第12章分子結(jié)構(gòu)3

1、12-3 12-3 金屬鍵和金屬晶體金屬鍵和金屬晶體一、金屬鍵理論一、金屬鍵理論金屬中電子不屬于哪一個或兩個原子，而是金屬中電子不屬于哪一個或兩個原子，而是可以自由地從一個原子跑到另一個原子，成可以自由地從一個原子跑到另一個原子，成為自由電子。由于自由電子的作用，將許多為自由電子。由于自由電子的作用，將許多金屬原子金屬原子“粘合粘合”在一起形成金屬鍵。在一起形成金屬鍵。金屬鍵可看成是一種特殊的共價鍵金屬鍵可看成是一種特殊的共價鍵-多中心少電多中心少電子共價鍵，由多個原子共用一些能流動的電子產(chǎn)子共價鍵，由多個原子共用一些能流動的電子產(chǎn)生，它不同于一般的共價鍵，沒有飽和性和方向生，它不同于一般的共

2、價鍵，沒有飽和性和方向性，稱為金屬的改性共價鍵。性，稱為金屬的改性共價鍵。二、金屬晶體二、金屬晶體面心立方緊密堆積體心立方緊密堆積范德華力范德華力 氣體在一定條件下凝聚成液體，甚至凝結(jié)成固體都不是由化氣體在一定條件下凝聚成液體，甚至凝結(jié)成固體都不是由化學鍵引起的，而是由分子間力引起的。學鍵引起的，而是由分子間力引起的。正電荷中心正電荷中心負電荷中心負電荷中心為了更好的理解分子間力，先介紹分子的極性。為了更好的理解分子間力，先介紹分子的極性。多原子分子，如果完全對稱，分子無極性，多原子分子，如果完全對稱，分子無極性，分子有極性：分子有極性：分子無極性：分子無極性：簡單的雙原子分子，鍵的極性就是分

3、子的極性。簡單的雙原子分子，鍵的極性就是分子的極性。多原子分子，多原子分子， 分子的極性和鍵的極性并不完全相同，分子的極性和鍵的極性并不完全相同，分分子子的的極極性性分分子子的的極極性性 分子極性與鍵的極性方向不一定一致：分子極性與鍵的極性方向不一定一致：。0 如：非極性分子：如：非極性分子：外電場作用下，外電場作用下，分子分子定向定向但不增加偶極矩。但不增加偶極矩。外電場進一步作用，外電場進一步作用，偶極的正、負電荷中偶極的正、負電荷中心距離拉大，分子產(chǎn)心距離拉大，分子產(chǎn)生變形，產(chǎn)生誘導偶生變形，產(chǎn)生誘導偶極矩。極矩。在外電場作用下，極性分子既有永久偶極，又有誘導偶極，在外電場作用下，極性分

4、子既有永久偶極，又有誘導偶極， 色散力存在于一切分子之間！色散力存在于一切分子之間！其大小與分子距離的其大小與分子距離的7 7次方成反比，是短程力，次方成反比，是短程力，表表12-10 ,12-10 ,部分物質(zhì)分子間作用力的分配部分物質(zhì)分子間作用力的分配分子色散力誘導力取向力總和H20.170.000.000.17Ar8.490.000.008.49CO8.740.00840.0298.78H2O8.9961.9236.3647.28NH314.731.5513.3129.59HCl16.821.0043.30521.13HBr21.920.5020.68623.11HI27.860.113

5、0.0328.00CH4, C2H6, C3H8, C4H10例如：在例如：在CCl4中的溶解度：中的溶解度：CS2比比CO2要大。要大。分子間力愈大，物質(zhì)的硬度愈大。分子間力愈大，物質(zhì)的硬度愈大。例如：例如：沸點不都是沸點不都是隨分子量的隨分子量的增加而升高。增加而升高。這說明除分這說明除分子間力影響子間力影響物質(zhì)的物理物質(zhì)的物理性質(zhì)以外，性質(zhì)以外，還有其它的還有其它的因素。這就因素。這就是氫鍵。是氫鍵。 當氫原子與一個電負性很大當氫原子與一個電負性很大而半徑很小的原子成鍵時，而半徑很小的原子成鍵時，共用電子對強烈的偏移到電共用電子對強烈的偏移到電負性較大的原子一邊，氫原負性較大的原子一邊，

6、氫原子幾乎成為裸露的質(zhì)子。子幾乎成為裸露的質(zhì)子。電負性很電負性很大，半徑大，半徑很小很小相當于一個裸相當于一個裸露的質(zhì)子露的質(zhì)子H+另一個電負性較另一個電負性較大并含有孤對電大并含有孤對電子而且半徑較小子而且半徑較小的原子的原子H原子原子這種裸露的質(zhì)子可以與另一個電負性這種裸露的質(zhì)子可以與另一個電負性較大并含有孤對電子而且半徑較小的較大并含有孤對電子而且半徑較小的原子以靜電引力靠近，并且鉆入該原原子以靜電引力靠近，并且鉆入該原子的電子云中，產(chǎn)生相互作用力，這子的電子云中，產(chǎn)生相互作用力，這種相互作用力稱為氫鍵。種相互作用力稱為氫鍵。能形成氫鍵的情況只有以下幾種：能形成氫鍵的情況只有以下幾種：氫

7、鍵的飽和性氫鍵的飽和性表示一個表示一個XHXH只能和一個只能和一個Y Y形成氫鍵。形成氫鍵。 因為氫原子的半徑較小，在形成氫鍵時幾乎被電子云所因為氫原子的半徑較小，在形成氫鍵時幾乎被電子云所包圍，當另外的原子靠近時就一定會產(chǎn)生電子云的排斥力，包圍，當另外的原子靠近時就一定會產(chǎn)生電子云的排斥力，所以氫鍵有飽和性。所以氫鍵有飽和性。氫鍵的方向性氫鍵的方向性是指是指Y Y原子與原子與XHXH形成氫鍵時，其方向盡可形成氫鍵時，其方向盡可能與能與XHXH鍵軸在同一方向，即鍵軸在同一方向，即XHXHY Y盡可能保持盡可能保持180180 。 因為這樣成鍵可使因為這樣成鍵可使X X與與Y Y距離最遠，兩原子

8、的電子云距離最遠，兩原子的電子云斥力最小，從而形成的氫鍵穩(wěn)定。斥力最小，從而形成的氫鍵穩(wěn)定。氫鍵氫鍵也很小，大約與分子間力在同一數(shù)量級；也很小，大約與分子間力在同一數(shù)量級；氫鍵也是短程力，與分子間力相似。氫鍵也是短程力，與分子間力相似。氫鍵的強弱與元素的電負性、原子半徑有關(guān)。氫鍵的強弱與元素的電負性、原子半徑有關(guān)。氫鍵的強弱順序為：氫鍵的強弱順序為：FH F OH O OH N NH N OH Cl OH SXHXHY Y 在同族氫在同族氫化物中化物中CHCHOHHO23H若溶質(zhì)分子生成分子內(nèi)氫鍵則在極性溶劑中溶解度減小，若溶質(zhì)分子生成分子內(nèi)氫鍵則在極性溶劑中溶解度減小，在非極性溶劑中溶解度增

9、大。在非極性溶劑中溶解度增大。如在水中的溶解度：如在水中的溶解度： 鄰硝基苯酚鄰硝基苯酚 對硝基苯酚對硝基苯酚在苯中溶解度：在苯中溶解度： 鄰硝基苯酚鄰硝基苯酚 對硝基苯酚對硝基苯酚蛋白質(zhì)的二蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)都是由于有氫鍵存在才能形成。級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)都是由于有氫鍵存在才能形成。蒽分子晶體結(jié)構(gòu)示意圖蒽分子晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體類型晶體類型 離子晶體離子晶體 原子晶體原子晶體 分子晶體分子晶體 金屬晶體金屬晶體 結(jié)點上的結(jié)點上的微粒微粒 正、負離子正、負離子 原子原子 極性分子極性分子 非極性分非極性分子子 原子、正原子、正離子離子 結(jié)合力結(jié)合力 離子鍵離子鍵 共價鍵共價鍵 分子間力、分子間力、氫鍵氫鍵 分子間力分子間力 金屬鍵金屬鍵 熔、沸點熔、沸點 高高 很高很高 低低 很低很低 大部分高， 小大部分高， 小部分低部分低 硬度硬度 硬硬 很硬很硬 軟軟 很軟很軟 機械性能機械性能 脆脆 很脆很脆 弱弱 很弱很弱 有延展性有延展性 導電、導導電、導熱性熱性 熔融態(tài)及水熔融態(tài)及水溶液導電溶液導電 非導體非導體 固