无机化学 第三章 固体结构.ppt

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1、第三章晶体结构3-1晶体的类型3-2共价型物质的晶体3-3离子型晶体3-4多价型晶体3-1晶体的类型固体晶体非晶体（无定形体）自然界中的多数固体物质例：玻璃、橡胶、石蜡、沥青等3-1-1晶体的特征晶体非晶体1.有一定的几何外形无定形2.有固定熔点无固定熔点3.各向异性各向同性3-1-2晶格与晶胞组成晶体的质点（分子、原子、离子）以确定位置的点在空间作有规则的排列，这些点群具有一定的几何形状，称为结晶格子（简称晶格）。每个质点在晶格中所占有的位置称为晶格结点。。晶体中一个能代表晶格一切特征的最小部分（显然也是一个六面体），这个最小部分称为晶胞。晶胞的特征通常用六个参

2、数来描述，它们是：a,b,c和α,β,γ3-1-3晶体的类型按照晶格上质点的种类和质点间作用力的实质（化学健的健型）不同，晶体可分为四种基本类型。1、离子晶体：晶格上的结点是正、负离子。2、原子晶体；晶格上的结点是原子。3、分子晶体：晶格结点是极性分子或非极性分子。4、金属晶体：晶格上结点是金属的原子或正离子。3-2共价型物质的晶体二、电子气理论经典的金属键理论叫做“电子气理论”。电子气理论认为：在固态或液态金属中，价电子可以自由地从一个原子跑向另一个原子，好像价电子为许多原子或离子（指原子脱落电子以后，便成为离子）所共有。这样，这些公用电子就把许多原子或离子粘合

3、在一起，这种许多原子或离子共用一些能自由流动的电子所组成的化学键称为金属键。一、金属键金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。3-2-1金属晶体对于金属键有两种形象化的说法：⑴金属原子（或离子）之间有“电子气”在自由流动。⑵金属离子沉浸在电子的海洋中。电子气理论定性地解释金属的性质：例如：金属具有延展性和可塑性；金属有良好的导电性；金属有良好的导热性；等等。电子气理论的缺点是定量关系差。三、金属键能带理论要点：⑴在固体中原子十分靠近，相邻原子的价层轨道可以线性组合，形成许多分子轨道。n个

4、原子轨道可以组合成n个分子轨道，能量相近分子轨道的集合称为能带；⑵一定能量范围内的许多能级，彼此相隔很近而形成一条带，在能带中各轨道间能量相差极小，电子很容易从一个分子轨道进入另一个分子轨道；⑶不同原子轨道组成不同的能带，各种固体的能带数目和能带宽度都不相同；三、金属键能带理论⑷相邻量能带间的能量范围称为禁带，在禁带中电子不能占据；⑸完全被电子占满的能带称满带，在满带中的电子无法移动，不会导电；⑹部分被电子占满的能带称导带，导带中的电子很容易吸收微小能量而跃迁到稍高能量的轨道上，从而具有导电能力；⑺由原子的价电子组合而成的价电子轨道，被价电子占据称为价带，价带可以

5、是满带也可以是导带；⑻完全未被电子占据的能带称为空带。（a）(b)(c)半导体的能带结构示意图(a)本征半导体,(b)n-型半导体，(c)p-型半导体能隙(bandgap)杂质产生的局域能级价带(满带)导带(空带)四、金属晶体的堆积模型把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原子在三维空间堆积构建而成的模型叫做金属晶体的堆积模型。金属晶体堆积模型有三种基本形式——体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。1、体心立方堆积体心立方堆积的晶胞。金属原子分别占据立方晶胞的顶点位置和体心位置。每个金属原子周围原子数(配位数)是8。2、六方最密堆积我们将第一层球称为A球，

6、第二层球称为B球）。得到ABABAB……的垛积（配位数为12）。这是两层为一个周期的垛积。3、立方面心最密堆积如果上述三维垛积取……ABCABCABCABC……三层为一周期的垛积方式（配位数为12），这种三层为一周期的最密堆积被称为面心立方最密堆积。五、金属晶体的特征和性质1、特征⑴晶格结点上的粒子——中性原子或离子⑵粒子间的作用力——金属键2、性质⑴有金属光泽⑵有良好的导电、导热性⑶有良好的延展性⑷熔点较高（也有较低），硬度一般不大。如：TaWHgGam.p.（℃）29963410-38.879.87AlCr硬度1.59.0二、性质1.m.p.&b.p.低，硬度

7、小例如：干冰m.p.-79℃冰m.p.0℃2.固态、熔融态均不导电3-2-2分子晶体一、特征：1.晶格结点上的粒子——中性分子2.粒子间的作用力——分子间力晶体中有单个的分子，如CO2就表示一个分子。三、分子间力对于物质的聚集状态来说，如：O2(g)→O2(l),CO2(g)→CO2(s),NH3(g)→NH3(l),单从化学键的性质还不能说明整个物体的性质。不论是气态、液态或固态的分子型物质都是由许多分子组成的。在分子与分子之间还存在着一种较弱的作用力，这种分子间的相互作用力就是分子间力，或称范德华力。1、分子的极性和偶极距双原子分子：键的极性与分子的极性一致多

8、原子分子：