无机化学 晶体结构ppt课件.ppt

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1、第七章固体结构思考题1）为什么同是固体的金刚石和干冰性质差别如何之大？2）为什么阴阳离子电荷相同、半径相近的NaCl和CuCl晶体，性质却有很大差别(NaCl溶于水而CuCl不溶)？7.1晶体及其内部结构7.1.1晶体的特征(1)有特定的几何形状(2)有固定的熔点(判断是否是晶体的一个很重要标准)(3)各向异性晶体与非晶体在性质上的差异，是由其内部结构上的差异造成的。晶体：内部微粒(分子、原子或离子)的排列是有次序的，有规律的，而且在不同的方向上排列往往不同，因而造成了晶体的各向异性。非晶体：内部微粒的排列是无次序的，无规律的思考题：实验发现：在石英表面涂覆一层石

2、蜡后，当用热的针尖接触石蜡时，发现接触点周围的石蜡熔化成椭   圆形；当用玻璃代替石英实验时，发现接触点周围的石蜡熔化成圆形。为什么?晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。例如把石英晶体熔化后迅速冷却，可以得到硅石玻璃(非晶体)。从热力学上讲，晶态比非晶态稳定。7.1.2晶体的内部结构如果把晶体内部微粒看作是几何学上的点(例有时可将地球看作点一样),那么这时候的晶体就成了有规律的点组成的几何图形，这个几何图形称为晶格。这些点称为晶格结点。晶格的类型共有14种在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为晶胞。(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

3、晶体)NaCl晶体的晶胞7.1.3单晶体和多晶体(自学)晶体还可分为单晶和多晶。单晶是由一个晶核沿各个方向均匀生长而成的，其晶体内部粒子基本上是按一定规则整齐排列的，如单晶硅。通常的晶体是由很多单晶颗粒杂乱聚结而成。尽管每颗晶粒是各向异性的，但由于晶粒排列杂乱，各向异性互相抵消，使整个晶体失去了各向异性的特征。这种晶体称为多晶，例如大多数金属及其合金。根据晶格结点上微粒的种类及其作用力的不同，晶体分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体镍基单晶高温合金7.2离子晶体7.2.1特征和性质晶格结点上交替排列着正、负离子，以离子键相结合。典型的离子晶体是由活泼金属与活

4、泼非金属形成的化合物。总的：由于离子键的键能较高，离子晶体一般具有较高的熔点、硬度，难于挥发，但较脆。具体：离子晶体中的晶格的牢固程度，可用晶格能来衡量(后面介绍)。概念：配位数：   通常是指晶体内(或分子内)某一粒子周围最接近该粒子的粒子数目。例如：NaCl中，Na+周围最接近的有6个Cl-，Cl-周围最接近的有6个Na+，Na+和Cl-的配位数均为6。7.2.2最简单的结构类型AB型，只含有一种正离子和一种负离子，且两者电荷数相同。有三种类型：CsCl型NaCl型ZnS型CsCl型：晶胞是正立方体，阴、阳离子的配位数均为8NaCl型：晶胞是正立方体，阴、阳

5、离子的配位数均为6ZnS型：晶胞是正立方体，阴、阳离子的配位数均为47.2.3稳定性离子晶体中的晶格的牢固程度，可用晶格能来衡量。晶格能定义：标准态下，拆开单位物质的量的离子晶体使其变为气态组分离子所吸收的能量。用符号“U”表示。（也有人认为在标准态下，由气态阳离子和气态阴离子结合成单位物质的量的离子晶体所放出的能量称为---）例如：在标态和298.15K下，NaCl(s)→Na+(g)+Cl-(g)U=770kJmol-1定性比较：近似：对晶体构型相同的离子化合物而言，离子电荷数越多，核间距越小，晶格能越大，熔点较高，硬度较大。思考题：NaCl和MgO都属离子晶

6、体，为什么前者的熔点比后者低，硬度比后者小?7.3原子晶体和分子晶体7.3.1原子晶体晶格结点上排列的是原子，原子之间以共价键相结合。例如，金刚石的晶体中，晶格结点上排列的是中性C原子。共价键键能很大，故原子晶体具有高的熔点、硬度常见的原子晶体单质→金刚石、单晶硅、单晶锗和单晶硼化合物→碳化硅(SiC，也称金刚砂)、砷化镓(GaAs)、方石英(SiO2)、碳化硼(B4C)、金刚石型的氮化硼(BN)和氮化铝（AlN）等例:金刚石晶体中，每一个C原子（sp3杂化）通过共价键与相邻的四个C原子结合，构成正四面体熔点3570℃硬度107.3.2分子晶体晶格结点上排列的是分

7、子，分子之间以分子间力(有些还有氢键)相结合。分子间力较小，故分子晶体熔点低，硬度小常见分子晶体：稀有气体、大多数非金属单质和非金属之间的化合物、大部分有机化合物例如：干冰（固体CO2）就是典型的分子晶体，晶格结点上排列的是CO2分子。在-78.5℃时升华。7.4金属晶体1内部结构晶格结点上排列的是金属原子，金属原子间以金属键相结合。金属键的强弱不同，金属晶体的熔点、硬度差异很大。常见的金属晶体：金属单质，合金低熔点金属低熔点金属主要集中于第Ⅰ主族、第Ⅱ副族及大多数p区金属。第Ⅰ主族金属较活泼，p区的镓、铟、铊资源稀少，因此常用的低熔点金属有汞(-38.84℃)、

8、锡(231