固体结构和固体的性能3.2离子晶体

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1、第三章固体结构和固体的性能3.2离子晶体3.1晶体的结构和类型3.3原子晶体和分子晶体3.4金属晶体3.5混合型晶体3.6晶体缺陷和非化学计量化合物3.7非晶体的结构3.8固体的结构与性能固体：分为晶体和非晶体两大类。3.1晶体的结构和类型晶体的特征：1.有整齐规则的几何外形。2.具有各向异性。3.有一定的熔点。晶格与晶胞：晶胞晶格与晶胞的示意动画3.1晶体的结构和类型根据晶胞的特征，可以划分成七个晶系：晶系边长角度实例立方晶系a=b=c===90º岩盐(NaCl)四方晶系a=bc===90º白锡

2、六方晶系a=bc==90º,=120º石墨菱形晶系a=b=c==90º,(<120º)方解石正交晶系abc===90º斜方硫单斜晶系abc==90º,>90º单斜硫三斜晶系abc重铬酸钾表3.1七个晶系的性质3.1晶体的结构和类型14种布拉维晶格的结构示意图(1)简单立方体心立方面心立方简单四方体心四方简单六方简单三斜3.1晶体的结构和类型14种布拉维晶格的结构示意图(2)底心单斜简单单斜简单菱形简单正交底心正交体心正交面心正交3.1晶体的结构和类型布拉格父子是

3、唯一一对子承父业，父子俩合作研究同一项目，又共同获得诺贝尔奖的英国科学家。由于布拉格父子用X射线分析晶体结构的成功，他们共享了1915年的诺贝尔物理学奖。3.1.2晶体的类型晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体结点上的粒子正、负离子原子极性分子非极性分子原子、正离子(间隙处有自由电子)粒子间的作用力离子键共价键分子间力,氢键分子间力金属键熔、沸点高很高低很低硬度硬很硬软很软实例NaClSiO2HClCO2Ag,Cu表3.2四类晶体的内部结构及性质特征3.2离子晶体一.离子键的形成活泼的金属原子电负性小活泼的

4、非金属原子电负性大金属正离子非金属负离子离子键失去电子形成条件：两元素原子的电负性差值例如：典型的金属元素（S区金属）与典型的非金属（卤素、O、S）化合。3.2.2几种典型的离子晶体以AB型离子晶体为例,常见的有三类典型的离子晶体：1）CsCl型晶格：简单立方配位比：8∶8CsCl晶格动画类似晶体结构的还有CsBr,CsI等。3.2.2几种典型的离子晶体2）NaCl型晶格：面心立方配位比：6∶6NaCl晶格动画类似结构的还有NaF,AgBr,BaO等。3.2.2几种典型的离子晶体3）ZnS型晶格：面心立方配位比

5、：4∶4ZnS晶格动画类似结构的还有AgI,ZnO等。3.2.3离子半径和配位比1.离子半径假设晶体中正、负离子是相互接触的圆球，测得正、负原子核间距，然后相对于氟负离子或氧负离子的半径为起点求得其他离子的半径。如：实验测得NaF的d=231pm已知：离子半径的变化规律1）同一周期自左向右，阳离子半径下降（因为正电荷上升，核对电子的引力增加）；阴离子半径略下降（因为负电荷上升，核对电子的引力下降）。2）同一族自上而下，离子半径增加(因为电子层数增加)。3）同一种元素，阴离子半径>原子半径>阳离子半径。离子半径与

6、配位比的关系稳定存在的离子晶体，应使离子晶体内正、负离子尽可能紧密排列，自由空间应尽量小些。NaCl晶体,6∶6配位ACB三角形ABC是等腰直角三角形离子半径与配位比的关系(1)当(2)当配位数转变为8∶8。离子半径与配位比的关系(3)当配位数转变为4∶4。半径比规则：离子半径与配位比的关系例：根据Mg2+和O2-的半径数据，推测MgO的配位数。Mg2+的半径r+=65pmO2-的半径r-=140pm半径比：所以：MgO的配位数为6。应用半径比规则注意点：1）只适用于AB型离子晶体。2）实验值与理论值不一定十分

7、吻合，以实验为主。如AgI，按半径比规则配位数为6，实际为4。因为离子间存在强烈的极化变形。3.2.4晶格能1.晶格能U定义：在标准状态下，破坏1mol离子晶体使它变为气态正离子和气态负离子所需吸收的能量。MX(s)M+(g)+X-(g)2.晶格能U与物理性质一般晶格能越大，该晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。3.晶格能U的计算——玻恩-朗德公式玻恩-朗德公式正、负离子半径和。单位：pm式中：Z1、Z2：正、负离子电荷数的绝对值。A：马德隆常数，由晶体构型决定：NaCl型：1.748CsCl型：1.763Zn

8、S型：1.638n：玻恩指数，见表3-7(kJ·mol-1)*影响晶格能最重要的因素：1)电荷2)离子半径3.2.5离子的极化和变形按半径比规则，AgI的配位数为6，但实验证实为4。因为离子间存在强烈的极化变形。离子极化示意动画3.2.5离子的极化和变形极化力：离子对其他离子产生的作用力称为极化力。1.正离子的电荷越高，半径越小，极化力越大。影响极化力的因素：2.电荷相同，半径相似的不