最新第3章-晶体结构教学讲义PPT.ppt

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1、第3章-晶体结构3-1晶体一、晶体的宏观特征通常人们说的“固体”可分为晶态和非晶态两大类。晶态物质,即晶体，是真正意义的固体。单一的晶体多面体叫做单晶。有时两个体积大致相当的单晶按一定规则生长在一起，叫做双晶；许多单晶以不同取向连在一起，叫做晶簇。有的晶态物质（例如用于雕塑的大块“汉白玉”），看不到规则外形，是多晶，是许多肉眼看不到的小晶体的集合体。有的多晶压成粉末，放到光学显微镜或电子显微镜下观察，仍可看到整齐规则的晶体外形。晶体晶体的特征：有固定的几何外形、有确定的熔点、有各向异性。晶体的导热、导电、光的透射、

2、折射、偏振、压电性、硬度等性质常因晶体取向不同而异，叫做各向异性。如：如石墨在与层平行的方向上具有导电性，而在与层垂直的方向上就不具有导电性。若在水晶的柱面上涂一层蜡，用红热的针接触蜡面中央，蜡熔化呈椭圆形而不呈圆形，这是由于水晶柱面长轴方向与短轴方向传热速度不同。再如：从不同方向观察红宝石或蓝宝石，会发现宝石的颜色不同，这是由于方向不同，晶体对光的吸收性质不同。3-3点阵晶系（选学内容）3-3-1点阵与点阵3-3-2点阵单位3-3-3点阵型式3-3-4晶系3-4金属晶体一、金属键金属晶体中原子之间的化学作用力叫做

3、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。二、电子气理论经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。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。金属晶体三、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

4、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。金属晶体2、六方最密堆积我们将第一层球称为A球，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。金属晶体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

5、密堆积。3-5离子晶体典型的离子晶体是指由带电的原子——阴离子和阳离子通过离子键相互作用形成的晶体。如：KCl晶体中存在K+离子和Cl–离子，K+离子与Cl–离子之间的相互作用力是离子键。在KCl这样的典型离子晶体中没有分子，只有离子，没有其他化学键，只有离子键。但是，完全由单原子离子构成的离子晶体在总量上并不多，大量离子晶体并非只有离子或只有离子键。例如，尽管KNO3只有离子—K+离子和NO3–离子，它们之间的化学键是离子键，然而在NO3–离子内的化学作用力却是共价键。广义地说，所有存在大量阴阳离子的晶体都是离子

6、晶体。离子晶体一、离子简单离子可以看成带电的球体，它的特征主要有离子电荷、离子的电子构型和离子半径3个方面。对于复杂离子，还要讨论其空间构型等问题。1、离子电荷离子电荷是简单离子的核电荷(正电荷)与它的核外电子的负电荷的代数和。如：Na+和Ag+的离子电荷都是+1，在它们周围呈现的正电场的强弱不相等，否则难以理解NaCl与AgCl在性质上为何有如此巨大的差别。由此可见，所谓离子电荷,在本质上只是离子的形式电荷。Na+和Ag+的形式电荷都等于+1,有效电荷（Z*）却并不相等。不难理解,Ag+离子的有效电荷大大高于Na

7、+离子。这是由于它们的电子层构型不同。离子晶体2、离子构型通常把处于基态的离子电子层构型简称为离子构型。负离子的构型大多数呈稀有气体构型，即最外层电子数等于8。正离子则较复杂，可分如下5种情况：(1)2e构型：第二周期的正离子的电子层构型为2e构型，如Li+、Be2+等。(2)8e构型：从第三周期开始的IA、IIA族元素正离子的最外层电子层为8e，简称8e构型，如Na+等；Al3+也是8e构型；IIIB—VIIB族元素的最高价也具有8e构型[不过电荷高于+4的带电原子（如Mn7+）并不以正离子的方式存在于晶体之中]

8、。离子晶体(3)18e构型：IB、IIB族元素表现族价时，如Cu+、Zn2+等，具有18e构型；p区过渡后元素表现族价时，如Ga3+、Pb4+等也具有18e构型。(4）9-17e构型：d区元素表现非族价时最外层有9-17个电子，如Mn2+、Fe2+、Fe3+等。(5)(18+2)e构型：p区的金属元素低于族价的正价，如Tl+、Sn2+、Pb2+等，它们的最外