专题08 分子结构与晶体结构
专题八分子结构与晶体结构
★双基知识
1．几个基概念
化学键：相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用
共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用
离子键：阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键
极性键：由不同元素的原子所形成的共价键
非极性键：由相同元素的原子所形成的共价键
金属键：金属阳离子与自由电子之间较强烈的作用叫金属键。
氢键：
范德华力（分子间作用力）
极性分子非极性分子
离子晶体分子晶体
原子晶体金属晶体
2．常见几种晶体的结构分析（点、线、面、体）
（1）氯化钠晶体（2）氯化铯晶体（3）二氧化碳晶体（4）白磷分子的结构（5）C n的结构（6）金刚石晶体（7）二氧化硅晶体（8）石墨晶体
★巧思巧解
（1）异类晶体：原子晶体（离子晶体）分别大于分子晶体
一般地，原子晶体>离子晶体>分子晶体
（2）同种类型晶体：构成晶体质点间的作用力大，则熔、沸点高，反之则小。
①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，离子键越强，则熔、沸点越高。
②分子晶体：对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，则熔、沸点越高。
在同分异构体中，一般地，支链越多，熔、沸点越低。
③原子晶体：原子半径越小，键长越短、键能越大，则熔、沸点越高
④金属晶体：金属阳离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属熔、沸点越高
★例题精析
[例1]：下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是：（ ） A ．可以溶于水 B.具有较高的熔点 C ．水溶液能导电 D.熔融状态能导电 [例2]：下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是：
A ．LiI B. NaBr C. KCl D. CsF
[例3]：食盐晶体如右下图所示。
在晶体中●表示Na +，○表示Cl －
，已知食盐的密度为ρg/cm 3，
NaCl 的摩尔质量为M g/mol ，阿佛加得罗常数为N ，则在食盐晶体是Na +离子和Cl －
离子的
间距大约是：
A ． B.
3
2N
M
C. D.
[例4]：根据石墨晶体结构示意图及提供的数据计算（保留三位有效数值）。
有关公式、数据见框图。
⑴12 g 石墨中，正六边形的数目有多少？ ⑵求石墨密度。
⑶求12克石墨的体积。
例1．D 例2 A
例3 分析：品胞中有4个NaCl ，ρ=v
m
=
)
2(3
4r M
N
选B
例4、(1)每个六边形平均含碳6×1/3=2，正六边形个数为
12
12
×6.02×1023÷2=3.01×1023 (个) (2)每个六棱柱平均含碳原子 6×2×1/6 = 2(个)
ρ=
10)101042.1(8
235.362
321021122
-⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯NA
=2.28(g/cm 3)
(3)12g 石墨的体积为12÷2.28=5.26 (cm 3)。
【大学化学精品课件】第八章分子结构和晶体结构
第一节 离子键和离子晶体
一、离子键
二、离子晶体 三、离子晶体的晶格能 四、离子极化
一、离子键
（一）离子键的形成
当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性 较大的活泼非金属元素的原子相互接近时，阳离子 与阴离子之间除了静电相互吸引外，还存在电子与 电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用。当阳 离子与阴离子接近到一定距离时，吸引作用和排斥 作用达到了平衡，系统的能量降到最低，阳离子与 阴离子之间就形成了稳定的化学键。这种阳离子与 阴离子间通过静电作用所形成的化学键称为离子键。
形成离子键的必要条件是相互化合的元素原子 间的电负性差足够大。一般说来，当非金属元素与 金属元素的电负性差大于 1.7 时，它们主要形成离 子键。
（三）离子的特征
离子的电荷数、离子的电子组态和离子半径 是离子的三个重要特征。
1. 离子的电荷数 从离子键的形成过程可知，阳离子的电荷数 就是相应原子失去的电子数；阴离子的电荷数就 是相应原子得到的电子数。阴离子和阳离子的电 荷数主要取决于相应原子的电子层组态、电离能 和电子亲和能等。
如：Fe3+,Cr3+
3. 离子半径
离子半径是根据离子晶体中阴离子与阳离子的 核间距测出的，并假定阴离子与阳离子的平衡核间 距等于阴离子与阳离子的半径之和。
离子半径具有如下规律：
（1）同一元素的阴离子半径大于原子半径，而 阳离子半径小于原子半径，阳离子的电荷数越大， 它的离子半径越小。
（2）同一周期中电子层结构相同的阳离子的半 径，随离子的电荷数的增大而减小；而阴离子的半 径随离子的电荷数的绝对值增大而增大。
离子键
原子
共价键
分子
分子间力，氢 键
原子和阳 离子
必考点08分子晶体共价晶体-(原卷版+解析)
必考点08 分子晶体共价晶体-题型一分子晶体的判断、结构和性质例1．（2022·高二课时练习）在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。
甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。
下列说法正确的是A．甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形B．甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合C．可燃冰属于分子晶体D．水分子的键角大于甲烷分子的键角例2．（2022·高二课时练习）图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。
下列有关说法正确的是A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体键形成冰晶体C．水分子间通过H OD．冰融化后，水分子之间的空隙增大例3．(2023·淄博高二检测)AB型化合物形成的晶体结构多种多样。
下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()A．①① B．①① C．①① D．①①①①例4．(2023·烟台高二检测)下列说法正确的是()A ．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键B ．水加热到很高的温度都难以分解与氢键有关C ．CO 2晶体是分子晶体，可推测SiO 2晶体也是分子晶体D ．HF 、HCl 、HBr 、HI 的熔沸点随着相对分子质量的增加依次升高例4．（2022秋·湖北宜昌·高三当阳一中校考期中）二茂铁【552(C H )Fe 】是由一个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成的。
熔点是173(℃在100℃时开始升华)，不溶于水，易溶于苯等非极性溶剂。
下列说法不正确的是A ．二茂铁属于分子晶体B ．55C H -中一定含π键C ．已知环戊二烯的结构式为，则其中仅有1个碳原子采取3sp 杂化 D ．在二茂铁结构中，55C H -与2Fe +之间形成的化学键类型是离子键【解题技巧提炼】1．分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断：部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。
分子结构与晶体结构
s-s ：σ键，如：H-H s-p ：σ键，如：H-Cl p-p ：σ键，如：Cl-Cl π键， 单键：σ键 双键：一种σ键，一种π键 叁键：一种σ键，两个π键
例：N≡N
σ键旳重叠程度比π键大，∴π键不如σ键牢固。
σ键
π键
原子轨道重叠方式 头碰头
肩并肩
能单独存在 不能单独存在
沿轴转180度 符号不变
O、N、F电负性大，原子半径小，具有孤对电子，易形成 氢键。
注意： a）不同分子亦会形成氢键 b）分子内亦会形成氢键
H3N……H-O-H
② 氢键旳强度和性质 a）强度：比化学键小得多 与分子间力相同数量级，是键能旳1/20。
b）具有方向性和饱和性
4-2．物质溶解度原理
构造相同者（溶剂、溶质构造相同）易溶，即 “相同相溶”。
第六章 分子构造与晶体构造
本章要求
1.掌握杂化轨道理论、 2.掌握两种类型旳化学键（离子键、共价
键）。 3.了解当代价键理论和分子轨道理论旳初
步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质 旳影响。
分子构造涉及
1.分子旳化学构成。 2.分子旳构型：即分子中原子旳空间排布，
键长，键角和几何形状等。 3.分子中原子间旳化学键。
e）除μ很大旳分子（如H2O）外，分子间作 用力以色散力为主。
③ 分子间作用力对物质物理性质旳影响
4-4 氢键
氢化物
ⅦA
b.p.（℃）
ⅥA
ⅤA
① 氢键形成旳条件
HF 19.5 H2O NH3
HCl HBr -84.9 -67 H2S H2Se PH3 AsH3
HI -35.4 H2Te SbH3
§4 分子间力和分子晶体
4-1．分子间力 1. 分子旳极性 任何以共价键结合旳分子中，存在带正电荷旳原子核、
分子构型及晶体结构
分子构型及晶体结构一、电子式 结构式 结构简式 原子结构示意图 分子式 化学式1. 电子式：在元素符号周围用小黑点“·”或小叉“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式。
2. 结构式：用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。
3. 结构简式：(通常只适用于以分子形式存在的纯净物,如有机分子)是把分子中各原子连接方式表示出来的式子。
将有机物分子结构式中的C-C 键和C-H 键省略不写所得的一种简式。
如，丙烷的结构简式为CH 3CH 2CH 3，乙烯为CH 2=CH 2等。
原子结构示意图：略4. 分子式：分子式是用元素符号表示物质（单质、化合物）分子的组成及相对分子质量的化学式。
5. 化学式：用元素符号表示物质组成的式子。
化学式是实验式、分子式、结构式、示性式的统称。
用化学符号表示化合物中各元素的原子比例的化学式称为实验式。
6. 电子式的书写 离子的电子式 （1）简单阳离子的电子式 ①书写方法：用该阳离子的离子符号表示 ②例子：钠离子 Na + ；镁离子 Mg 2+ ；钡离子 Ba 2+ （2）简单阴离子的电子式 ①书写方法：不但要标出最外层电子数，而且要用“[ ]”括起来，并在右上角标明离子所带的电荷②例子：硫离子 ；氟离子 （3）原子团的电子式 ①书写方法：不仅要标出最外层电子数，而且要用“[ ]”括起来，并在右上角标明离子所带的电荷 ②例子：铵根离子 ；氢氧根离子 化合物的电子式（1）离子化合物的电子式①书写方法：离子化合物的电子式由阴、阳离子的电子式组合而成，但相同的离子不能合并②例子：NaCl 的电子式为 ；K 2S 的电子式为 ，（不能写成 ） （2）共价化合物的电子式 ①书写方法：共价化合物的电子式由对应原子的电子式组成，并要表示出两原子之间的共用电子对情况②例子：HCl 的电子式为 ；CO 2的电子式： 【常考电子式的物质】①N 2 ②H 2O 2 ③Na 2O 2 ④CO 2 ⑤NH 4Cl【真题演练】1.(2008广东理基25)下列化学用语正确的是 ( ) A ．Na 2O 2中氧元素的化合价为－2 B ．乙醇的分子式：CH 3CH 2OH C ．S 的结构示意图： H D ．甲烷的结构式：H —C —H HN H H H H F S 2–O – HCl Na +K + S 2– K + Cl H C O O K 2+S 2–2.(2008海南化学1)HBr 分子的电子式为：( )A ．B ．H+Br －－C ．D ．H －Br 二、晶体结构（一）晶体与非晶体1. 晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
第八章 化学键和分子晶体结构
第八章 化学键和分子、晶体结构Chapter 8 Chemical Bonds and Structures ofMolecules & Crystals这一章是化学的核心，因为结构决定性质。
如白磷、红磷的结构不同，性质也不同；石墨、金刚石和C 60等的结构不同，性质也不同。
这一章重点讲授共价键、离子键、金属键以及分子几何构型、金属晶体、原子晶体和离子晶体的晶体结构。
另外我们也讨论分子间的作用力以及对分子晶体的一些性质的影响。
§8-1 共价键与分子几何构型Covalent Bonds and Molecular Geometric Structure一、经典共价键理论（Classical Covalent Bond Theory ） − Lewis Structure(Octet Rule)（八电子规则）1．基本思想：当n s 、n p 原子轨道充满电子，会成为八电子构型，该电子构型是稳定的，所以在共价分子中，每个原子都希望成为八电子构型（H 原子为2电子构型）。
2．共价分子中成键数和孤电子对数的计算：例如：P 4S 3、HN 3、N +5、H 2CN 2（重氮甲烷）、NO -3 (1) 计算步骤：a ．令n o − 共价分子中，所有原子形成八电子构型（H 为2电子构型）所需要的电子总数 b ．令n v − 共价分子中，所有原子的价电子数总和c ．令n s − 共价分子中，所有原子之间共享电子总数 n s = n o - n v ，n s /2 = (n o - n v ) / 2 = 成数d ．令n l − 共价分子中，存在的孤电子数。
（或称未成键电子数）3．Lewis 结构式的书写P 4S 3HN 3HN H N N HNNN 5+，，，NN N NN NN N NN NN N NN NN N N NCH 2N 2（重氮甲烷） ，HCHNN HC HNN当Lewis 结构式不只一种形式时，如何来判断这些Lewis 结构式的稳定性呢？如HN 3可以写出三种可能的Lewis 结构式，5N +可以写出四种可能的Lewis 结构式，而重氮甲烷只能写出两种可能的Lewis 结构式。
分子结构与晶体结构
分子结构与晶体结构★双基知识几个基概念化学键：相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用离子键：阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键极性键：由不同元素的原子所形成的共价键非极性键：由相同元素的原子所形成的共价键金属键：金属阳离子与自由电子之间较强烈的作用叫金属键。
氢键：范德华力（分子间作用力）极性分子非极性分子离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体2．常见几种晶体的结构分析（点、线、面、体）（1）氯化钠晶体（2）氯化铯晶体（3）二氧化碳晶体（4）白磷分子的结构（5）Cn的结构（6）金刚石晶体（7）二氧化硅晶体（8）石墨晶体★巧思巧解2．四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体存在粒子粒子间作用熔、沸点硬度溶解性导电性实例3．晶体熔、沸点比较（1）异类晶体：原子晶体（离子晶体）分不大于分子晶体一样地，原子晶体>离子晶体>分子晶体（2）同种类型晶体：构成晶体质点间的作用力大，则熔、沸点高，反之则小。
①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，离子键越强，则熔、沸点越高。
②分子晶体：关于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，则熔、沸点越高。
在同分异构体中，一样地，支链越多，熔、沸点越低。
③原子晶体：原子半径越小，键长越短、键能越大，则熔、沸点越高④金属晶体：金属阳离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属熔、沸点越高★例题精析[例1]：下列性质中，能够证明某化合物内一定存在离子键的是：（）A．能够溶于水 B.具有较高的熔点C．水溶液能导电 D.熔融状态能导电[例2]：下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是：A．LiI B. NaBr C. KCl D. CsF[例3]：食盐晶体如右下图所示。
在晶体中●表示Na+，○表示Cl－，已知食盐的密度为ρg/cm3，NaCl的摩尔质量为M g/mol，阿佛加得罗常数为N，则在食盐晶体是Na+离子和Cl－离子的间距大约是：A ． B. 32NMρC.D.[例4]：按照石墨晶体结构示意图及提供的数据运算（保留三位有效数值）。
分子结构与晶体结构
【本讲教育信息】一. 教学内容：分子结构与晶体结构二. 教学目标了解化学键的含义，理解并掌握共价键的主要类型及特点，共价键、离子键及金属键的主要区别及对物质性质的影响。
能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型，了解等电子体的含义。
了解原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构特征，掌握不同晶体的构成微粒及微粒间的相互作用力，掌握影响晶体熔沸点、溶解性的因素。
三. 教学重点、难点分子结构与晶体结构的特点，影响物质熔沸点和溶解性、酸性的因素四. 教学过程（一）化学键与分子结构：1、化学键：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。
配位键：配位键属于共价键，它是由一方提供孤对电子，另一方提供空轨道所形成的共价键，例如：NH4+的形成在NH4+中，虽然有一个N－H键形成过程与其它3个N－H键形成过程不同，但是一键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键按成键形式可分为σ键和π键两种，σ键主要存在于单键中，π键主要存在于双键、叁键以及环状化合物中。
σ键较稳定，而π键一般较不稳定。
共价键具有饱和性和方向性两大特征。
2、分子结构：价层电子对互斥理论：把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
如CO2、CH2O、CH4另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。
如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。
杂化轨道理论：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。
据参与杂化的s轨道与p 轨道的数目，存在sp3、sp2、sp三种杂化。
2 直线 2 0 直线CO2、C2H23 三角形3 0 三角形BF3、SO32 1 V 形SnCl2、PbCl24 四面体4 0 四面体CH4、SO42-CCl4、NH4+ 3 1 三角锥NH3、PCl3 2 2 V形H2O、H2S说明：（1）等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子，对于主族元素而言，价电子就是其最外层电子数，即为最外层电子总数相等。
分子结构和晶体结构
离子键 共价键 化学键 金属键 配位键 配位场理论
3
价键理论(VB) 分子轨道理论(MO)
晶态物质
固态物质 无定形态物质 晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期地重 复排列构成的物质。 离子晶体 晶体的基本类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体
4
晶体的基本概念 组成晶体的质点（离子、 原子、 分子等）是有规律 地、 周期性的排列在空间的一定点上，这些点重复 出现的空间构型称为晶格（或点阵）。
s *1s
A
原子轨道 分子轨道
2s
1s
1s
N2分子是抗磁性分子
s 1s
B
36
原子轨道
2.2.4 键参数
键参数：表征化学键性质的物理量，可用于定性或 半定量地解释分子的性质。 1. 键级 价键理论
键级＝键的数目
成键电子数 反键电子数 键级＝ 2
20 ＝ 1 2 22 键级＝ ＝0 2
分子轨道理论
1 Na晶＋ Cl 2 气 NaCl晶 H 生成＝－410.9kJ. mol1 2 U＝410.9＋108.4＋119.6＋495.0－348.3＝785.6kJ. mol1
15
② 理论计算
NaCl型离子晶体
z＋ 1 z 1
N Az ze2 1 U 1 R0 m
§2.2
共价键和原子晶体、分子晶体
同种非金属元素，或者电负性数值相差不很大的不同 非金属分子，一般以共价键结合形成共价性单质或共价性 化合物。
1916年， 路易斯（Lewis G N）提出共价键理论H2， O2， HCl 分子通过共用电子对结合 。 1927年， 海特勒（Heitler）和伦敦（Londen）首次成功地根 据量子力学的基本原理，采用了形象的“电子配对”成键概念，解 释了H2的结构。 斯莱脱（Slater）和保里（Pauling）推广到其他双原子分子中 ，特别是由于后来原子杂化轨道概念的引入，奠定了现代价键
分子结构与晶体结构
解 Fe2+
3d 64s0
3 d 4 s 4 p 4 d 2 6 F e 2 +
[Fe(H2O)6]2+ 5.0 n(n2) n ≈4
F e (H 2 O )6 2 +
正八面体
中心离子 sp3d2杂化，外轨型配合物。
[Fe(CN)6]4-，
0 n(n2)
n =0
F e ( C N ) 6 4 -
3 d 4 s 4 p
2 8 N i2 +
dsp2
3 d
4 s 4 p
N i(C N )4 2 -
[Cu (NH3)4]2+、[Cu(H2O)4]2+
μ=1.73B.M.
3 d 4 s
2 9 C u 2 +
键角90°
4 p
C u ( N H 3 ) 4 2 +
d电子数=4~8的中心离子杂化方式 与中心离子和配体的性质有关。
NH3
D1=435.1kJ·mol-1，
D2=397.5 kJ·mol-1，D3=338.9 kJ·Dm总o=l-11171.5 kJ·mol-1
D总—原子化能
E〔N-H〕=1/3D总=390.5 kJ·mol-1
键能指某种键的平均能量，
〔与所处化学环境有关〕
〔3〕键角
BeCl2 、HgCl2、CO2
1 能量 ．
EA Es
EA排斥态 ES基态
共
价 E=0
键
-436kJ/mol
的
形
核间距R(pm)
成
R0=74pm 氢分子的能量与核间距的关系曲线
+
+ ++ H2分子排斥态
分子结构与晶体结构
·· H:C:N:
·· H:C:::N: 或 H-CN:
整理课件
Suggested steps:
• How can we explain the ability of hemoglobin to form a loosely bonded compound with oxygen, transfer it to another part of the body, and then release it in response to a metabolic need? (配位键)
* a negative charge – * a positive charge +
b. Write the chemical symbols of the atoms in the arrangement that shows which bonds are formed. The less electronegative element is usually the center atom.
• The valence of an element is the number of covalent bonds of the element forms. (饱和性)
• Lone pairs of electrons, pairs of valence electrons not involved in bondng. ( 双原子分子中，仅H2无孤对)
• Lewis结构式和八隅体规则 • 离子键及其特点 • 离子键强度与晶格能 • 离子化合物的性质