1、第三章 晶體結(jié)構(gòu)3.1晶體與晶胞3.2離子晶體3.3分子晶體、原子晶體3.1 晶體一、晶體的特征固態(tài)物質(zhì)分為晶體及非晶體，與非晶體相比，晶 體具有如下特征：1、有一定的幾何外形2、有固定的熔點(diǎn)3、各向異性NaCl二、術(shù)語(yǔ)1. 晶體 (Crystal)由原子、離子或分子（質(zhì)點(diǎn)）在空間按一定規(guī)律周期性重復(fù)排列所構(gòu)成的固體物質(zhì)叫晶體。2. 晶格 (Lattice)晶體中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)抽象為一個(gè)點(diǎn)，把點(diǎn)連成線，構(gòu)成的空間格子叫晶格。3. 晶格結(jié)點(diǎn) (Lattice Crunode)。晶格上排列的微粒叫晶格結(jié)點(diǎn)4. 晶胞 (Unit Cell)晶體的最小重復(fù)單位?；蚴蔷Ц裰兴哂写硇缘幕締卧?。晶胞在三

2、維空間無(wú)限重復(fù)，就產(chǎn)生晶格。三、晶胞的特征1. 晶胞的大小與形狀z由晶胞參數(shù)a，b，c，表示， a，b，c 為六面體邊c長(zhǎng)， ， 分別是bc ，ca ,bab 所組成的夾角。aOyx2. 晶胞的內(nèi)容按晶胞參數(shù)的差異將晶體分成七種晶系。晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方晶系a = b = c= 90NaCl三方晶系a = b = c=90Al2O3四方晶系a = bc= 90SnO2六方晶系a = bc= 90, = 120AgI正交晶系abc= 90HgCl2單斜晶系abc= 90, 90KClO3三斜晶系abc 90CuSO45H2O按帶心型式分類，又可將七大晶系分為14種型式。例如，立方晶系分為簡(jiǎn)單

3、、體心和面心立方三種形式(At,7J ，丫J. 、.l; j-.J糾S 心志、-I JI二_丁斗L飛了;1:l I1; .ob。( .) ”兀心 立 一 人 長(zhǎng)(d；f； j ”“丿J（心休 4 : 、I JU Ijr?，力 1 勹、力 。 。 。(hrra ,y,-主 令 (i血） 4 4 ; 、LE 交 。 。 ？ 芍 J(l. 、,I I L 余斗m ，, 氐C,.眾斗n)ji) .tI (I J 八；、U- .:k二 余斗四、晶體分類組成粒子粒子間作用力物理性質(zhì)實(shí)例熔沸點(diǎn)硬度熔融導(dǎo)電性金屬晶體原子離子金屬鍵高*大*好*Cr K原子晶體原子共價(jià)鍵高大差SiO 2離子晶體離子離子鍵高大好N

4、aCl分子晶體分子分子間力低小差干冰*大部分有此性質(zhì)3.2 離子晶體一、離子晶體的特點(diǎn)、性質(zhì)NaCl特點(diǎn)：晶格結(jié)點(diǎn)上排列的粒子是正負(fù)離子，正負(fù)離子之間的結(jié)合力是離子鍵。性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高，硬度大；晶體無(wú)延展性。二、離子鍵 1. 離子鍵的形成eNaClCl -Na+Na+Cl - 2. 離子鍵的本質(zhì)離子鍵是由原子得失電子后，生成的正負(fù)離子之 間通過(guò)靜電作用力形成的化學(xué)鍵。 3.離子鍵的特點(diǎn)離子鍵既沒(méi)有飽和性，又沒(méi)有方向性。沒(méi)有方向性：是指離子化合物中被看作是帶電小圓球的正、負(fù)離子在空間任何方向吸引相反電荷離子的能力都是等同的。沒(méi)有飽和性：包含兩個(gè)含義：正、負(fù)離子周圍鄰接的異電荷離子數(shù)主要取決于正、負(fù)

5、離子的相對(duì)大小，而與各自所帶電荷的多少無(wú)直接關(guān)系；一個(gè)離子除吸引最鄰近的異電荷離子外，還可吸引遠(yuǎn)層異電荷離子。三、離子晶體的結(jié)構(gòu)1. NaCl型晶格：面心立方組成：每一個(gè)Na+的周圍有6個(gè)Cl-，每一個(gè)Cl-周圍有6個(gè) Na+。通常將晶體內(nèi)某一粒子周圍最接近的（異號(hào)）粒子數(shù)目稱為該粒子的配位數(shù)。配位比： 6:6范疇：NaBr，KI，LiF，MgONaCl離子晶體的結(jié)構(gòu) 晶胞中離Na+ : 12 14+ 1 = 4個(gè)子的個(gè)數(shù)Cl- : 8 18+ 6 12= 4個(gè)2. CsCl晶體晶格：簡(jiǎn)單立方組成：每一個(gè)Cs+的周圍有8個(gè)Cl-； 每一個(gè)Cl-周圍有8個(gè)Cs+。配位比：8:8范疇：TlClCs

6、BrCsICsCl離子晶體的結(jié)構(gòu)晶胞中離子的個(gè)數(shù) Cs+1個(gè)Cl- : 8 18= 1個(gè)3. ZnS晶體晶格：面心立方（閃鋅礦）組成：每一個(gè)Zn2+的周圍有4個(gè)S2-； 每一個(gè)S2-周圍有4個(gè)Zn2+。配位比：4:4范疇：MnSZnOAgIZnS 離子晶體的結(jié)構(gòu)Zn2+S2- 晶胞中離子的個(gè)數(shù) Zn2+:4個(gè)S2- : 6 12+ 8 18= 4個(gè)四、 晶格能1、晶格能理論基本要點(diǎn)當(dāng)電負(fù)性小的活潑金屬原子與電負(fù)性大的活潑非金屬原子相遇時(shí)，它們之間容易發(fā)生電子的得失而產(chǎn)生正、負(fù)離子。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol離子晶體變成氣態(tài)正離子和氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所吸收的能量叫晶格能,用 U 表示( 0 )。晶格能越大

7、的離子晶體，硬度越大，熔點(diǎn)越高。（2） 晶格能的計(jì)算Born-Haber循環(huán)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求晶格能Na(s)+DH11DH6DH52 F2(g)NaF(s)DH3Na(g)DH 2Na+(g)+F(g)DH 4F-(g)DrHm6 = DrHm1+DrHm2+DrHm3+DrHm4+ DrHm5Dr Hm6= S（升）+I（電離能）+1 D（鍵能）2+ A（電子親和能）+(-U（)晶格能）Born-Lande (波恩-朗德) 公式U = 138490 AZ1Z2(1- 1 )離子構(gòu)型CsClA1.763NaClZnS1.7481.638A：常數(shù)：R+ + R-nn：波恩指數(shù)：結(jié)構(gòu)類型 HeNeAr

8、KrXen5791012Z1, Z2：正負(fù)離子電荷的絕對(duì)值R+R-：正負(fù)離子半徑和（3） 影響因素UZ+ Z-R+ + R-（4） 適用范圍典型的離子晶體晶格能對(duì)離子晶體物理性質(zhì)的影響：離子電荷數(shù)大,離子半徑小的離子晶體晶格能大, 相應(yīng)表現(xiàn)為熔點(diǎn)高、硬度大等性能。NaCl型離子晶體Z1Z2r+/pmr-/pmU/(kJmol-1 )熔點(diǎn)/oC硬度NaF11951369209923.2NaCl11951817708012.5NaBr11951957337472.5NaI11952166836629-17 8關(guān)于離子的電子構(gòu)型的說(shuō)明： 簡(jiǎn)單負(fù)離子一般最外層具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。 正離子的電子構(gòu)型則

9、較為復(fù)雜： 2電子構(gòu)型：Li+Be2+ 8電子構(gòu)型： Na+K+Ca2+ 18電子構(gòu)型： Cu+、 Ag+、 Zn2+ 、 Cd2+、 Hg2+ 18+2電子構(gòu)型： Pb2+ 、 Sn2+ 、 Bi3+ 9-17電子構(gòu)型： Fe2+、Fe3+、 Cr3+、 Mn2+ 離子的變形性離子可被極化的程度；通?？紤]負(fù)離子的變形性。 負(fù)離子變形性大的標(biāo)志 高負(fù)電荷 大半徑 構(gòu)型：2，18，18+2 9-178對(duì)鍵型、溶解度、熔沸點(diǎn)的影響（3） 離子極化對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響鹵化銀Ag+電子構(gòu)型Ag+極化力AgF 18AgClAgBr1818很大AgI18rx-/pmX-變形性136181195216增大離子極化增大鍵型離子鍵混合鍵混合鍵共價(jià)鍵溶解度大較大較小小熔沸點(diǎn)高較高較低低3.3 分子晶體、原子晶體分子晶體：依靠分子間作用力（取向力、誘導(dǎo)力、色散力，氫鍵）結(jié)合而成的晶體。分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：晶格質(zhì)點(diǎn)就是分子（晶 體里有分子，而且是獨(dú)立的分子）。分子之間 的的結(jié)合是范德華力。分子內(nèi)原子之間是共價(jià)鍵。原子晶體：晶格節(jié)點(diǎn)上排列的是原子，原