1、Atomic Crystals在原子晶體的晶格結點上排列著中性原子，原子間以極強的共價鍵相結合，如單質硅（Si）、二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）金剛砂、金剛石（C）和氮化硼B(yǎng)N（立方）等。Diamond(金剛石)（C） 碳原子 C sp3雜化 配位數47.3 原子晶體與分子晶體每一個硅原子位于正四而體的中心，氧原子位于正四面體的頂點，每一個氧原子和兩硅原子相連。如果這種連接向整個空間延伸，就形成了三維網狀結構的巨型“分子”。7.3.1 Atomic CrystalsSilicon dioxide(二氧化硅)特性：原子晶體具有很大的硬度、很高的熔點、不導電、不易溶于任何溶劑，化學性質十分

2、穩(wěn)定。金剛石，由于碳原子半徑較小，共價鍵的強度很大，要破壞4個共價鍵或扭歪鍵角都需要很大能量，所以金剛石的硬度最大，熔點達3570，是所有單質中最高的。故金剛石、金剛砂（SiC）都是極重要的磨料；立方BN的硬度近于金剛石。因此，原子晶體在工業(yè)上多被用作耐磨、耐熔或耐火材料。SiO2是應用極廣的耐火材料；石英和它的變體，如水晶、紫晶、燧石和瑪瑙等，是工業(yè)上的貴重材料；SiC、AIN、BN（立方）、Si3N4等是性能良好的高溫結構材料。原子晶體的特性在分子晶體的晶格結點上排列的都是中性分子。雖然分子內部各原子是以強的共價鍵相結合，但分子之間是以較弱的范德華力相結合的。二氧化碳晶體 面心結構，CO2

3、分子分別占據立方體的8個頂點和6個面的中心位置，分子內部是以C=O共價鍵結合，而在晶體中CO2分子間只存在色散力。氯化氫、氨、三氯化磷、冰等由極性鍵構成的極性分子，晶體中分子間存在色散力、取向力、誘導力，有的還有氫鍵，所以它們的結點上的粒子間作用力大于分子量相近的非極性分子之間的引力。7.3.2 Molecular crystals（分子晶體）分子晶體是以獨立的分子出現的 ，化學式就是分子式。分子晶體可以是非金屬單質，如鹵素、H2、N2、O2； 非金屬化合物，如CO2、H2S、HCl、HN3等 絕大多數有機化合物，稀有氣體的晶體分子晶體的硬度較小，熔點也較低，揮發(fā)性大，在常溫下以氣體或液體存在

4、。由于分子之間引力很弱，只要供給較少的能量，晶體就會被破壞。如碘（I2）、萘（C10H8）等即使在常溫下呈固態(tài)的，其揮發(fā)性大，蒸氣壓高，常具有升華性，固態(tài)和熔融態(tài)時都不導電。分子晶體結點上是電中性分子，它們都是性能較好的絕緣材料，尤其鍵能大的非極性分子如SF6等是工業(yè)上極好的氣體絕緣材料。氫鍵型分子晶體：冰、草酸、硼酸、間苯二酚分子晶體的特性7.4.1金屬晶體的內部結構金屬晶體中晶格結點上的微粒是金屬原子或離子。它們是以等徑園球的緊密堆積的形式存在的。 金屬有許多共性：金屬光澤、延展性、良好的導熱導電性能，都源于金屬晶體的內部結構。常有以下三種密堆積方式。 六方密堆積 面心立方密堆積 體心立方

5、密堆積 上述幾種晶格類型在離子型化合物中也存在，只是晶格結點上是正負離子。 7.4 Metallic Crystals(金屬晶體)六方緊密堆積ABAABAC面心立方緊密堆積體心立方緊密堆積ABA六方最緊密堆積CN=12，利用率=74%La、Y、Mg、Hg、CsFace-centered cubic cell (FCC)體心立方緊密堆積CN=12，利用率=68%K、Rb、Cs、Li、Na面心立方緊密堆積CN=12，利用率=74%Sr、Ca、Pb、AgBody-centered cubic cell (BCC)7.4.1金屬晶體的內部結構金屬鍵：金屬原子的價電子可以完全失去成為自由電子，并在晶格中

6、運動，自由電子把金屬陽離子膠合成金屬晶體，這種膠合作用就叫金屬鍵。金屬鍵無飽和性和方向性。金屬有良好的導電導熱性和延展性均與自由電子有關。由于金屬晶體的結構十分復雜，其熔點、硬度規(guī)律性不強。如熔點:汞-38.87，鎢3410;硬度：鈉0.4，鉻9.0兩類空穴：四面體空穴 八面體空穴這些空穴有十分重要的作用。金屬間化合物：LaNi5、Sm2Co77.4.2 金屬鍵在金屬晶格中每個原子配位數= 8-12，而金屬只有少數價電子，不足以形成共價鍵或離子鍵。目前，有兩種金屬鍵理論。即改性的共價鍵理論和金屬能帶理論。改性的共價鍵理論：該理論認為，金屬原子失去電子，金屬晶格中既有金屬原子也有金屬離子，其間存

7、在自由電子，自由電子可在整個金屬中自由運動，電子運動把金屬原子聯系在一起形成金屬鍵。 一般共價鍵是兩中心兩電子鍵，而金屬晶體中是少電子多中心鍵，故叫改性的共價鍵，不具有方向性和飽和性。金屬能帶理論該理論認為，金屬晶體中的電子不定域于某兩個或多個原子，而屬于整個金屬晶體，不存在定域共價鍵。只要空間允許會盡可能多地堆積原子，可用分子軌道理論來描述其電子能級。7.4.3 金屬鍵理論n個2s1n個1s2半滿全滿導帶滿帶禁帶原子軌道 能帶 電子填充 導電性（AO） （MO）金屬鋰晶體內的能帶圖n個3p0n個3s2空的3p能帶重疊原子軌道 能帶 電子填充及導電性（AO） （MO）金屬鎂晶體內的能帶圖滿的3

8、s能帶7.4.3 金屬的能帶理論禁帶寬度E3eV0.6-1.1eV導帶禁帶滿帶導體絕緣體半導體能量升高2、半導體和絕緣體晶體類型結點質點間作用力晶體特性實例原子晶體原子共價鍵硬度大，熔點高，導電差金剛石,SiC離子晶體離子離子鍵硬而脆，熔點高，熔溶導電NaCl,BaO分子晶體分子分子間力氫鍵硬度小熔沸點低NH3，CO2金屬晶體原子金屬鍵熱電良導體，有金屬光澤。Au,Ag,Cu原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體四種晶體的內部結構與性質比較7.5.1 混合型晶體石墨的結構C原子：采取sp2雜化，120度夾角，平面三角形，第個C原子與同平面內的三個C原子以共價鍵結合。所有C原子均還有一個未參與雜

9、化的單電子p軌道，且相互平行，同一層內可形成離域大鍵。層與層則以范德華力結合，電子可在同一層內自由移動。層狀結構故有各向異性（導電性、滑動）?；旌闲途w還有云母、滑石纖維狀石棉、黑磷等7.5 混合型晶體和晶體缺陷晶體缺陷對晶體的物理、化學性質會產生影響，如光、電、磁、聲、熱、力學性質。如各種合金鋼、半導體、超導體、催化活性中心等。7.5.2 實際晶體的缺陷及其影響一、離子極化的概念1、帶電離子的電場使其周圍異號電荷離子的電子云發(fā)生變形的現象叫離子極化，離子極化的強弱與離子的極化力和離子的變形性有關。2、極化力：是指離子產生的電場強度的大小。電場強度大則離子的極化力強。它與離子的電荷、半徑、離子

10、的電子構型等因素有關。一般地，有如下規(guī)律： 電荷高，半徑小，極化力強電子構型：(18+2) (18) (9-17) (8)3、變形性：指離子在電場作用下，電子云發(fā)生變形的能力 正離子：Z越大，r越小變形性越小，反之變形性越大。 負離子：Z越大，r越大變形性越大，18+2189-1787.6 離子極化與物質性質的關系1、極化力與變形性大小常用極化率表示。 即離子在單位電場中被極化產生的誘導偶極矩。2、陽離子（1）Z越大，r+越大，極化力越強。（2）Z，r+相近時，極化力：8 9-17 18 Na+ K+ Rb+ Cs+3、陰離子（1）電子層結構相同時，Z越大，r-越大，變形性越大 如 F-Cl-

11、Br-I-,O2-S2-Se2- AgCl AgBr AgI Ksp 1.810-10 5.010-13 8.310-173、顏色： 2K+(無色)+CrO42-(黃色）= K2CrO4(黃色) 2Ag+(無色)+CrO42-(黃色）= Ag2CrO4(磚紅色) Ag+(無色)+I-(無色）= AgI(黃色)離子極化對物質許多方面的性質都有影響，其規(guī)律有待進一步深入研究。7.6.3 離子極化對物質性質的影響離子極化率離子極化率離子極化率Li+0.034Ca2+0.52OH-1.95Na+0.199Sr2+0.96F-1.16K+0.923B3+0.0033Cl-4.07Pb2+1.56Al3+0.058Br-5.31Cs2+2.69Hg2+1.39I-7.9Be2+0.0009Ag+1.91O2-4.32Mg2+0.105Zn2+0.317S2-11.3常見離子的極化率(10-4Cm2V-1)AgXr+ r-實測鍵長鍵型溶解度顏色AgF259246離子鍵易溶白AgCl307277過渡型難溶白AgBr322288過渡型難溶淺黃AgI346299共價鍵難溶黃1、對鍵型的影響2、其它鹵化物、硫化物的顏色Hg2+Pb2+Bi3+Ni2+Cl-白白白黃Br-白白橙棕I-紅黃黃黑S2-紅黃黑黑離子極化對物質性質的影響解理性硬度非線性光