第七章 分子晶体和分子间作用力
本文最后更新于 157 天前,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

[!Note]

目的是考试前总结,因此部分不会考/不重要的略过了,重点放在分子极化上

分子的极性

两个原子电负性差值越大,键的极性一般越大

偶极矩

范德华力

  1. 取向力:极性对极性
  2. 诱导力:极性和非极性,极性之间
  3. 色散力:极性之间、非极性之间、极性和非极性之间

次级键和氢键

次级键

氢键

氢键的形成条件:

  1. 分子中有一个X-H键作为氢键给予体,X电负性较大,能够是氢原子带部分正电荷
  2. 上述H原子附近有一个具有孤电子对、电负性较大、半径较小的 $Y$ 原子,或具有电子给予体性质的基团作为接受题

氢键的性质

  1. 饱和性 每个 $X-H$ 键只能和一个 $Y$ 原子形成氢键。
  2. 强度 $X, Y$ 的电负性越大,氢键越强,同时半径越小,形成的氢键越强。
  3. 形成氢键时,化合物熔点、沸点显著升高。

[!Note]

分子间氢键和分子内氢键的影响不同,形成分子内氢键的物质其熔沸点反而小于只形成分子间氢键的物质

[!Caution]

有一道经典的题:为什么熔点 $HI > HF$ 而沸点 $HI < HF$?

答:$HF$ 熔化的时候分子间氢键断裂的不多,因此主要比较的是两种物质的范德华力大小,而因为 $HI$ 分子的半径更大,范德华力更强,所以熔点更大;而 $HF$ 分子间存在氢键,所以沸点更高,比 $HI$ 高。

[!Caution]

相似相溶,而有氢键的物质易溶于水

离子晶体和离子键

离子键的性质

离子键没有方向性和饱和性

离子型化合物的区分

一般把元素电负性差值大于 $1.7$ 的化合物称为离子型化合物,小于的主要形成共价键

晶格能

定义:在标准状态下将 $1mol$ 离子型晶体拆散为 $1mol$ 气态阳离子和 $1mol$ 气态阴离子所需要的能量,符号为 $U$,单位为 $kJ \cdot mol^-1$

晶格能的计算通过玻恩-哈伯循环计算,具体见书

离子的性质

  1. 电荷 电荷数越高,晶格能越大,离子键越强,离子化合物的熔点和沸点越高
  2. 离子的电子构型 按照外层有 $x$ 个电子来决定 电子构型可以用来区分很多的性质,比如极化作用,比如配位化合物稳定性的因素
  3. 离子半径

离子极化(※※※)

(阳)离子的极化

  1. 电荷数高的阳离子极化能力强
  2. 电荷数相等,价层电子构型相同,那么半径小的离子极化能力更强
  3. $18$ 或 $18 + 2$ 电子构型的离子 > $9 - 17$ 构型的离子 > $8$ 电子构型的离子

(阴)离子的变形性

  1. 价层电子构型相同的离子,随负电荷数的减小和正电荷数的增加而变形性减小
  2. 价层电子构型相同的离子,电子层越多、离子半径越大、变形性越大
  3. 电子构型越大变形性越高(半径相近电荷数相同)
  4. 复杂阴离子变形性不大,而且中心离子氧化数越高变形性越小,典型例子:$SO_4^{2=} > SO_3^{2-}$
  5. 最容易的是体积大的阴离子

相互极化作用

  1. $18, 18 + 2$ 电子构型的阳离子容易变形,容易引起相互极化
  2. 同族自上而下 $18$ 电子构型的阳离子附加极化作用递增
  3. 在 $1$ 的基础上,阴离子的变形性越大,相互极化作用越强

反极化作用

例:$HNO_3 > HNO_2$

反例:$Na_2CO_3 > NaHCO_3$

离子极化的影响

  1. 增大共价键的比例
  2. (极化作用越强)颜色越深/颜色影响越大、熔沸点越低、溶解度越低

[!Note]

并不认为共价键就一定比离子键强

  1. (极化作用越强)分解温度越低/越不稳定
  2. 高价含氧酸及其盐比相关低价含氧酸及其盐稳定

[!Caution]

离子极化概念一般只适用于对同系列化合物作定性比较

金属晶体紧密堆积结构

  1. 六方
  • 占据率:$74.05\%$
  • 所属金属:$Sc,Y,La,Ti,Zr,HF,Zn,Cd,Be,Mg$
  1. 立方
  • 占据率:$74.05\%$
  • 所属金属:$Ca, Sr, Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Al, Pb$
  1. 体心
  • 占据率:$68.02\%$
  • 所属金属:$Li, Na, K, Rb, Ca, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe$

[!Tip]

金刚石并非最密堆积方式

评论

  1. XingChenDaHai
    5 月前
    2025-12-25 10:00:39

    居然是笔记
    但是我已经看不懂了
    修为散尽

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