第五章 分子結構與晶體結構

第五章分子結構與晶體結構1第1頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子結構和晶體結構了解共價鍵形成的條件，認識其方向性和飽和性；了解σ、π鍵的形成；了解三種sp雜化類型及典型分子的空間構型；認識分子間力、氫鍵及其對物質物性的影響；了解晶體的基本概念，熟悉四種晶體的物理性質；掌握判別晶體部分物理性質的一般方法。2第2頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子結構和晶體結構

第一節(jié)共價鍵的形成與分子結構第二節(jié)分子間作用力與氫鍵第三節(jié)晶體結構3第3頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

分子是由原子組成的，它是保持物質基本化學性質的最小微粒，并且又是參于化學反應的基本單元。分子的性質除取決于分子的化學組成，還取決于分子的結構。

分子的結構通常包括兩方面的內容：一是分子中直接相鄰的原子間的強相互作用力，即化學鍵；二是分子中的原子在空間的排列，即空間構型。

4第4頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子性質化學組成分子結構化學鍵空間構型5第5頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月化學鍵概念

原子組成分子有嚴格的規(guī)律性，有一定的聯(lián)接方式，以一定的組成構成分子。因此，分子中原子之間存在著一定的強烈的相互作用。把分子或一些晶體中，兩個或兩個以上原子(或離子)之間的強烈相互作用(強的結合力)，稱為—化學鍵。6第6頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月化學鍵的類型

離子鍵

共價鍵

金屬鍵7第7頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)共價鍵的形成與分子結構共價鍵理論路易斯理論價鍵理論雜化軌道理論與分子的空間構型分子軌道理論8第8頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月一、共價鍵理論（一）路易斯理論（八隅體規(guī)則）美國化學家G.N.Lewis(1875-1946)1916年，美國科學家Lewis提出共價鍵理論：（1）分子中每個原子均應具有穩(wěn)定的稀有氣體原子的外層電子構型；（2）分子中原子間不是通過電子的得失而是通過共用一對或多對電子形成化學鍵；這種化學鍵稱為共價鍵，分子稱為共價分子；（3）每一個共價分子都有一穩(wěn)定的Lewis結構式：除H原子為2電子構型外，其它均為8電子構型。9第9頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月例如H+H=HH通過共用一對電子，每個H均成為He的電子構型，形成一個共價鍵。????又如＋ClClHHNH3H2OLewis的貢獻，在于提出了一種不同于離子鍵的新的鍵型，解釋了電負性相差比較小的元素之間原子的成鍵事實。10第10頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月存在問題1.未能揭示共價鍵的本質和特點；2.8隅體規(guī)則不適合某些分子；3.難以解釋某些分子的特性。SO2、NO、NO211第11頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）價鍵理論1927年德國化學家Heitler和London將量子力學引入化學，用以處理H2的分子結構，初步揭示了共價鍵的本質。W.Heitler（1904-1981）F.London（1900-1954)

12第12頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月ZeitschriftfürPhysik(物理學雜志),44,455—472(1927)13第13頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

A原子和B原子各有一個未成對電子，且自旋相反，兩原子接近時，配對形成一個共價單鍵。A原子有兩個未成對電子，B原子有一個未成對電子，則形成AB2分子。一個電子與另一個電子配對后，就不再與第三個電子配對（飽和性）。所以，每個原子所能形成的共價鍵數(shù)目取決于該原子中的單電子數(shù)目。例如氧有兩個單電子，H有一個單電子，所以結合成水分子時，只能形成2個共價鍵。1.價鍵理論的基本要點：a.電子配對原理14第14頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：共價鍵數(shù)受未成對電子的限制如H-HCl-ClH-Cl

共價多鍵:如O=ON≡N

共價單鍵:

1H1s1

實質：共用電子對HH+H2++15第15頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月b.對稱性匹配原子軌道重疊時，只有同號才為有效重疊，否則不能形成共價鍵。

+-16第16頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

成鍵電子的原子軌道重疊愈多，兩核間的電子云密集愈多，形成的共價鍵愈牢固。這稱為原子軌道最大重疊原理。因此，原子間總是盡可能地沿著原子軌道重疊最大的方向成鍵。c.最大重疊原理

原子軌道中，除s軌道呈球形對稱無方向性外，p、d等軌道都有一定的空間取向，在成鍵時，它們只有沿一定的方向靠近才能實現(xiàn)軌道間最大程度地重疊。所以共價鍵具有方向性。

17第17頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月-+.+.最大重疊+-.+.較小重疊+-.+.減弱或抵消+.+-.異號重疊(不匹配)+++1sz+3pzz以HCl為例18第18頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月Cl的3pz和H的1s軌道重疊，只有沿著z軸重疊，才能保證最大程度的重疊，而且不改變原有的對稱性。Cl2分子中成鍵的原子軌道，也要保持對稱性和最大程度的重疊。pzzpz++z++19第19頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月如下圖所示的重疊，將破壞原子軌道的對稱性。X++X++++sp+pzz－+pz－20第20頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

共價鍵類型

根據(jù)原子軌道最大重疊原理，兩個原子在形成穩(wěn)定的共價鍵時，有兩種不同類型的成鍵形式：

鍵、

鍵21第21頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月若原子軌道沿鍵軸（S軸）方向以“頭碰頭”方式重疊，如s~s，s~px，px~px重疊，所形成的共價鍵稱為

鍵，這種鍵的電子云以圓柱形沿鍵軸對稱分布。將成鍵軌道沿著鍵軸旋轉任意角度，圖形及符號均保持不變。即鍵的鍵軸是成鍵軌道的任意多重軸。22第22頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月若原子軌道以“肩并肩”方式重疊，如兩個相互平行的py~py，pz~pz重疊，所形成的共價鍵稱為

鍵。

鍵的電子云垂直于鍵軸呈鏡面反對稱分布。23第23頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月xx++pxz++繞鍵軸旋轉180°成鍵軌道繞鍵軸旋轉180°時，圖形復原，但符號變?yōu)橄喾?。例如兩個px沿z

軸方向重疊的情況。24第24頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

鍵與

鍵的差異

鍵的軌道重疊程度較

鍵大，故

鍵的鍵能大，穩(wěn)定性高；

鍵的穩(wěn)定性低，

電子的活潑性較大，是化學反應的積極參予者。一般，共價單鍵是

鍵，雙鍵中有一個

鍵和一個

鍵，三鍵中有一個

鍵和兩個

鍵。25第25頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月N2分子中兩個原子各有三個單電子，pxpypz

沿z軸成鍵時，pz與pz“頭碰頭”形成一個鍵。此時，px和px，py和py以“肩并肩”形式重疊，形成兩個鍵。

所以N2分子的3鍵中，有1個鍵，2個鍵。

N:2s22p3（2px1

2py12pz1）26第26頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月27第27頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月4.共價鍵的本質：

原子相互接近時，由于原子軌道的重疊，原子間通過共用自旋方向相反的電子對使體系能量降低，由此形成共價鍵。3.共價鍵的特點：

共價鍵具有飽和性

共價鍵具有方向性28第28頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月5.價鍵理論的缺陷如CH4的結構：C2s22p2CH2不存在C：1個2s軌道，3個2p軌道；H：1s軌道（4個H）→4個σ鍵因2s不同于2p，故4個σ鍵鍵能應有所區(qū)別；另：C原子3個2p軌道夾角為900，所以，它們與H原子1s重疊成鍵后夾角亦應為900。但實驗發(fā)現(xiàn)CH4的4個C-H鍵鍵能相同，夾角為109028′，空間構型為正四面體形。價鍵理論雖然解釋了許多共價分子（特別是雙原子分子）的形成，但對于多原子分子的空間構型和性能卻難以說明。29第29頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月二、雜化軌道理論

雜化軌道理論（1931年由美國化學家LinusPauling提出）是解釋多原子分子結構的一種理論。多原子分子在成鍵時可以不用原來的原子軌道，而用重新組合的原子軌道（雜化軌道）來成鍵，這樣使成鍵時可以更有效地重疊，就是說雜化軌道比原來的原子軌道成鍵能力更強。萊納斯·鮑林（1901－1994），國際著名的理論化學家，迄今為止惟一一位兩次單獨榮獲諾貝爾獎的學者（1954年的化學獎，1962年的和平獎），被譽為20世紀的科學怪杰。30第30頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月雜化軌道

雜化軌道：在形成分子時，由于成鍵原子間的相互作用，在同一原子中若干不同類型的能量相近的原子軌道，能夠混合組成一組新的軌道，這一過程稱為“雜化”，組成的新軌道稱為雜化軌道。雜化目的：更有利于成鍵。雜化動力：受周圍原子的影響。雜化規(guī)律：★軌道的數(shù)目不變，空間取向改變；★雜化軌道能與周圍原子形成更強的σ鍵，或安排孤對電子，而不會以空的雜化軌道存在。31第31頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月孤立原子的軌道不發(fā)生雜化，只有在形成分子時軌道的雜化才是可能的；原子中不同類型的原子軌道只有能量相近的才能雜化；雜化前后軌道的數(shù)目不變；雜化后軌道在空間的分布使電子云更加集中，在與其它原子成鍵（σ鍵）時重疊程度更大、成鍵能力更強，形成的分子更加穩(wěn)定；雜化軌道在空間的伸展?jié)M足相互間的排斥力最小，使形成的分子能量最低。1.雜化軌道理論要點雜化本質：原子軌道疊加32第32頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雜化軌道類型sp雜化直線形sp2雜化平面三角形sp3雜化正四面體不等性sp3雜化V字形、三角錐形dsp2雜化平面正方形dsp3、sp3d雜化三角雙錐d2sp3、sp3d2雜化正八面體d3sp3雜化五角雙錐d4sp3雜化正十二面體d4s雜化四方錐33第33頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月每一個sp雜化軌道形狀:一頭大,一頭小

成分:1/2s+1/2p（1）sp雜化雜化軌道類型激發(fā)sp雜化2psp2s2p2p2sBe：2s22p0一個s軌道、一個p軌道雜化形成兩個等同的sp雜化軌道34第34頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月35第35頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月BeCl2分子的成鍵過程：

Be：2s22p0→2s12p1→(sp)1

(sp)1Cl:3s23p5→

3px1

3py23pz2Cl:3s23p5→

3px1

3py23pz22個sp分別與Cl的3px形成2個sp-p

鍵，sp-sp軌道間夾角1800，呈直線型。36第36頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月180°與

Cl鍵合spz雜化兩個

sp

雜化軌道+中心原子(Be)37第37頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月BeCl2分子:鍵角:180°Cl—Be—Cl空間構型:直線型σ鍵Be-Cl鍵型:BeCl2、

HgCl2等sp雜化:38第38頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）sp2雜化5B2s22p1每一個sp2雜化軌道形狀:一頭大,一頭小

成分:1/3s+2/3p激發(fā)sp2雜化2s2p2psp22p2s雜化軌道類型一個s軌道和二個p軌道雜化，產生三個等同的sp2雜化軌道，三個雜化軌道在空間分布是在同一平面上，互成120o。39第39頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月BF3分子的成鍵過程B:2s22px1激發(fā)

→

2s12px12py12pz0雜化→(sp2)1

(sp2)1(sp2)1

2pz0F:2s22p52px12py22pz2F:2px12py22pz2F:2px12py22pz23個鍵1個46鍵40第40頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月41第41頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月BF3分子鍵角:120°空間構型:平面三角形

FBFFσ鍵B-F鍵型:BF3、BCl3等sp2雜化：42第42頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)sp3雜化6C2s22p2每一個sp3雜化軌道形狀:一頭大,一頭小

成分:1/4s+3/4p激發(fā)sp3雜化2p2s2s2psp3雜化軌道類型一個s軌道和三個p軌道雜化，產生四個等同的sp3雜化軌道，四個雜化軌道的空間取向是四面體結構，相互的鍵角為109°28'43第43頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4分子的成鍵過程C:2s22px12py1激發(fā)

→

2s12px12py12pz1雜化→(sp3)1

(sp3)1(sp3)1

(sp3)1

H:1s11s1H:1s11s1H:1s11s1H:1s11s144第44頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月45第45頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4分子鍵角:109°28′空間構型:正四面體cHHHHσ鍵

C-H鍵型:CH4、CHCl3（四面體）sp3雜化：46第46頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

等性雜化和不等性雜化軌道

在s-p雜化過程中，每一種雜化軌道所含s及p的成分相等，這樣的雜化軌道稱為等性雜化軌道，例BF3分子、CH4分子中為等性雜化。若在s-p雜化過程中形成各新原子軌道所含s和p的成分不相等，這樣的雜化軌道稱為不等性雜化軌道，NH3分子和H2O分子中是典型的sp3不等性雜化軌道（原因：原子中有已成對電子的軌道參加雜化）。雜化軌道類型(3)不等性sp3雜化47第47頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月如NH3如H2O7N2s22p3sp3雜化2s2psp3不等性<1/4s,>3/4p>1/4s,<3/4p1H1s1sp3雜化不等性2s22p48O2s2psp3NHHH107°18′三角錐形OHH104°45′V型48第48頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月NH3：3個鍵，N上有1對孤對電子H2O：2個鍵，O上有2對孤對電子49第49頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月雜化軌道

參加雜化的原子軌道

構型

對稱性

實例

spsp2sp3dsp2dsp3dsp3d2sp3s,pxs,px,pys,px,py,pzdx2-y2

,s,px,pydz2

,s,px,py,pzdx2-y2,s,px,py,pzdz2,dx2-y2,s,px,py,pz直線型

D∞hCO2,

N3-平面三角形

D3hBF3,SO3四面體形

Td

CH4平面四方形

D4hNi(CN)42-三方雙錐形

D3hPF5四方錐形

C4vIF5正八面體形

OhSF6

一些常見的雜化軌道50第50頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月51第51頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月總結雜化軌道類型參加雜化軌道雜化軌道數(shù)目成鍵軌道鍵角分子空間構型實例中心原子BeHgspsp2sp3sp3(不等性)1s、1p1s、2p1s、3p1s、3p2344180°120°109°28′直線型平面三角形(正)四面體三角錐型V型BeCl2HgCl2BF3BCl3CH4CHCl3NH3H2OH2SPH3BCNPOSⅡAⅡBⅢAⅣAⅤAⅥA90<

<1092852第52頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月BeCl2BCl3CH4PCl5SF6H2O53第53頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月鍵角的比較1.雜化類型：sp(180°)＞sp2(120°)＞sp3(109.5°)如：

BeF2(sp)＞BF3(sp2)＞CF4(sp3)如：

CH4＝SiH4＝GeH4＝SnH4(均為sp3﹐即

109.5°)2.孤對電子較成鍵電子更占空間﹐故孤對電子數(shù)越多﹐鍵角越小。

如CH4(無孤對電子﹐109.5°)＞NH3(1對孤對電子﹐107.0°)＞H2O(2對孤對電子﹐104.5°)

三者均為sp354第54頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月3.雜化軌道理論小結在形成多原子分子時，能量相近的原子軌道發(fā)生混合，重新形成能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)目與參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化軌道有確定的伸展方向。(3)雜化分等性雜化和不等性雜化。(4)雜化軌道成鍵能力增強。

p<sp3<sp2<sp；s成分越多，成鍵能力越強沒有實驗基礎，有一定的局限性。如應用繁鎖；無法解釋O2的順磁性。未知構型的分子55第55頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的磁性順磁性物質:

物質的分子中含有未成對電子，單電子本身自旋運動所產生的自旋磁矩和電子繞核運動所產生的軌道磁矩產生耦合。逆磁性物質：分子中電子成對磁性的測定：

磁天平56第56頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月順磁性物質在外磁場中顯磁性，在磁天平中增重NS加磁場57第57頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月三、分子軌道理論（1932年）2s22p48O在O2分子中，2個O原子各自提供1個含成單電子的2p軌道形成一個σ鍵和一個π鍵，分子中已不含成單電子，因此，O2分子應顯反磁性。但實際上，O2是順磁性的，O2分子表現(xiàn)出明顯的自旋磁矩。RobertSandersonMulliken（1896-1986）

FriedrichHund

（1896-1997）1966年諾貝爾化學獎58第58頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子中電子不再從屬于某一個原子，而在整個分子勢場范圍內運動，每個電子的運動狀態(tài)用分子軌道波函數(shù)Ψ來描述，|

|2同樣表示分子中某個電子在空間某處出現(xiàn)的幾率密度；分子軌道由原子軌道線性組合而成，組合前后軌道數(shù)目相等，一般為低能態(tài)的成鍵軌道，一般為高能態(tài)的反鍵軌道；

Ψ1

=c1ψ1

+c2ψ2

Ψ2

=c1ψ1

-c2ψ2

每一分子軌道波函數(shù)Ψi對應一分子軌道能量Ei，按照分子軌道能量由低到高的次序將分子軌道排列起來，得到分子軌道能級圖；電子在分子軌道中排布時，也遵從原子軌道中電子排布的三原則：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。分子軌道理論的基本要點59第59頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月能量相近原則，能量相近的原子軌道才能有效地組合成分子軌道，而且能量愈相近愈好。最大重疊原則，組成分子軌道的兩個原子軌道的重疊程度，在可能的范圍內愈大愈好。對稱性匹配原則，只有對稱性相同的原子軌道才能有效地組成分子軌道。分子軌道的形成和類型60第60頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）成鍵軌道：原子有效地組成分子的軌道，其分子軌道低于原來的原子軌道，體系能量降低。（2）反鍵軌道：它是分子軌道中不可缺少的部分，占總軌道數(shù)的一半左右。每個軌道也可安排反平行的兩個電子，能級較高。反鍵軌道是了解分子激發(fā)態(tài)性質的關鍵。（3）非鍵軌道：能級等于原子軌道的軌道，稱為非鍵軌道。61第61頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）σ軌道和σ

鍵：以對稱軸連接兩個原子核為鍵軸，軌道的分布是圓柱形對稱，轉動時不改變軌道符號和大小的分子軌道，稱σ軌道。而由σ

軌道上的電子形成穩(wěn)定的共價鍵稱為σ

鍵；（5）π軌道和π鍵：當兩個原子沿著Z軸靠近，兩個px或Py軌道沿鍵軸方向肩并肩的重疊，兩個px或py的極大值方向均和鍵軸垂直，此時通過鍵軸有一個零的節(jié)面，而鍵軸節(jié)面兩側電子云比較密集。這種軌道稱為π軌道，這種分子軌道比相應原子軌道低稱為成鍵π軌道。若兩核之間波函數(shù)相互抵消，垂直鍵軸又出現(xiàn)一個節(jié)面，其能級比原子原子軌道和成鍵軌道來得高，稱為反鍵π軌道（π﹡）。（6）

δ軌道和δ鍵：凡是通過鍵軸有兩個ψ為零的節(jié)面的分子軌道稱為δ軌道，δ軌道不能由S或P軌道原子軌道組成，只能由d原子軌道組成。62第62頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月能量分子軌道原子軌道原子軌道

*1S

1S1s1s63第63頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

同核雙原子分子的能級次序為：(σ1s)(σ1s*)(σ2s)(σ2s*)(σ2px)(π2py)=(π2pz)(π2py*)=(π2pz*)(σ2px*)；適用于O2，F(xiàn)2分子或：(σ1s)(σ1s*)(σ2s)(σ2s*)(π2py)＝(π2pz)(σ2px)(π2py*)＝(π2pz*)(σ2px*)。適用于B2，C2，N2等分子64第64頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月2p2p2s2s

2s*2s

1s*1sMO1s1sAOAOA圖*2*2*2

2

2

21s1s

1s*1s2s2s

2s*2sAO2p2pB圖MOAO*2*2*2

2

2

265第65頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月必須注意A圖和B圖之間的差別。B圖2p2pA圖*2*2*2

2

2

22p2p*2*2*2

2

2

266第66頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子軌道式(

1s)2

(*1s)2

He2分子軌道圖

AOAO1s1s

*1s

1sMOH2分子軌道圖分子軌道式(

1s)2

*1s

1sMOAOAO1s1s

67第67頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月He2＋的存在用價鍵理論不好解釋，沒有兩個單電子的成對問題。但用分子軌道理論則認為有半鍵。這是分子軌道理論較現(xiàn)代價鍵理論的成功之處。分子軌道式(

1s)2(*1s)1鍵級=(2－1)/2=1/2半鍵He2＋分子離子由于填充滿了一對成鍵軌道和反鍵軌道，故分子的能量與原子單獨存在時能量相等，

鍵級為零。He之間無化學鍵，即He2分子不存在。

AOAO1s1s

*1s

1sMO68第68頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

N2

分子軌道圖分子軌道能級圖為B圖三鍵一個鍵，兩個鍵2p2p*2*2*2

2

2

21s1s

1s*1s2s2s

2s*2sAOMOAO或簡寫成[Be2]()2

()2

()2

2

2

2分子軌道式(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2

()2

()2

()2

2

2

269第69頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月氧氣分子的磁性：O2[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1(π2pz*)1]70第70頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月O2

分子軌道圖分子軌道能級圖為A圖每個3電子鍵的鍵級為1/2。一個鍵

兩個3電子鍵雙鍵2p2p2s2s

2s*2s

1s*1sMO1s1sAOAO*2*2*2

2

2

2分子軌道式(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2()2()2

(

)2(

)1(

)1

2

2

2

*2*2或簡寫成[Be2](

)2(

)2

()2()1()1

2

2

2

*2*271第71頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)分子間作用力與氫鍵分子的極性和偶極矩分子間作用力氫鍵分子間作用力對物質物理性質的影響72第72頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的極性與偶極矩根據(jù)正負兩種電荷在分子內部的分布情況可把分子分為極性分子與非極性分子?！?—極性分子非極性分子

分子整體電中性局部正電荷部分(原子核)負電荷部分(電子)=0≠073第73頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的電偶極矩+q-qd單位:

C·m方向:

正電荷中心→負電荷中心=q

d74第74頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

分子有無極性，要看整個分子的正、負電荷重心是否重合，重合的是非極性分子；不重合的是極性分子。分子間的作用力與分子的極性有關。

鍵的極性與分子極性為不同概念75第75頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月組成分子的化學鍵都是非極性共價鍵，分子是非極性分子；

組成分子的化學鍵是極性鍵。

a.分子間構型不完全對稱，是極性分子NH3、H2O、H2S、CH3Cl

b.分子間構型對稱，是非極性分子CO2、CCl4、CH4

雙原子分子，鍵有極性，分子就有極性。

H2O2HCl76第76頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

雙原子分子由極性鍵形成極性分子。由非極性鍵形成非極性分子。由鍵的極性就可以確定分子極性77第77頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月對于空間構型對稱(如直線形、平面三角形、正四面體型等)的分子：多原子分子分子極性不僅與鍵的極性有關，還與分子空間構型有關。由極性鍵形成非極性分子由極性鍵形成極性分子對于空間構型不對稱(如四面體型、三角錐型、V字形等)的分子：78第78頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子內存在極性鍵未必極性分子Eg：Eg：分子無極性分子有極性但極性分子中一般都存在極性鍵CClHHHCClClClCl79第79頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

分子極性與鍵的極性：HClH–Cl極性鍵極性分子2.13.03.6

×10-13c·m直線形H2H–H2.12.1非極性鍵0非極性分子直線形CO2C–O2.53.5極性鍵0非極性分子直線形SO2S–O2.53.5極性鍵5.44極性分子V字形BF3B–F2.04.0極性鍵0非極性分子平面三角形NH3N–H3.02.1極性鍵4.9極性分子

三角錐形CH4C–H2.52.1極性鍵0非極性分子正四面體形80第80頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子極性與溶解度有關相似相溶原理：

極性溶質易溶于極性溶劑中。非極性溶質易溶于非極性溶劑中。潤滑油機油汽油甲苯乙醇丙酮水非(弱)極性物質非(弱)極性溶劑極性溶劑例如：油污染零件的清洗：81第81頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間的作用力化學鍵是分子內部原子作用力，原子通過化學鍵結合成各種分子或晶體。而分子和分子之間存在一種比化學鍵弱的作用力，稱分子間的作用力。分子作用力分為范德華力和氫鍵。Vanderwaals力又包括取向力、誘導力和色散力。82第82頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月取向力偶極之間誘導力誘導偶極色散力瞬時偶極范德華力氫鍵分子間作用力83第83頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月范德華（Vanderwaals）力

1．取向力極性分子的固有偶極子之間異極相吸，同極相斥，使分子間發(fā)生定向排列。這種固有偶極子之間的靜電引力稱為取向力。顯然，取向力發(fā)生在極性分子之間。+

-極性分子極性分子異極相鄰固有偶極間的作用力+

-+

-+

-84第84頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月2．誘導力極性分子的固有偶極子可使非極性分子電子云變形，產生誘導偶極子。固有偶極子和誘導偶極子之間的吸引力稱為誘導力。誘導力既存在于極性分子與非極性分子之間，也存在于極性分子之間。誘導偶極+

-±+

-+

-異極相鄰極性分子非極性分子極性分子極性分子+

-+

-+

-+

-誘導偶極同固有偶極間的作用力85第85頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月3．色散力由于分子中的電子不斷運動，核不停地振動，分子中的正、負電荷重心不斷發(fā)生瞬間相互位移，產生瞬間仍極。由于瞬間偶極而產生的分子間的吸引力稱為色散力。色散力存在于各種分子之間，并且一般分子間的作用力是以色散力為主。瞬時偶極±+-某一瞬間另一瞬間

-++-+--+-++-+--+-+異極相鄰存在于一切分子中瞬時偶極間的作用力86第86頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月色散力與分子的變形性有關，分子的變形性意大，色散力也愈大。通常分子的體積（或分子量）愈大，變形性愈強。Vanderwaals力是決定物質沸點、熔點等物理性質的主要因素。87第87頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月總結：極性分子極性分子色散力、誘導力、取向力色散力、誘導力極性分子非極性分子非極性分子非極性分子色散力88第88頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子色散誘導取向總能量

H20.17000.17Ar8.48008.48Xe18.400018.40CO8.780.0080.0038.79HCl16.721.103.3421.05HBr28.420.711.0930.22HI60.470.2950.5861.36NH314.721.5613.2829.56H2O8.981.9236.3247.22分子間作用能的分配（kJ/mol）89第89頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

分子間力實質：靜電引力分子間力特點：

（1）無方向性和飽和性（2）較弱(0.2~50kJ/mol)

（3）作用范圍較小(幾百皮米，1pm=10-12m，萬億分之一）

分子間力對熔沸點影響較大。

分子CH4SiH4GeH4SnH4

沸點/℃-164-112-90-5290第90頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅶ主族氫化物Ⅵ主族氫化物Ⅴ主族氫化物Ⅳ主族氫化物2345100-2000-100沸點℃周期數(shù)91第91頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月氫鍵

當H原子與電負性很大、半徑很小的原子X以共價鍵結合為分子時，由于成鍵電子強烈地偏向X原子，使H原子幾乎成為“赤裸”的質子而具有較大的正電荷場強。因而這個H原子可與另一個電負性大、半徑小的Y原子產生定向吸引作用，形成X－H…Y結構，其中H原子與Y原子間的作用力稱為氫鍵。

X和Y它們可以是同種原子，也可以是不同種的原子。如：F－H…F或N－H…O在X－H…Y中，實線表示共價健，虛線表示氫鍵。92第92頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月FFHH28kJ/mol565kJ/mol270pm9F2s22p5HFFHF2s22p5XH

Y93第93頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

氫鍵的強弱與X和Y元素原子的電負性大小及半徑有關。X和Y元素的電負性越大，原子半徑越小，形成的氫鍵就越強。氫鍵的形成大大增強了分子間的作用力，對物質的理化性質（熔點，沸點，溶解度）影響極大。

94第94頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月氫鍵的一些特點大多數(shù)氫鍵X—H…Y是不對稱的，H—X距離較近，H…Y距離較遠；X—H…Y可以為直線形θ＝180°，能量上有利；也可為彎曲形，即θ<180°；X和Y間的距離作為氫鍵的鍵長，鍵長越短，氫鍵越強，H原子處于中心點時，是最強的氫鍵；氫鍵的實測鍵長要比氫鍵中共價鍵鍵長加范德華半徑之和要短；氫鍵X—H…Y和Y—R鍵間形成的角度α，通常為100°～140°之間；一般情況，氫鍵中H原子是二配位，有時有三、四配位；多數(shù)氫鍵，只有一個H原子是直接指向Y上的孤對電子，但有例外。95第95頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月影響:

（1）有方向性和飽和性。（2）鍵能同范德華力相當。

特點:（1）熔沸點:含氫鍵的物質熔沸點相對較高。

（2）在水中的溶解性：與水分子形成氫鍵的物質易溶于水。96第96頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力對物質物理性質的影響物質的沸點與熔點物質的溶解性

相似相溶Ⅶ主族氫化物Ⅵ主族氫化物

Ⅴ主族氫化物Ⅳ主族氫化物2345100-200

0

-100沸點℃周期數(shù)97第97頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)晶體結構晶體的基本類型

離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體過渡性化學鍵與過渡性晶體

過渡型化學鍵過渡型晶體混合鍵型晶體判別晶體某些物理性質的一般方法98第98頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月固體的分類：（1）具有整齊和規(guī)則的外形、各向異性、固定的熔點，稱為晶體；（2）沒有整齊和規(guī)則的外形、各向同性、沒有固定的熔點，稱為非晶體或無定形物質。99第99頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體的宏觀特征

單一的晶體多面體叫做單晶。有時兩個體積大致相當?shù)膯尉О匆欢ㄒ?guī)則生長在一起，叫做雙晶；許多單晶以不同取向連在一起，叫做晶簇。有的晶態(tài)物質（例如用于雕塑的大塊“漢白玉”），看不到規(guī)則外形，是多晶，是許多肉眼看不到的小晶體的集合體。有的多晶壓成粉末，放到光學顯微鏡或電子顯微鏡下觀察，仍可看到整齊規(guī)則的晶體外形。100第100頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體的特征：

有固定的幾何外形、有確定的熔點、有各向異性。晶體的導熱、導電、光的透射、折射、偏振、壓電性、硬度等性質常因晶體取向不同而異，叫做各向異性。如：石墨在與層平行的方向上具有導電性，而在與層垂直的方向上就不具有導電性。若在水晶的柱面上涂一層蠟，用紅熱的針接觸蠟面中央，蠟熔化呈橢圓形而不呈圓形，這是由于水晶柱面長軸方向與短軸方向傳熱速度不同。再如：從不同方向觀察紅寶石或藍寶石，會發(fā)現(xiàn)寶石的顏色不同，這是由于方向不同，晶體對光的吸收性質不同。101第101頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月天然晶體和人工晶體：102第102頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月提拉法生長的人工晶體103第103頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月溶液法生長的人工晶體104第104頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月熔融法生長的人工晶體105第105頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月人們對晶體的研究，是從絢麗的寶石世界開始。106第106頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

迄今為止，世界上發(fā)現(xiàn)的最大鉆石叫“庫里南”，重達3103ct。1905年發(fā)現(xiàn)于南非。被切割成4顆大鉆和101顆小鉆。非洲之星（庫里南1號）重量：530.2ct1克拉＝200毫克＝0.2克。1克拉分為一百份，每份稱為1分，如0.8克拉又稱80分?？死辉~源于角豆。所有角豆籽的重量令人驚異的相同，在遠古時代人們以此來比照鉆石的重量：一個角豆籽等同于一克拉。107第107頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月英文：diamond中文：鉆石或金剛石鉆石是寶石之王，它是結婚的信物，結婚六十周年的賀禮。在世界的珠寶貿易中鉆石占80%。化學成分：C希望108第108頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

電影“Titanic”中的“海洋之星”就是根據(jù)“希望”的原型拍攝的鉆石109第109頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

紅寶石和藍寶石都屬于貴重寶石。礦物學上，紅寶石和藍寶石屬于一種礦物，稱剛玉，其主要成分都是Al2O3。

寶石110第110頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

紅寶石為含Cr的紅色剛玉族寶石。主產于：緬甸、泰國、越南、柬埔寨、斯里蘭卡、坦桑尼亞。

藍寶石是除紅色以外的剛玉族寶石，包括藍色、黃色、綠色、無色、粉紅色。主產于：克什米爾、斯里蘭卡、馬達加斯加、泰國、澳大利亞、中國。

111第111頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月112第112頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

祖母綠和海藍寶石在礦物學上同屬于一個礦物種，稱綠柱石。祖母綠是一種貴重寶石，是西方人最喜愛的綠色寶石。海藍寶石是一種淺藍色的普通寶石。產地：哥倫比亞、津巴步韋、印度、俄羅斯?；瘜W成分：Be3Al2[Si6O18]其中祖母綠含少量Cr或V。海藍寶石含少量Fe。

祖母綠113第113頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

祖母綠114第114頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月金綠寶石貓眼石：許多其它寶石也具有貓眼效應。只有具有貓眼效應的金綠寶石才稱為貓眼石。115第115頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月水晶：紫晶——紫色黃水晶——黃色水晶——無色粉紅色——芙蓉石煙晶——黑色、褐黑色石英貓眼——貓眼效應其中以紫晶價值最高，黃水晶次之。天然水晶中無藍色，藍色者為合成品。

116第116頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月天然水晶117第117頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體外形的規(guī)則性各種晶體都有它特有的外形，人們對晶體的研究就是從研究晶體外形開始的。就發(fā)現(xiàn)一個重要的定律——晶面角守恒定律。即，對于同一物質的不同晶體，晶面的大小、形狀和個數(shù)可能不同，但相應的晶面之間的夾角都是固定不變的。118第118頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月119第119頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月柱面柱面坡面坡面柱面坡面坡面120第120頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體整齊規(guī)則的幾何外形是其內部粒子規(guī)則排列的外在反映。即：每種晶體都有一個形狀一定的最小的晶胞，大塊晶體是由千千萬萬個晶胞堆砌而成。也即：晶體內部的分子、原子在三維空間，是按一定形式的空間點陣排列而成。121第121頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體學基礎晶體結構的基本特征：原子（或分子）在三維空間呈周期性重復排列，即存在長程有序晶體和非晶體的兩大性能區(qū)別各向同性各向異性固定熔點熔化范圍熔點：方向性：晶體非晶體122第122頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月空間點陣和晶胞陣點空間點陣為了便于分析研究晶體中質點的排列規(guī)律性，可先將實際晶體結構看成完整無缺的理想晶體并簡化，將其中每個質點抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點，稱之為陣點。這些陣點在空間呈周期性規(guī)則排列并具有完全相同的周圍環(huán)境，這種由它們在三維空間規(guī)則排列的陣列稱為空間點陣，簡稱點陣。具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞。將晶胞作三維的重復堆砌就構成了空間點陣。晶胞123第123頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞選取的原則同一空間點陣可因選取方式不同而得到不相同的晶胞124第124頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞選取的原則選取的平行六面體應反映出點陣的最高對稱性；平行六面體內的棱和角相等的數(shù)目應最多；當平行六面體的棱邊夾角存在直角時，直角數(shù)目應最多；當滿足上述條件的情況下，晶胞應具有最小的體積。125第125頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞、晶軸和點陣矢量點陣矢量：點陣常數(shù)：a,b,c棱邊夾角,,126第126頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月14種布拉菲點陣

根據(jù)6個點陣參數(shù)間的相互關系，可將全部空間點陣歸屬于7種類型，即7個晶系。按照“每個陣點的周圍環(huán)境相同“的要求，布拉菲（BravaisA．）用數(shù)學方法推導出能夠反映空間點陣全部特征的單位平面六面體只有14種，這14種空間點陣也稱布拉菲點陣。AugusteBravais(1811-1863)127第127頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月128第128頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月129第129頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月130第130頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月三斜：簡單三斜單斜：簡單單斜

底心單斜131第131頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月正交：簡單正交

底心正交

體心正交

面心正交132第132頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月六方：簡單六方菱方：簡單菱方133第133頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月四方：簡單四方

體心四方134第134頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月立方：簡單立方

體心立方

面心立方135第135頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月136第136頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單立方P體心立方I面心立方F簡單四方P體心四方I137第137頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單六方P簡單三方P138第138頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單正交P底心正交C體心正交I面心正交F139第139頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單單斜P底心單斜C簡單三斜P140第140頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.離子晶體兩種元素的原子相結合時，失去電子的成為正離子，獲得電子的成為負離子，正、負離子依靠靜電力而結合在一起，構成離子晶體。一、晶體的基本類型在離子晶體中，晶格結點上交替排列著正、負離子。由于正、負離子間有很強的離子鍵(靜電引力)作用，所以離子晶體有較高的熔點和較大的硬度(常呈現(xiàn)硬而脆)。固態(tài)時離子晶體不導電。但在熔化時(或溶解在極性溶劑中)，由于離子能自由移動，就具有導電性。絕大部分的鹽和許多金屬氧化物的固體都是離子晶體。141第141頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月離子鍵

定義：正、負離子間通過靜電引力結合形成的化學鍵特點：（1）無方向性也無飽和性。（2）強極性鍵。

8電子構型的正負離子間構成典型的離子鍵（電負性之差>1.7）例如：NaCl，NaF，NH4Cl等。德國化學家柯塞爾（W.Kossel）142第142頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月離子間作用力離子晶體KFNaFCaO離子半徑（nm）0.1330.1330.0970.1330.0990.132離子半徑之和（nm）0.266>0.230=0.231離子的電荷+1-1=+1-1<+2-2離子間作用力——————————————————→增大熔點（℃）8609332614活潑金屬(IA族的Na、K，ⅡA族的Ba、Sr、Ca、Mg等)的鹽類和氧化物通常屬于離子晶體。

143第143頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種典型的離子晶體（1）CsCl的晶胞是立方體，屬簡單立方晶格。每個Cs+離子(或Cl－離子)處于立方體的中心，被立方體8個異號離子所包圍。由于角頂上離子屬于8個晶胞所共有，也就是角頂上離子只有1/8屬于一個晶胞。144第144頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

所以在一個CsCl晶胞中實有1個Cs+離子和1個C1－離子，所含分子個數(shù)N=1。對于CsCl晶體來講，配位數(shù)為8。由于正、負離子的配位數(shù)都是8，所以稱為8：8配位。145第145頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月CsCl的晶體結構示意圖146第146頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）NaCl的晶胞也是立方體，屬面心立方晶格。晶胞上的結點比較多，中心離子(Na+離子或Cl－離子)處于立方體的中心，在中心離子附近，排列著6個異號離子，它們分布在晶胞立方體6個面的中心處，這些離子又分別為6個與它們異號的離子所包圍。147第147頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

所以在NaCl晶胞中，Na+離子(或Cl－離子)位于立方體的體心和12條邊的中點，Cl－離子(或Na+離子)位于立方體的8個角頂和6個面的面心。NaCl型晶體配位數(shù)為6，采用6：6配位。148第148頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月NaCl的晶體結構示意圖Cl-Na+149第149頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月氯化鈉的晶格擴展150第150頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）ZnS型晶體，在ZnS晶胞中，晶胞內的結點分布更加復雜，中心離子(Zn2+或S2－)處于把晶胞平均分成8個小正立方體的互不相鄰的4個中心，異號離子則分布在晶胞的8個頂角和6個面的面心處。因此每個晶胞中有4個Zn2+離子和4個S2－離子，N=4。151第151頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

一個ZnS晶胞中含S2-離子數(shù)為(81/8)+(61/2)=4；含Zn2+離子數(shù)也為4，所以N=4。配位數(shù)為4，采用4：4配位。152第152頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月圖閃鋅礦結構（a）晶胞結構（c）[ZnS4]分布及連接（b）（001）面上的投影153第153頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月圖纖鋅礦結構六方柱晶胞154第154頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）CaF2型。在CaF2晶胞中，Ca2+離子占據(jù)面心位置，將晶胞劃分成8個小立方體，其體心被F－離子占據(jù)，則陽離子與8個陰離子相鄰，陰離子只與4個陽離子相鄰，為8:4配位。1個CaF2晶胞中含有Ca2+離子數(shù)為(81/8)+(61/6)=4；含F(xiàn)－離子數(shù)為8，因為是AB2型，所以含分子數(shù)N=4。155第155頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月圖螢石型結構（a）晶胞結構圖（b）[CaF8]立方體及其連接（c）[FCa4]四面體及其連接156第156頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月2.金紅石（TiO2）型結構金紅石屬于四方晶系，點群4/mmm，空間群P4/mnm。

（b）（001）面上的投影圖（a）晶胞結構圖金紅石（TiO2）型結構157第157頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月結構中O2-離子作變形的六方最緊密堆積，Ti4+離子在晶胞頂點及體心位置，O2-離子在晶胞上下底面的面對角線方向各有2個，在晶胞半高的另一個面對角線方向也有2個。Ti4+離子的配位數(shù)是6，形成[TiO6]八面體。O2-離子的配位數(shù)是3，形成[OTi3]平面三角單元。Ti4+填充八面體空隙的1/2。晶胞中TiO2的分子數(shù)為2。整個結構可以看作是由2套Ti4+的簡單四方格子和4套O2-的簡單四方格子相互穿插而成。158第158頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月

TiO2除金紅石型結構之外，還有板鈦礦和銳鈦礦兩種變體，其結構各不相同。常見金紅石結構的氧化物有SnO2，MnO2，CeO2，PbO2，VO2，NbO2等。TiO2在光學性質上具有很高的折射率（2.76），在電學性質上具有高的介電系數(shù)。因此，TiO2成為制備光學玻璃的原料，也是無線電陶瓷中常用的晶相。159第159頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月剛玉（

-Al2O3）型結構剛玉，即

-Al2O3，天然

-Al2O3單晶體稱為白寶石，其中呈紅色的稱為紅寶石（ruby），呈蘭色的稱為藍寶石（sapphire）。剛玉屬于三方晶系，空間群Rc。160第160頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月剛玉（

-Al2O3）型結構161第161頁，課件共198頁，創(chuàng)作于2023年2月剛玉型結構的化合物還有

-Fe2O3（赤鐵礦，hematite），Cr2O3，V2O3等氧化物以及鈦鐵礦（ilmenite）型化合物FeTiO3，MgTiO3，PbTiO3，MnTiO3等。剛玉硬度非常大，為莫氏硬度9級，熔點高達2050℃，這與Al-O鍵的牢固性有關。

-Al2O3是高絕緣無線電陶瓷和高溫耐火材料中的主要礦物。剛玉質耐火材料對