物质的状态

第二章物质的状态和晶体结构•气体–理想气体–实际气体状态方程式•液体•固体–晶体与非晶体–晶体的外形与内部结构•离子晶体•分子晶体和原子晶体•离子晶体•离子极化理想气体•描述气体状态的物理量–压强p,体积V,温度T,物质的量n•理想气体状态方程式:•pV=nRTBoyle波义耳定律：n，T一定时V与p成反比，V∝1/pCharles-Gay-Lussac查理定律：n，P一定时V与T成正比，V∝TAvogadro阿佛加德罗定律：P，T一定时V与n成正比，V∝n道尔顿分压定律•道尔顿(Dolton)进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。即：p总=∑piP总V总=nRTPi=P总∙xi固体•固体可分为晶体和非晶体两大类,区别为:•晶体的外形－－七大晶系立方、四方、正交、三方、六方、单斜、三斜•十四种晶格•晶胞晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体。固体几何外形熔点不同方向的表现形式晶体有固定的外形有各向异性非晶体无无较宽熔化范围各向同性共价物质的晶体结构共价键的饱和性，使一些以共价键结合的物质以小分子形式存在。1、分子间作用力(Van氏力)与分子晶体①范氏力Ⅰ、分子偶极：固有偶极诱导偶极瞬时偶极：处于不停运动的电子与核产生瞬间相对位移Ⅱ、范氏力：取向力:极性分子间，因固有偶极的存在产生的相互作用。诱导力:外电场作用下分子产生诱导偶极而发生的作用。色散力:由瞬时偶极而产生的作用。可见，范氏力的本质是静电作用。非极性分子在外电场的作用下，可以变成具有一定偶极矩的极性分子。_＋_＋_＋＋μμ△μ_＋＋_△μμ=0诱导偶极其强度大小和电场强度成正比，也和分子的变形性成正比。分子体积越大，电子越多，变形性越大。诱导偶极而极性分子在外电场作用下，其偶极也可以增大。在电场的影响下产生的偶极称为诱导偶极。Ⅲ、三种存在范围：取向力——极性分子间诱导力：极性分子间、极性——非极性分子色散力：所有分子之间。Ⅳ、影响因素：取向力：分子间距离的六次方成反比，与温度成反比，与固有偶极成正比。诱导力：分子间距离的六次方成反比，与温度成反比，与变形性成正比。色散力：分子间距离的六次方成反比，与温度成反比，与变形性成正比。相对大小：（一般）色散力＞＞取向力＞诱导力。Ⅴ、范氏力特点：永远存在于分子间的一种力；作用力较小，作用范围小；无方向性和饱和性。（理解？）②分子晶体及特性：Ⅰ、分子晶体：占据晶格结点的质点是小分子，分子间靠范氏力彼此规则排列，形成的宏观聚集体。Ⅱ、特性：硬度小，熔沸点低，固液气态导电性差，加工性尚可。Ⅲ、范氏力对物质物性的影响③氢键——分子间又一种作用力Ⅰ、氢键：与电负性值很大、半径小的元素原子共价结合的氢原子与另一电负性值很大、半径小的元素原子之间的作用Ⅱ、形成条件：(a)与电负性大且半径小的原子(F，O，N)相连的H(b)在附近有电负性大，半径小的原子(F，O，N)Ⅲ、特征：具有方向性和饱和性氢键较范氏力大但不如化学键强。Ⅳ、氢键类型及对物性的影响分子内和分子间氢键2、原子晶体共价物质的另一类晶体①定义：占据晶格结点的质点为原子，原子间通过共价键规则排列，形成的宏观聚集体。②特征：不存在独立的小分子高熔沸点、高硬度热电不良导体加工性能差3、混合型晶体——石墨金属键与金属晶体如何解释金属单质的物理性质及原子间的相互作用一、金属键——金属原子间强烈的相互作用力二、改性共价键理论（自由电子理论）1.要点：①自由电子及形成:金属原子的价电子易电离成为自由电子，这些电子能自由地从一个原子“跑”向另一个原子。②金属键形成:金属原子通过“共用”“自由电子”相互作用（静电吸引）结合在一起形象化:金属原子间有电子气自由流动；金属原子沉浸在电子的“海洋”中。2.金属键本质及特征：①电性力②无方向性和饱和性3.对金属物理性质的解释三、金属的能带理论初步——分子轨道理论应用立论：把整个金属晶体看作一个大分子1、能带——在金属晶体中，由于原子间的相互作用，各原子中每一能级分裂成等于晶体中原子数目的许多小能级，这些能级连成一片，称为能带。(如何理解)注意：某原子有几种原子轨道就形成几个能带；同一能带中各分子轨道能量差很小,相邻能带有一定能量差2、能带的类型满带——充满电子的能带导带——未充满电子的高能量能带禁带——能带与能带之间的能量间隔，金属钠的能带示意图金属镁的能带重叠示意图（a）导体（b）绝缘体（c）半导体3、能带理论的应用按能带中充填电子情况和禁带宽度不同，可把物质分为导体,半导体和绝缘体化学键分子间作用力作用力离子键金属键共价键氢键范氏力产生原因静电引力共用自由电子原子间共用电子对氢核吸引高电负性原子偶极作用力条件大金属原子间小F、O、N分子间强度强强强较强弱方向无无有有无饱和无无有有无性质极性大无有晶体结构晶体性质类型质点作用力熔沸点硬度加工性能液导电性固导电性分子晶体分子范氏力氢键低小尚可差差原子晶体原子共价键高大脆差差差离子晶体离子离子键高大脆差好差金属晶体原子离子金属键高大好好好离子极化前面离子键的讨论，视离子为不变的球对称体，而实际上离子间将以各自的电场相互影响其电子云。一、离子极化现象：使离子的电子云“变形”，与核发生相对位移，产生诱导偶极，在离子间产生一种附加作用力的现象。二、极化规律及影响因素：1、变形性：离子半径越大，变形性越大；2、极化能力：外加电场或离子自身的电场强弱离子半径小、电荷多，电场强度越大，极化能力越大3、结构影响：离子的结构对其极化能力和变形性影响较大当半径和电荷相近时,极化能力和变形性与结构关系18e、18+2e＞9～17e＞8e一般，考虑阳离子的极化能力阴离子的变形性。三、离子极化对结构和性质的影响1、键型变异例：AgX2、对化合物溶解度、颜色的影响AgX溶解度和颜色的变化NaCl和CuCl性质比较[注意]离子极化是离子键理论的补充，但离子型化合物毕竟不多，故存在局限性，不能乱套。色散力不仅存在广泛，而且在分子间力中，色散力经常是重要的。kJ∙mol－1取向力诱导力色散力Ar008.49HCl3.3051.10416.82典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚：可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。故有分子内氢键的化合物的沸点，熔点不是很高。HONOO有分子内氢键m.p.44－45℃没有分子内氢键m.p.113－114℃OHNO2＋－－－＋＋＋－＋－离子在电场中离子具有变形性，所以可以被电场极化。离子作为带电微粒，自身又可以起电场作用，去使其它离子变形。离子这种能力称为极化能力。故离子有二重性：变形性和极化能力。