§10.1晶体结构和类型

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1、§10.1晶体结构和类型第十章固体结构§10.5层状晶体§10.4分子晶体§10.3离子晶体§10.2金属晶体10.1.1晶体结构的特征与晶格理论§10.1晶体结构和类型10.1.3晶体类型10.1.2球的密堆积晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。由晶胞参数a，b，c，α，β，γ表示，a，b，c为六面体边长，α，β，γ分别是bc，ca,ab所组成的夹角。10.1.1晶体结构的特征与晶格理论晶胞的两个要素：1.晶胞的大小与形状：2.晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置

2、。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。1.六方密堆积：hcp配位数：12空间占有率：74.05%第三层与第一层对齐，产生ABAB…方式。2.面心立方密堆积：fcc配位数：12空间占有率:74.05%第三层与第一层有错位，以ABCABC…方式排列。3.体心立方堆积：bcc配位数：8空间占有率：68.02%密堆积层间的两类空隙四面体空隙：一层的三个球与上或下层密堆积的球间的空隙。八面体空隙：一层的三个球与错位排列的

3、另一层三个球间的空隙。晶体的分类10.2.1金属晶体的结构§10.2金属晶体金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的。金属键没有方向性，金属晶体内原子以配位数高为特征。金属晶体的结构：等径球的密堆积。10.2.1金属晶体的结构金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：六方密堆积；面心立方密堆积；体心立方堆积。10.3.1离子晶体的特征结构§10.3离子晶体10.3.3离子极化10.3.2晶格能离子晶体：密堆积空隙的填充。阴离子：大球，密堆积，形成空隙。阳离子：小球，填充空隙。规则：阴阳离子相互接触稳定；配

4、位数大，稳定。10.3.1离子晶体的特征结构1.三种典型的离子晶体NaCl型晶胞中离子的个数：晶格：面心立方配位比：6:6(红球－Na+,绿球－Cl-)CsCl型晶胞中离子的个数：(红球－Cs+,绿球－Cl-)晶格：简单立方配位比：8:8晶胞中离子的个数：ZnS型(立方型)晶格：面心立方(红球－Zn2+,绿球－S2-)配位比：4:4NaCl晶体半径比(r+/r-)规则：其中一层横截面：理想的稳定结构(NaCl)配位数构型0.225→0.4144ZnS型0.414→0.7326NaCl型0.732→1.008

5、CsCl型半径比规则定义：在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶体变为气体正离子和气态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用U表示。10.3.2晶格能UMaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：1.Born-Haber循环K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升华焓电离能气化热电子亲和能则：U=689.1kJ·mol-1=89.2kJ·mol-1=418.8kJ·mol-1=15.5kJ·mol-1=96.5kJ·mol-1=-324.7kJ·mol-1=-6

6、89.1kJ·mol-1=295.3kJ·mol-1上述数据代入上式求得：+++++=2.Born-Lande公式式中：R0—正负离子核间距离，Z1，Z2—分别为正负离子电荷的绝对值，A—Madelung常数,与晶体类型有关，n—Born指数,与离子电子层结构类型有关。A的取值：CsCl型A=1.763NaCl型A=1.748ZnS型A=1.638n的取值：3.Калустинский公式：晶体分子式中正离子的个数：晶体分子式中负离子的个数影响晶格能的因素：①离子的电荷(晶体类型相同时)②离子的半径(晶体类

7、型相同时)③晶体的结构类型④离子电子层结构类型Z↑，U↑例：U(NaCl)U(CaO)离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响：描述一个离子对其他离子变形的影响能力。离子的极化力(f)：描述离子本身变形性的物理量。离子的极化率(α)：未极化的负离子极化的负离子10.3.3离子极化1.离子的极化率(α)①离子半径r：r愈大，α愈大。如α：Li+

8、负离子极化率大于正离子的极化率。③离子电荷：正离子电荷少的极化率大。如：α(Na+)>α(Mg2+)④离子电荷：负离子电荷多的极化率大。如：α(S2－)>α(Cl－)⑤离子的电子层构型:(18+2)e-,18e->9－17e->8e-如：α(Cd2+)>α(Ca2+)；α(Cu+)>α(Na+)r/pm97999695一般规律：2.离子极化力(f)①离子半径r：r小者，极化力大。②离子电荷：电荷多者，极化力大。③