C原子形成4个共价键，无数多个C经过共价键连接成一个三维空间骨架结构。另外还有金刚砂(SiC)、石英(SiO2)、碳化硼（B4C）、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)。第22页4 4、金属晶体、金属晶体 组组成：成：结结点上排列着原子或正离子，其点上排列着原子或正离子，其间间由自由由自由电电子子结结合合 性性质质：有：有较较高熔点和硬度，但有例外，如高熔点和硬度，但有例外，如HgHg 良好良好导热导热、导电导电性性 良好延展性，金属光良好延展性，金属光泽泽，不透明，不透明 性性质质影响原因：影响原因：原子半径、有效核原子半径、有效核电电荷、外荷、外层电层电子子组态组态 经经典晶体：典晶体：CuCu、FeFe、ZnZn、TiTi、PbPb、SnSn、Bi Bi 等等第23页结构特征：（1）、大分子晶体。（2 2）、因因为为金金属属键键强强度度不不一一样样，各各种种金金属属单单质质熔熔点点、硬硬度度有有较较大大差差异异。比比如如W W熔熔点点33903390，是是金金属属单单质质中熔点最高，而中熔点最高，而HgHg熔点为熔点为-38.4-38.4。（3 3）、含含有有导导电电性性，传传热热性性，延延展展性性；有有光光泽泽、不不透明。透明。（4 4）、金金属属键键无无方方向向性性、饱饱和和性性，只只要要金金属属原原子子周周围围空空间间允允许许，总总是是尽尽可可能能多多地地在在原原子子周周围围排排布布更更多原子，所以，配位数都很高。多原子，所以，配位数都很高。第24页5 5、过渡型晶体、过渡型晶体除了上述四种经典基本晶体类型外，还有一些晶体处于非经典状态，即除了上述四种经典基本晶体类型外，还有一些晶体处于非经典状态，即处于从一个经典基本晶体类型向另一个经典基本晶体类型过渡途中，处于从一个经典基本晶体类型向另一个经典基本晶体类型过渡途中，这类晶体称为过渡型晶体。这类晶体称为过渡型晶体。原因：离子极化理论，消弱了正、负离子间作用力原因：离子极化理论，消弱了正、负离子间作用力离子极化理论离子极化理论 从整体看，任何元素离子其外层电子云是以原子核为中心从整体看，任何元素离子其外层电子云是以原子核为中心作球状对称分布。所以，离子都能够看作一个球形。即使作球状对称分布。所以，离子都能够看作一个球形。即使离子是带有电荷，但原子核外电子云负电荷离子是带有电荷，但原子核外电子云负电荷“重心重心”与原与原子核正电荷子核正电荷“重心重心”是重合，不存在偶极。在离子型化合是重合，不存在偶极。在离子型化合物中，正负离子间存在着相互作用。当一个正离子靠近一物中，正负离子间存在着相互作用。当一个正离子靠近一个负离子时，因为正离子含有多出正电荷，相当于一个外个负离子时，因为正离子含有多出正电荷，相当于一个外加电场正极作用，它吸引负离子外层电子，使负离子外层加电场正极作用，它吸引负离子外层电子，使负离子外层电子云和核发生相对位移，负离子负电荷电子云和核发生相对位移，负离子负电荷“重心重心”偏向正偏向正离子一边，发生变形。离子一边，发生变形。第25页 负离子在正离子诱导下，正负电荷负离子在正离子诱导下，正负电荷“重心重心”不再重合，产不再重合，产生了诱导偶极，并有了诱导偶极矩。一样道理，正离子在生了诱导偶极，并有了诱导偶极矩。一样道理，正离子在负离子诱导下也产生了诱导偶极矩。这种在外电场作用下，负离子诱导下也产生了诱导偶极矩。这种在外电场作用下，离子发生变形产生诱导偶极矩现象称为离子极化。离子发生变形产生诱导偶极矩现象称为离子极化。一个离子使异号离子发生极化能力称为离子一个离子使异号离子发生极化能力称为离子极化力。极化力。一个离子被异号离子极化程度，即发生变形程度称为离一个离子被异号离子极化程度，即发生变形程度称为离子子变形性变形性，通惯用，通惯用离子极化率离子极化率表示。表示。在离子相互极化时，离子含有双重性质。作为电场，能使在离子相互极化时，离子含有双重性质。作为电场，能使周围异号电荷离子极化，含有极化力。作为被极化对象，周围异号电荷离子极化，含有极化力。作为被极化对象，本身被极化而变形。但普通而言，负离子半径较大，外层本身被极化而变形。但普通而言，负离子半径较大，外层电子构型为电子构型为8 8电子型，所以负离子极化力较弱，变形性较电子型，所以负离子极化力较弱，变形性较大。相反，正离子含有较强极化力，变形性却不大。所以，大。相反，正离子含有较强极化力，变形性却不大。所以，当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离子极化作用，当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离子极化作用，当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离子极化作用，当正负离子相互作用时，主要是正离子对负离子极化作用，使负离子发生变形。使负离子发生变形。使负离子发生变形。使负离子发生变形。第26页 离子间极化是双方同时发生行为，离子间相互极化后，造离子间极化是双方同时发生行为，离子间相互极化后，造成双方离子外层电子云变形而相互靠拢，造成部分电子云成双方离子外层电子云变形而相互靠拢，造成部分电子云相互渗透和重合。伴随离子间相互极化作用逐步增强，键相互渗透和重合。伴随离子间相互极化作用逐步增强，键离子性减小而共价性增大，并形成一系列由离子性键到共离子性减小而共价性增大，并形成一系列由离子性键到共价性键过渡状态。价性键过渡状态。以卤化银晶体为例以卤化银晶体为例 AgF AgCl AgBr AgI AgF AgCl AgBr AgI键型改变键型改变 相互极化作用增强相互极化作用增强 键极性（离子性）减小键极性（离子性）减小卤离子从卤离子从F-F-到到I-I-，半径逐步增大，极化作用逐步增强，所以，半径逐步增大，极化作用逐步增强，所以在在AgFAgF晶体中，晶体中，Ag+Ag+与与F-F-主要以离子键结合，在主要以离子键结合，在AgCl,AgBrAgCl,AgBr晶体中，含有较高共价键成份，在晶体中，含有较高共价键成份，在AgIAgI晶体中，已经由离晶体中，已经由离子键过渡到了共价键。子键过渡到了共价键。第27页离子极化离子极化对晶体熔点对晶体熔点也有影响，普通讲，由离子所组成离子也有影响，普通讲，由离子所组成离子晶体较共价键组成分子所组成分子晶体含有较高熔点。晶体较共价键组成分子所组成分子晶体含有较高熔点。比如：比如：NaClNaCl和和AgClAgCl，即使含有相同晶体结构，但，即使含有相同晶体结构，但NaClNaCl熔点熔点为为801801，而，而AgClAgCl熔点却只有熔点却只有450450。这是因为。这是因为Ag+Ag+极化极化力和变形性都很大，力和变形性都很大，Ag+Ag+和和Cl-Cl-相互极化作用大，键共价性相互极化作用大，键共价性增多缘故。增多缘故。比如：比如：FeCl2FeCl2熔点熔点672672，FeCl3FeCl3熔点熔点306306 同一元素氯化物、氧化物，高价态倾向于形成共价键为主同一元素氯化物、氧化物，高价态倾向于形成共价键为主分子晶体，熔点低；低价态倾向于形成离子键为主离子晶分子晶体，熔点低；低价态倾向于形成离子键为主离子晶体，熔点高。体，熔点高。第28页6 6、混和键型晶体、混和键型晶体晶格粒子间同时存在几个作用力晶体晶格粒子间同时存在几个作用力晶体比如，石墨是层状结构晶体，在石墨晶体中，C原子以SP2杂化与另3个C原子SP2杂化轨道以共价键结合，形成正六角形平面层。每一个C原子还有一个未参加杂化P电子，这些相互平行P轨道能够相互重合形成遍布整个平面层离域大键。层内C-C以共价键相结合，相同于原子晶体。层间以分子间力相结合，相同于分子晶体。层间易滑动，石墨惯用作润滑剂。离域大键相同于金属键，电子能在每一层平面方向移动，使石墨含有金属光泽，良好导电、导热性。第29页 二、非晶体二、非晶体 （无序排列）（无序排列）微粒无序排列，外观无有规则几何外形，无一定熔点。微粒无序排列，外观无有规则几何外形，无一定熔点。1 1、非晶态高分子化合物、非晶态高分子化合物在不一样温度下展现不一样力学状态：玻璃态（塑料类）、在不一样温度下展现不一样力学状态：玻璃态（塑料类）、高弹态（橡胶类）、黏流态，其对应转变温度分别称为玻璃高弹态（橡胶类）、黏流态，其对应转变温度分别称为玻璃化温度（化温度（TgTg）和黏流化温度（）和黏流化温度（TfTf）。）。第30页2、非晶态薄膜通常采取射频等离子体化学气相沉积法所制备半导体器件。3、非晶态合金液态金属快速凝固所至。第31页 2.3液体和液晶液体无固定形状，有流液体无固定形状，有流动动性，性，结结构上近程有序，构上近程有序，远远程无序。程无序。一、水性一、水性质质和和应应用用1 1、H H2 2OO组组成：成：H HOO共价共价键键。水分子。水分子间间以以氢键氢键结结合合 氢键氢键一个一个电负电负性性较较大原子大原子X X与与H H原子形成共价原子形成共价键时键时，电电子云子云强强烈偏向烈偏向X X，使，使氢氢原子成原子成为为几乎几乎没有没有电电子子带带正正电电荷核，所以荷核，所以H H还还能能够够与另一个与另一个分子中分子中电负电负性大性大Y Y原子原子产产生静生静电电引力。引力。即即XH.YXH.Y 第32页 高电负性原子普通指高电负性原子普通指F,O,NF,O,N原子。当原子。当H H原子和原子和F,O,NF,O,N以共以共价键结合成价键结合成HF,H2O,NH3HF,H2O,NH3等分子时，成键共用电子对强烈等分子时，成键共用电子对强烈地偏向于地偏向于F,O,NF,O,N原子一边，使得原子一边，使得H H原子几乎成为原子几乎成为“赤裸赤裸”质子，因为质子半径尤其小，它能够受另一分子中质子，因为质子半径尤其小，它能够受另一分子中F,O,NF,O,N原子吸引而形成氢键。原子吸引而形成氢键。氢键有两个特征：氢键有两个特征：1 1、比化学键弱多，但比范德华力稍强，其键能约在、比化学键弱多，但比范德华力稍强，其键能约在10-10-40kJ/mol40kJ/mol。2 2、含有方向性和饱和性。氢键中、含有方向性和饱和性。氢键中X,H,YX,H,Y三原子普通在一条直三原子普通在一条直线上，键角靠近线上，键角靠近180180。而且每一个。而且每一个X-HX-H只能与一个只能与一个Y Y原子原子形成氢键。形成氢键。第33页2 2、H H2 2OO解离：解离：用精密电导仪能够测出纯水有非常微弱导电性，这表明水存在着微弱用精密电导仪能够测出纯水有非常微弱导电性，这表明水存在着微弱本身离解反应。本身离解反应。一定温度时，反应到达平衡时有：一定温度时，反应到达平衡时有：K=C(HK=C(H3 3O+)C(OH-),O+)C(OH-),该平衡常数该平衡常数为水离解平衡常数，以为水离解平衡常数，以 表示，称为水离子积常数。表示，称为水离子积常数。标标准平衡常数准平衡常数为为：PHPH值为值为：第34页讨论：（1）、何谓中性溶液？必要条件是C(H3O+)=C(OH-)，常规pH=7，必须是在室温条件下。比如50水中性时，pH=6.6而不是7。（2）、酸度是指溶液中H+浓度，碱度是指溶液中OH-浓度，不是酸浓度和碱浓度。第35页3 3、关于水几个概念：、关于水几个概念：蒸发：液相水蒸发：液相水H2OH2O（l l）表面部分表面部分H2OH2O逸入气相成为水蒸气逸入气相成为水蒸气H2OH2O（g g）过程；过程；凝聚：凝聚：H2OH2O（g g）不停运）不停运动动，彼此碰撞，重新，彼此碰撞，重新进进入液相入液相过过程；程；饱饱和蒸气和蒸气压压：蒸：蒸发发和凝聚平衡和凝聚平衡时时，水蒸气，水蒸气H2OH2O（g g）所含有）所含有压压力；力；沸点：水蒸气沸点：水蒸气压压与外界与外界压压力相等力相等时时温度；温度；气化气化热热：H2O H2O（l l）汽化成）汽化成 H2O H2O（g g）时时所吸收所吸收热热量；量；凝固点：凝固点：H2O H2O（l l）在一定）在一定压压力下凝固力下凝固为为冰温度；冰温度；熔化熔化热热：冰熔化成水所吸收：冰熔化成水所吸收热热量；量；热热容：使一定量物容：使一定量物质质升高升高单单位温度所吸收位温度所吸收热热量；量；摩摩尔热尔热容：容：1mol1mol物物质热质热容。容。第36页讨论：讨论：（1 1）、液体蒸气压大小取决于分子间作用力强弱，）、液体蒸气压大小取决于分子间作用力强弱，作用力强，蒸气压低。（蒸气压与液体性质相关）作用力强，蒸气压低。（蒸气压与液体性质相关）（2 2）、升高温度，能够使更多分子取得能量，摆脱）、升高温度，能够使更多分子取得能量，摆脱其它分子吸引力而转化为气态分子，蒸气压增大。其它分子吸引力而转化为气态分子，蒸气压增大。（液体蒸气压随温度升高而增大）（液体蒸气压随温度升高而增大）（3 3）、克拉佩龙方程式：）、克拉佩龙方程式：logP2/P1=(logP2/P1=(H H蒸发蒸发/2.303R)(T2-T1)/T2T1/2.303R)(T2-T1)/T2T1（4 4）、液体蒸气压与液体数量及液面上空体积无关。）、液体蒸气压与液体数量及液面上空体积无关。（平衡状态）（平衡状态）（5 5）、纯固态物质（如冰）也含有饱和蒸气压，但）、纯固态物质（如冰）也含有饱和蒸气压，但较液态物质蒸气压低。较液态物质蒸气压低。第37页二、溶液蒸气压、凝固点、沸点和渗透压二、溶液蒸气压、凝固点、沸点和渗透压1 1、溶液蒸气压降低、溶液蒸气压降低aa线为水饱和蒸气压曲线，反应了水在不一样温度下饱和蒸气压，曲线上每一点都代表着水蒸气和水之间平衡状态，该线又称为水气液相平衡线。ac线为冰饱和蒸气压曲线，反应了冰在不一样温度下饱和蒸气压，曲线上每一点都代表着水蒸气和冰之间平衡状态，该线又称为水气固相平衡线。ad线为水凝固点曲线，反应了水在不一样外界压力下凝固点改变，曲线上每一点都代表着水液、固两态处于平衡状态，该线又称为水液固相平衡线。反应了水蒸气压和温度关系以及水物态间转化及温度、压力对水物态影响。第38页三三条条曲曲线线共共同同特特点点是是两两相相平平衡衡，只只要要系系统统所所处处条条件件落落在在任任何何一一条条线线上上，系系统统中中水水处处于于两两相相平平衡衡状状态中，反之，系统中就将有一个相要消失。态中，反之，系统中就将有一个相要消失。水水相相图图中中三三条条曲曲线线把把整整个个图图面面划划分分成成三三个个区区域域，即即气气相相区区、液液相相区区、固固相相区区。当当系系统统所所处处条条件件落落在这些区域，系统中水仅以一个相存在。在这些区域，系统中水仅以一个相存在。三三条条曲曲线线或或三三个个区区域域交交点点就就是是水水三三个个相相平平衡衡点点，称称为为水水三三相相点点，它它表表示示系系统统中中水水在在该该条条件件下下处处于于三相平衡。三相平衡。第39页任何挥发性液体在一定温度下都有一定饱和蒸气压。饱和蒸气压是任何挥发性液体在一定温度下都有一定饱和蒸气压。饱和蒸气压是液体蒸发和蒸气凝结建立平衡时蒸气压。假如在纯水平衡系统中投液体蒸发和蒸气凝结建立平衡时蒸气压。假如在纯水平衡系统中投入少许溶质，必使液相中溶剂分子浓度相对降低，而溶剂分子浓度减入少许溶质，必使液相中溶剂分子浓度相对降低，而溶剂分子浓度减少，又造成液体蒸发速度减小，原来蒸发和凝结处于平衡状态被打少，又造成液体蒸发速度减小，原来蒸发和凝结处于平衡状态被打破，凝结速度占了优势，结果使系统在较低蒸气压下与液体重新到达破，凝结速度占了优势，结果使系统在较低蒸气压下与液体重新到达平衡，这说明溶质加入总是引发液体平衡，这说明溶质加入总是引发液体蒸气压降低蒸气压降低，或者说溶液蒸，或者说溶液蒸气压总是低于同温度下纯溶剂蒸气压。这种现象称为蒸气压下降。气压总是低于同温度下纯溶剂蒸气压。这种现象称为蒸气压下降。注注意，这里所说溶液蒸气压实际上指是溶剂蒸气压。意，这里所说溶液蒸气压实际上指是溶剂蒸气压。同一温度同一温度下，纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压之差称为溶液蒸气压下降。下，纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压之差称为溶液蒸气压下降。纯溶剂蒸气压溶液蒸气压溶质摩尔分数第40页 2 2、溶液凝固点下降、溶液凝固点下降三相点三相点a a时，纯水和冰蒸气压相等，时，纯水和冰蒸气压相等，0.010.01即即为水凝固点。水溶液中，因为加入了溶质而为水凝固点。水溶液中，因为加入了溶质而蒸气压降低，溶液蒸气压曲线与冰蒸气压曲蒸气压降低，溶液蒸气压曲线与冰蒸气压曲线相交于线相交于b b点，正是溶液凝固点。显然，溶液点，正是溶液凝固点。显然，溶液凝固点比纯溶剂凝固点下降了。凝固点比纯溶剂凝固点下降了。纯溶剂凝固点溶液凝固点溶质质量摩尔浓度，mol/kg凝固点下降常数，取决于纯溶剂特征见表2.9第41页3 3、溶液沸点升高、溶液沸点升高水中加入难挥发性溶质后，因为溶液蒸气压降水中加入难挥发性溶质后，因为溶液蒸气压降低，只有在更高温度下才能使它蒸气压到达外低，只有在更高温度下才能使它蒸气压到达外压而沸腾，于是沸点升高。压而沸腾，于是沸点升高。溶质质量摩尔浓度，溶质质量摩尔浓度，mol/kgmol/kg 沸点升高常数，取决于纯溶剂性质，见表沸点升高常数，取决于纯溶剂性质，见表2.92.9第42页 4 4、溶液渗透压、溶液渗透压半透膜半透膜：只允许水分子自由经过而不允许溶质分子或离子经：只允许水分子自由经过而不允许溶质分子或离子经过膜状物质。如：细胞膜