第5章 分子间作用力、晶体与固体基础¶

本章中心问题¶

分子内部成键相似的物质，为什么沸点、蒸气压、黏度和溶解性可能明显不同？离子、 分子、原子怎样在固体中有序排列？为什么有的固体柔软易挥发，有的坚硬高熔，有的 导电或表现半导体性质？

本章沿两条尺度建立联系：

粒子内结构、极性和可极化性
→ 粒子间吸引与短程排斥
→ 液体和分子固体的宏观性质

晶格与晶胞
→ 局部配位和长程周期性
→ 离子、分子、网络和金属固体
→ 缺陷与基础电子状态

学习本章之前¶

必须掌握¶

• 第4章复习中的分子构型、永久偶极与 可极化性；
• 离子电荷、键极性与分子极性的区别；
• 第1章的物态、溶液浓度和粒子观；
• 密度、体积、长度单位和科学计数法。

建议熟悉¶

• 矢量方向与距离对相互作用的影响；
• 立方体体积和简单空间几何；
• “趋势”不能替代指定条件下的数据。

3分钟诊断¶

1. \(\ce{CO2}\)没有永久偶极，是否表示它的电子云不能被极化？
2. \(\ce{H2O}\)分子间的吸引是否来自O—H共价键断裂？
3. 一种固体的化学式是否直接给出其三维晶体结构？
4. 密度计算为什么必须同时知道一个重复单元的质量和体积？

本章学习成果¶

完成本章后，你应该能够：

1. 区分色散、永久偶极—偶极、诱导作用和氢键；
2. 根据大小、形状、极性、可极化性和氢键位点比较分子间作用；
3. 综合解释熔点、沸点、蒸气压、黏度和溶解性趋势；
4. 区分晶格、晶胞、格点、结构基元和配位数；
5. 计算基础晶胞中的粒子数与简单晶体密度；
6. 识别简单立方、体心立方、面心立方及六方密堆积；
7. 比较NaCl、CsCl和ZnS等代表性离子结构；
8. 说明半径比规则的几何假设和局限；
9. 用电荷、距离和结构定性比较晶格能；
10. 从微观结构解释分子、离子、网络和金属固体的代表性性质；
11. 识别Schottky、Frenkel等基础点缺陷和非化学计量；
12. 用能带占据的定性图景区分导体、半导体和绝缘体。

核心单元¶

本章不负责¶

• 用完整统计力学推导液体性质；
• 把“相似相溶”作为无例外定律；
• 系统热力学与Gibbs自由能计算（第6章）；
• 完整Born–Haber循环（6.3）；
• 反应平衡和动力学（第7章）；
• X射线衍射的傅里叶结构解析；
• 群论、完整固体能带计算和半导体器件物理；
• 用理想硬球模型替代真实晶体的电子结构。

本章已按5.1至5.6顺序完成，并在章末知识地图、综合练习和测验中执行整体复核；同时 已回看第4章分子极性、可极化性、离子性—共价性连续谱与分子内/分子间作用的边界， 并在第6章完成后复核了相变、溶解、晶格焓和缺陷形成自由能的热力学接口。