最新无机材料物理化学..课件ppt.ppt

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1、无机材料物理化学..序言1、现代科学技术的发展，迫切地要求研制和发展新型陶瓷材料。寻求强度高、耐温度急变性好、耐化学腐蚀、耐高温、具有特殊的电性能等要求的结构陶瓷和功能陶瓷。例如：宇航技术、电子技术、计算机、激光和新能源等尖端技术的发展，研制的新型材料如：航天器防热材料、钛酸铝陶瓷、钙钛矿陶瓷、纳米陶瓷等。2新型陶瓷制品在原料方面已扩大到非硅酸盐，甚至非氧化物范围。目前国内外把“陶瓷”理解为各种无机非金属固体材料的通称。因此，陶瓷不仅包括传统陶瓷(日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等)，而且也包括工业陶瓷（如：氧化物、碳化物、氮化物等）。2晶体的现代定义：晶

2、体是具有格子构造的固体，一切晶体不论其外形是否规则，它们的内部质点在三维空间都是有规则地呈周期性重复排列而构成格子状构造，这是一切晶体所共有的性质。不同的晶体其差别仅在于：组成晶体的质点数量、大小、极化性能各不相同；从而使得晶体的种类繁多，但是其结构都遵循着结晶化学的基本原理第二节球体的紧密堆积原理1、等大球体的最紧密堆积及其空隙A：堆积形式ABAB……六方密积离子堆积填充率为74.05%，密排面平行于（0001）面。如：金属OS、铱、Be、Mg、Zr、Cr等晶体结构即属六方密积。ABCABC……面心立方密积离子堆积填充率为74.05%，密排面平

3、行于（111）面。单质金属Cu、Ca、Al等晶体结构即属立方面心密积。B：空隙类型：四面体空隙：处于四个球体包围之中的空隙。八面体空隙：处于六个球体包围之中的空隙。八面体空隙大于四面体空隙C：空隙数量若有N个等大的球体作最紧密堆积，则：每个球可参与：6个八面体和8个四面体的构成。但真正属于每个球的四面体为2个，八面体为1个故N个等大球体的堆积体中：四面体空隙=2N个八面体空隙=N个2、不等大球体的最紧密堆积较大的一种球作等大球体式的最紧密堆积，而较小的球体则视其本身的大小可充填其中的八面体或四面体空隙，形成不等大球体的紧密堆积。NaCl晶体结构，

4、可看作Cl-作立方紧密堆积，Na+充填所有的八面体空隙。第三节影响离子晶体结构的因素一原子半径和离子半径有效半径定义：有效半径是指离子或原子在晶体结构中处于相接触时的半径。如：离子晶体中，相邻接触的阴阳离子的中心距即为它们的离子半径之和。共价化合物晶体中，两个相邻键合原子的中心距，即为这两个原子的共价半径之和。金属单质晶体中，两个相邻原子中心距的一半，就是金属原子的半径。离子或原子半径是晶体化学中最基本的参数之一，对晶体结构有重要影响二、配位数和配位多面体1、配位数（CN）：在离子晶体结构中，离子总是按一定的方式与相邻的离子结合，此时，每个离子的

5、周围与之相邻结合的所有异号离子的个数，称为该离子的配位数。单质晶体中：紧密堆积CN=12非紧密堆积CN小于12共价晶体中：一般CN小于4离子化合物晶体中：CN大多数=6，42、配位多面体定义：晶体结构中，与某一阳离子成配位关系而相邻结合的各个阴离子的中心联线所构成的多面体。（如P21）三、离子的极化定义：一个离子的电荷分布由于受邻近相反电荷离子的影响引起畸变，这一现象称极化。如图：可见：极化过程包括了主极化与被极化主极化：一个离子以其本身的电场作用于周围离子，使其它离子极化。被极化：一个离子在其它离子所产生的外电场的作用下发生极化。主极化能力β=

6、W/r2W：离子的电价R：离子的半径极化对晶体结构的影响：（1）正负离子间距缩短，键力加强。（2）CN值下降。改变了配位体的结构。（3）共价成份提高四、电负性（X）定义：原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性。ΔX=XA—XB＞1.7时，易形成离子键为主ΔX=XA—XB＜1.7时，易形成共价键为主五、晶体化学定律结晶化学定律：晶体的结构取决于其组成者的数量关系、大小关系与极化性能。第四节同质多晶（在后面的章节中介绍）第五节鲍林规则鲍林第一规则：在正离子的周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，而配位数取决于半径之比。即

7、有三层意义：A：负离子处于多面体的顶点，正离子位于中间。B：离子间距ro=r++r-C：CN取决于r+/r-与电价无关CN=6的正离子，处于八面体空隙中如图（a）正好相切2（r++r-）2=（2r-）2得r+/r-==0.414，此结果说明：如果要正负离子都正好相切，则r+/r-=0.414，此值为CN=6时的最低半径比，也称临界半径比。临界半径比的定义：密堆的负离子恰好相互接触，并与中心的正离子也恰好接触的条件下，正离子半径与负离子半径之比。r+r+r++r-r+r+r++r-图a（b）正离子太小则：r+/r-《0.414，CN值下降。（C）正

8、离子太大则：r+/r-》0.414，CN值上升如r+/r-=0.732,CN从6→8(d)r+/r-稍大于0.414，体系处于较稳定的状