晶体中存在的作用力
晶体结构中罕见的O-H…π堆积作用
葡萄球 菌 （ｔ ｈ。ｃｃｕ ｕｅｓ ， 球 菌 （ｔｐｏｏｃｓ ， ｓ ｐ ｙｏｏｃｓａ ｒｕ ） 链 ａ ｌ ｓ ｅｔ ｃｕ ） 大肠 杆 菌 （ ｓ ｅｉ ｉ ｃｌ ， 脓 杆 菌 （ ｓ ｄ — ｒ ｃ ｅ ｈｒ ｈａ ｏｉ 绿 ｃ ｃ ） ｐｅ ｏ ｕ
以及比较少见的 Ｂ …叮作用 Ｊ在 Ｈｎｋ ｌ ｒ Ｔ ， ｉ ｉ 的晶体结构中发现了罕见的 Ｏ— …订堆积作用。笔者在分 ｏｏ Ｈ 离糙苏中的二萜化合物时， 从该植物 中首次得到了 Ｈｎｋ ｌ ｉ ｉ 四棱柱状晶体 ， ｏｏ 利用红外和核磁图谱分析 了 其结构 ， 确定 Ｈｎｋ ｌ ｉ ｉ 已有文献报道从其他植物中分离出来 ， 晶体结构还无人报道 ， ｏｏ Ｊ其 故对其晶体结 构利用 ｘ一 衍射技术进行了分析 ， 发现 Ｈｎｋ ｌ ｉ ｉ 晶体结构 中除存在氢键外还存在一种罕见的 Ｏ— ｏｏ Ｈ…叮 Ｔ 堆积作用 ， Ｈｎｋ ！ 在 ｉ ｉ 的晶体 中分子呈螺旋状延 ｂ 向右盘绕形成链状结构 ， ｏｏ 轴 分子间依靠氢键 的作用力
１ １ 仪 器 ．
红外光谱采用 Ｎｃｌ ７ Ｓ Ｔ— Ｒ红外光谱仪测定用 Ｋ ｒ ｉ ｅ １０ Ｘ Ｆ Ｉ ｏｔ Ｂ 压片 （３ 岛津 ） Ｎ Ｒ 埒 １本 ； Ｈ— Ｍ 、 Ｃ—
Ｎ Ｒ和 １５Ｄ Ｐ Ｍ ３ 。 Ｅ Ｔ用 Ｂｕｅ Ａ ３０超导核磁共振仪 （ ｒｋｒ Ｍ一 ０ 瑞士）Ｔ 作为内标 ； ，ＭＳ 晶体结构测定用 Ｂｕｅ ｒｋｒ Ｓ ｒ—Ｉ０ Ｃ Ｄ型单 晶衍射 仪测 定 ； 点 采用 ＷＲ １３ｄ ｉｌ ｌｎ ｏｎ ｓｕ ｎ 进行 测定 （ 点 ｍａｔ Ｏ０ Ｃ 熔 Ｓ一 ｉｔ ｔ ｇｐｉｔｎｔ ｍｅｔ １ ｇ ａｍｅｉ ｉ ｒ 熔
二氧化硅粒子间的作用力
二氧化硅粒子间的作用力二氧化硅（SiO2）是一种无机化合物，由硅和氧两种元素组成。
在自然界中，它存在于许多形式，包括石英、石英砂、玻璃等。
二氧化硅粒子之间的作用力主要涉及范德华力、电磁作用力和静电作用力等。
首先，范德华力是一种微观粒子之间的作用力，是由于电子云的不均匀分布而引起的。
二氧化硅粒子是由硅和氧原子组成的，每个原子都有一定数量的电子。
在二氧化硅晶体中，硅和氧原子以特定的方式排列，形成了稳定的晶格结构。
这种排列导致了范德华力的产生，这是一种瞬态的作用力，作用范围较短，随距离的增加而急剧减弱。
其次，电磁作用力是指由于电荷之间的相互作用而产生的力。
在二氧化硅晶体中，硅和氧原子之间会发生电子转移，形成离子键。
硅原子失去电子变为正离子，氧原子获得电子变为负离子。
离子之间的电荷相互作用引起了电磁作用力。
这种作用力通常比范德华力更强，并且具有长程作用。
此外，二氧化硅粒子之间还存在静电作用力。
静电作用力是指由于电荷的吸引和排斥而产生的力。
在二氧化硅粒子中，硅和氧原子之间存在电荷差异。
硅原子带正电，氧原子带负电。
这种电荷差异导致了不同粒子之间的静电相互作用。
当两个粒子相互靠近时，它们之间的电荷之间的排斥力会增加，从而产生静电作用力。
除了上述主要作用力之外，二氧化硅粒子之间还可能存在其他相互作用力，如带电粒子之间的库仑力，磁电耦合等。
这些相互作用力的强弱和性质取决于粒子之间的相对位置、电荷分布和距离等因素。
总的来说，二氧化硅粒子之间的作用力是多种多样的。
范德华力、电磁作用力和静电作用力是其中较为重要的作用力。
这些力的存在和相互作用决定了二氧化硅粒子的结构和物理性质，对于探索二氧化硅在材料科学和化学领域的应用具有重要意义。
晶体结构与性质知识点
第三章晶体构造与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、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。
② 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征〔1〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
① 自范性：a．晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b．“自发〞过程的实现，需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
② 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是一样的。
③ 各向异性：同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④ 对称性：晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种一样的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的表达。
⑤ 最小内能：在一样的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟，其内能最小。
⑥ 稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦ 有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧ 能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体构造的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
〔2〕晶体SiO2与非晶体SiO2的区别① 晶体SiO2有规那么的几何外形，而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与内部质点的排列高度有序，而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③ 晶体SiO2具有固定的熔沸点，而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④ 晶体SiO2能使X射线产生衍射，而非晶体SiO2没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
固体材料的晶格结构对其物理性能有重要影响
固体材料的晶格结构对其物理性能有重要影响引言：固体材料的晶格结构是由原子、离子或分子排列成的有序三维结构。
这种结构在固体材料的物理性能方面发挥着重要作用。
不同的晶格结构会影响材料的力学性能、电学性能、热学性能等。
本文将探讨晶格结构对固体材料物理性能的影响，并举例说明不同晶格结构对材料性能的影响。
一、晶格结构与力学性能的关系：晶格结构对固体材料的力学性能有着重要影响。
晶体中原子、离子或分子之间的相互作用力与晶格结构的排列方式有关。
不同的结构排列方式会导致材料的力学性能差异。
1. 金属晶体：金属晶体通常具有紧密排列的结构，如面心立方晶格和体心立方晶格。
这些晶格结构具有高度的结构稳定性和强大的键合能，因此金属晶体具有较高的刚性和强度。
例如，铁、铝和钛等金属常用于制造坚固的结构材料，如汽车和飞机的零部件。
2. 离子晶体：离子晶体是由带正电和负电的离子相互吸引而形成的晶体。
这些离子通常以六方最密堆积或面心立方最密堆积的方式排列。
晶格中正离子和负离子之间的静电相互作用是离子晶体的主要结构特征。
不同的离子和离子之间的电荷和大小差异会影响离子晶体的力学性能。
例如，氯化钠晶格具有较高的强度和硬度，因此广泛应用于制备玻璃和陶瓷。
3. 共价晶体：共价晶体是由共价键连接的原子或分子构成的晶体。
这些晶体的晶格结构由电子云的重叠决定。
共价键很强，因此共价晶体具有较高的硬度和刚性。
例如，金刚石晶格由碳原子形成的四面体结构，几乎是纯晶体的碳，因此具有很高的硬度和热导率。
二、晶格结构与电学性能的关系：晶格结构对固体材料的电学性能也会产生重要影响。
晶体中原子或离子之间的排列方式会影响材料的电荷传导和电子结构。
1. 金属晶体：金属晶体中，金属原子以自由电子形式存在，并且在整个晶体中可以自由传导电荷。
这种电子传导性质使金属成为良好的导电体。
金属晶格结构的紧密排列提供了稳定的电子运动通道，因此金属具有出色的电导率。
2. 半导体晶体：半导体晶体具有禁带结构，其中带有最高能量的电子不可容忍地、必须克服禁带，从而形成带电电子与带有相反电荷的空穴。
高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》测试(含答案解析)(13)
一、选择题1．(0分)[ID：139817]由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐。
向混盐CaOCl2中加入足量浓硫酸，可发生反应：CaOCl2 + H2SO4(浓)→CaSO4 + Cl2↑+ H2O。
下列说法错误的是(N A表示阿佛加德罗常数)A．浓硫酸体现氧化性与酸性B．1 mol混盐CaOCl2中含有3N A个离子C．混盐CaOCl2中既含离子键又含共价键D．每产生1mol氯气，转移电子数为N A2．(0分)[ID：139812]现有如下说法：①在水分子内氢、氧原子间均以化学键相结合；②金属和非金属化合一定形成离子键；③离子键是阳离子和阴离子化合而形成的；④根据电离方程式HCl=H＋＋Cl－，可知HCl分子里存在离子键；⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。
上述各种说法正确的是A．①②⑤正确B．都不正确C．④正确，其他不正确D．仅①正确3．(0分)[ID：139889]模型在科学认识中具有描述、解释和预测等功能。
下列有关化学模型的说法错误的是A．金属晶体的简单立方堆积是密置层得到的一种堆积方式B．氯化钠和氯化铯晶体中氯离子的配位数不同可用阳离子与阴离子的半径比不同解释C．由NH3和BF3易化合生成H3NBF3可预测H3NBF3中含有配位键D．根据VSEPR理论可推测BF3的键角大于BF-44．(0分)[ID：139886]如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4个紧邻的水分子形成四面体B．冰晶体具有三维骨架结构，是共价晶体C．水分子间通过H—O形成冰晶体D．冰融化后，水分子之间空隙增大5．(0分)[ID：139877]下列晶体属于离子晶体且阴、阳离子的立体构型相同的是A ．43NH NOB ．34Si NC ．44NH ClOD ．34H PO6．(0分)[ID ：139876]下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是 A ．Cl 2+H 2O=HClO+HCl B ．2Na 2O 2+2H 2O=4NaOH+O 2↑C ．NH 4Cl+NaOH Δ−−→NaCl+NH 3↑+H 2OD ．2FeCl 2+H 2O 2+2HCl=2FeCl 3+2H 2O7．(0分)[ID ：139874]利用Cl －取代 [Co(NH 3)5H 2O]3+离子中的H 2O 的方法制备配合物X ：[Co(NH 3)5Cl]Cl 2。
高中化学选修三《物质结构与性质》简答题总结
3
5、已知 H2O 、NH3 、CH4 三种分子中，键角由大到小的顺序是 CH4>NH3>H2O，请分析可能的原 因：
【答】CH4 分子中无孤对电子，NH3 分子中含有 1 对孤对电子，H2O 分子中含有 2 对孤对电子，对成键 电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小。
13、O元素形成的单质常见有两种同素异形体，其中沸点高的是
（填分子式），原因是：
【答】O3 、O2都是分子晶体，O3 的相对分子质量大，范德华力大，沸点高。
14、乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：
【答】CH3COOH 存在分子间氢键
15、硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是：
9、CH4、NH3、H2O 的VSEPR 模型都是
，键角分别是
、
；分析它们键角差异的原因：
【答】四面体形 ； 109.50 ；1070 ； 1050 ； CH4 中键与键之间的排斥力一样,是正四面体，键角为 109.50。而其他两个分子均有未成键的孤电子对,孤电子对间的排斥力>孤电子对与σ键电子对间的排斥 力>σ键电子对间 的排斥力。由于孤电子对成键电子的排斥作用，使得成键电子间夹角变小，H2O 中 有两对孤对电子，NH3 中有一对孤对电子，固 H2O 中键角比 NH3 更小。
解释表中氧化物之间熔点差异的原因_
___。
【答】FeCl3是共价化合物，Fe3O4、Co3O4是离子化合物，Fe3O4、Co3O4晶胞结构不同
27.苯胺（
【上交827 材料科学基础】2.2晶体中质点的结合力与结合能
r0n1
b)计算1mol的一般二元型（AX） 离子晶体
总势能 u=N0u1A
u N0 Az1z2e2 (1 1 )
4 0r0
n
AX晶格能=
其中：A称为马德隆常数（Madlung constant），是一个仅 与晶体结构有关的常数 ，n称为玻恩指数（Born index）， 其值大小与离子的电子层结构有关 ，B是比例常数
• 离子键%=1－exp[-1/4*（xA－例题：计算MgO和GaAs晶体中离子键成分的多少
解答：查元素电负性数据得XMg=1.31，XO=3.44， XGa=1.81，XAs=2.18，
则MgO离子键%= 1－exp[-1/4×（3.44－1.31）2]=0.68 GaAs离子键%=1－exp[-1/4 × （2.18－1.81）2]=0.04
3.晶体中离子键、共价键比例的估算
• 大多数氧化物及硅酸盐晶体中的化学键主要包含离子键和共价键。 为了判断晶体的化学键中离子键所占的比例，可以借助于元素的 电负性这一参数来实现。
• 一般情况下，当同种元素结合成晶体时，因其电负性相同，故形 成非极性共价键；当两种不同元素结合成晶体时，随两元素电负 性差值增大，键的极性逐渐增强。因此， 可以查表，也可以用 下面的经验公式计算由A、B两元素组成的晶体的化学键中离子 键的百分数：
葛生力keesenforce极性分子中的固有偶极矩产生的力德拜力debyeforce感应偶极矩产生的力即极性分子和非极性分子之间的作用力伦敦力londonforce非极性分子中的瞬时偶极矩产生的力
1.2 晶体中质点的结合力与结合能
晶体中质点间的结合力 晶体的结合力与结合能
一、晶体中质点间的结合力
1. 晶体中键的类型 2. 晶体中键的表征 3. 晶体中离子键、共价键比例的估算
2.2 高中化学有机物晶体
(1)层状晶体
石墨
(2)最小环: 六元环、键角1200 (3)每个环占碳原子数: 2个 (4)碳原子数: C—C键键数 =2:3 (5)该晶体介于原子晶体、分子晶体、金属 晶体之间，故具有各种晶体的部分特点: 熔点很高，质软有润滑性，能导电， 有金属光泽，是灰黑色不透明晶体。
石墨的C-C键长为142pm(1pm=10-12)。
1. 下列不存在化学键的晶体是( D )
A. 硝酸钾 A. 碘 B. 干冰 B. 水 C. 石墨 C. 硫酸铵 D. 固体氩 D. 干冰
2. 常温常压下的分子晶体是( A ) 3. 下列每组物质发生变化所克服的粒子间相 互作用属于同种类型的是( D )
A. 食盐和蔗糖熔化 C. 二氧化硅和氧化钠熔化 B. 钠和硫熔化 D. 碘和干冰升华
Cl+
Na
+
NaCl+
ClNa
+
Cl Na
-
Cl-
Na
Cl-
Na
+
Na
+
Cl
+
+
Na
+
Cl+
Na
+
Na
Cl-
ClNa
+
Cl Na ClNa
+
Cl-
主页
食盐的晶体结构图
3 1 6 2
5
4
每个Cl- 周围 与之最接近且 距离相等的Na+ 共有 6 个。
主页
思考 氯化铯 晶体中 氯离子 和铯离 子分别 处于晶 胞的什 么位置？
CsCl晶体
14页
主页
（二）分子晶体
1、定义：分子间以范德华力相互结合而 形成晶体。
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晶体中存在的作用力
在晶体中存在许多种类的作用力，其中最重要的是电力和化学力，这两种作用力均有
重要的作用。
1、电力：晶体中的电力是通过原子和分子中电子的局部分布和相互作用所产生的。
这种作用力可以持续地影响着原子和分子的位置，也就改变了晶体的形成规律。
在晶体中，这种力可以桥接两个原子或分子，类似于“弹簧”，将他们拉得紧凑起来。
2、化学力：也叫化学键，是由于原子或分子之间存在共价键、离子键、氢键等吸引
作用产生的力。
晶体中，这种力可以为原子或分子提供一个稳固的结构，同时也可以把两
个原子或分子的信息传递和传送过去，从而形成稳定的晶体结构。
有了上述两种作用力，晶体可以做出许多存在物理和化学现象的复杂结构，如精密的
三维折叠、晶面的二维切片等，从而形成比表面粗糙得多的高精度结构。
因此，在晶体中，电力和化学力是构成晶体形成和抗外部损坏的重要条件。