单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 晶体结构与性质,第1页,第1页,又称玻璃体,（一）宏观：,晶体,非晶体,含有,规则几何外形,固体,一、晶体,没有规则几何外形固体,许多,固体粉末,看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观测到规则晶体外形，也属于晶体,注意：,如,玻璃,、松香、一些塑料,（二）微观：,晶体,粒子在三维空间,周期性有序,排列,非晶体,粒子在三维空间排列,相对无序,1,、,各向异性,:,晶体内沿不同方向，,有不同物理性质，,原因:在不同方向上，粒子排列方式不同,（三）性质：,2,、,有固定熔点,:,晶体完全熔化前温度不会升高,吸取热量用来破坏有序结构,3,、,X,射线衍射,:,判别晶体和非晶体最科学办法,第2页,第2页,二、晶胞,1,、定义：,晶体中重复出现最基本结构单元,铜晶体,铜晶胞,晶体与晶胞,关系可用,蜂巢与峰室,关系比方，,然而，蜂巢是有形，晶胞是无形，是,人为划定,。,第3页,第3页,无隙并置,2,、特点：晶胞在晶体中“,无隙并置,”,.,第4页,第4页,晶胞任意位置上一个微粒假如是被,x,个晶胞所共有,，那么，每个晶胞对这个微粒分得份额就是,1/x,1,2,4,3,7,6,8,5,顶点：,1/8,2,1,3,4,棱边：,1/4,1,2,面心：,1/2,分摊法,：,3.,晶胞中粒子个数计算,（,1,）立方晶胞,体内,:,1,第5页,第5页,顶点：,1/6,侧面棱：,1/3,上下面心：,1/2,体内,:,1,（,2,）六棱柱晶胞：,上下面边：,1/4,侧面心：,1/2,（,3,）三棱柱晶胞：,顶点：,1/12,侧面棱：,1/6,上下面心：,1/2,体内,:,1,侧面心：,1/2,上下面边：,1/4,第6页,第6页,三、分子晶体,（一）定义：,（二）构成微粒：,分子,（三）粒子间作用力：,1,、分子内：,2,、相邻分子间：,原子间以共价键结合，,分子间作用力,或氢键,稀有气体原子间无共价键,原子形成份子，,分子形成晶体,第7页,第7页,（与,CO,2,分子距离最近,CO,2,分子共有？个）,干冰晶体结构图,（四）分子晶体结构特性,1,、密堆积,如：,C,60,、干冰、,I,2,、,O,2,等,只有范德华力，无分子间氢键,配位数：,12,面心立方,第8页,第8页,冰中个水分子周围有个水分子,冰结构,氢键含有方向性,分子非密堆积,第9页,第9页,2,、非密堆积,有分子间氢键,氢键含有方向性,使晶体中空间利率不高,留有相称大空隙,.,（每个水分子周围只有,4,个紧邻水分子）。,如,：,HF,、,NH,3,、冰,每,1mol,冰中有,mol,氢键,2,（五）典型分子晶体：,除原子晶体之外,共价,分子,与化学键无关,1,、,有氢键时：,熔沸点比无氢键高,2,、,无氢键时：,相对分子质量越大，熔沸点越高,3,、,同分异构体，支链越多，熔沸点越低,（六）熔沸点：,第10页,第10页,109,28,金刚石的晶体结构示意图,共价键,第11页,第11页,四、原子晶体,（一）定义：,原子间以,共价键,结合而成空间,网状结构,晶体。,（三）物理性质：,原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔沸点越高,难溶于普通溶剂，,（二）常见原子晶体：,金刚石、,Si,、,B,、,Ge,SiO,2,、,SiC,、,Si,3,N,4,、,熔沸点高，硬度大，,不导电，个别为半导体,（四）,熔沸点：,构成微粒,微粒之间作用,第12页,第12页,1,、每个碳原子以共价键跟,4,个碳原子结合，,3,、每个碳原子都采用,SP,3,杂化,2,、金刚石晶体中所有,CC,键长相等，,5,、晶体中最小碳环由,6,个碳构成，,4,、,1mol,金刚石中,CC,键为：,键角相等（,10928,）,2mol,且不在同一平面内,形成正四周体,（五）金刚石（晶体,Si,）,:,第13页,第13页,3,、每个,C,、,Si,都采用,SP,3,杂化，,1,、每个,C,原子以共价键跟,4,个,Si,原子结合，,2,、,SiC,中所有,CSi,键长相等，,5,、最小环：,4,、,1molSiC,中,CSi,键为：,键角相等（,10928,）,4mol,六元环,形成,正四周体,每个,Si,原子以共价键跟,4,个,C,原子结合，,（六）,SiC:,第14页,第14页,2,、,1mol SiO,2,中含,SiO,键：,（七）,SiO,2,：,1,、每个,Si,原子周围,4,个,O,原子形成正四周体；,每个,O,原子结合,2,个,Si,原子，,Si,、,O,原子比为,1,：,2,109,28,Si,o,（,6,个,Si,原子和,6,个,O,原子,),12,元环,3,、最小环是,4mol,第15页,第15页,石墨晶体结构,第16页,第16页,混合晶体,五、石墨,每个碳原子以,共价键,跟,3,个碳原子结合，,2,、石墨中,C,原子以,sp,2,杂化，,3,、石墨晶体中最小环为,六元环,，,每个环含有,C,原子：,1,、石墨分层，,硬度小，质软,石墨中,C-C,键比金刚石中,C-C,键键长短，,2,个,3,个,范德华力，,每个,C,原子都有一个自由电子，可导电；,C-C,键为：,熔沸点比金刚石高,层内：,层间：,第17页,第17页,第18页,第18页,（一,),定义：,由阳离子和阴离子通过离子键结合而成晶体。,成键粒子,微粒间作用力,(,二）常见离子晶体：,六、离子晶体,离子化合物,强碱、,活泼金属氧化物、,大部分盐类。,（三）物理性质：,难溶于有机溶剂。,熔融状态下能导电。,1,、有些易溶于水,有些难溶于水，,2,、固态不导电,水溶液有些导电，,3,、熔沸点,:,离子所带电荷,越多，,离子半径,越,小，,熔,沸点越高。,晶格能越大,4,、配位数,:,缩写为,C.N.,一个离子周围,最近,异电性离子,数目,第19页,第19页,或者反之,（五）,NaCl,：,Na,+,：,Cl,-,：,体心和棱中点,顶点和面心,Na,+,:,Cl,-,:,1,、离子位置：,2,、一个晶胞中离子数目,第20页,第20页,Na,+,配位数为：,Cl,-,配位数为：,6,6,12,与,Na,+,距离最近,Na,+,数：,正八面体,无单个分子存在；,NaCl不表示分子式,3,、配位数,第21页,第21页,-Cs,+,-Cl,-,（六）,CsCl,：,1,、位置,:,Cs,+,：,Cl,-,：,2,、每个晶胞离子个数：,Cs,+,：,Cl,-,：,或者反之,1,个；,1,个。,体心,顶点,Cs,+,：,Cl,-,：,8,8,3,、配位数,第22页,第22页,（二）物理性质：,导电、导热、有延展性、,有金属光泽等,七、金属晶体,（一）定义：,金属阳离子与自由电子通过金属键形成晶体,均与自由电子相关,（三）熔沸点：,金属阳离子所带电荷越多、,离子半径越小，,熔点越高，硬度越大。,金属键越强，,第23页,第23页,配位数,=,4,配位数,=,6,（四）,二维空间,1,、非密置层,2,、密置层,第24页,第24页,Po,6,1,52%,（三）三维空间,顶点微粒相切：,晶胞边长,a=,2r,非密置层,+,非密置层,空间拥有率：,每个晶胞含微粒数：,配位数：,金属代表：,1,、简朴立方堆积,微粒位置：,顶点,第25页,第25页,非密置层,+,非密置层,-,钾型,Na,，,K,，,Fe,2,、体心立方堆积,上层微粒填入下层微粒间凹穴中,体对角线上微粒相切：,8,68%,2,金属代表：,每个晶胞含原子数：,空间拥有率：,配位数：,微粒位置：,顶点和体心,4r=,3,a,第26页,第26页,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,A,B,，,密置层,+,密置层,上层微粒填入下层微粒间凹穴中,1,，,3,，,5,位,(,或,2,，,4,，,6,位,),第三层球对准第一层球。,3,、,六方紧密堆积,每两层形成一个周期，,即,ABAB.,堆积方式,-,镁型,第27页,第27页,Zn,，,Ti,，,Mg,12,74%,金属代表：,空间拥有率：,配位数：,微粒位置：,顶点和体内,第28页,第28页,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,不同于 AB 两层位置，这是 C 层。,将第三层球,对准第一层,2,，,4,，,6,位,，,A,B,C,A,A,B,C,B,C,A,第29页,第29页,密置层,+,密置层,第二层微粒填入第一层微粒间凹穴,1,，,3,，,5,位,第三层微粒对准第一层微粒间,凹穴,每三层形成一个周期，,即,ABCABC.,堆积方式,Cu,，,Ag,，,Au,12,74%,4,金属代表：,每个晶胞含微粒数：,空间拥有率：,配位数：,4,、面心立方堆积,-,铜型,2,，,4,，,6,位,面对角线上微粒相切：,4r=,微粒位置：,顶点和面心,2,a,第30页,第30页,【,注意,】,1,、熔沸点判断：,二看晶体类型：,一看常温下状态,同一晶体类型时：,原子晶体,离子晶体,分子晶体,原子晶体：,原子半径,共价键,熔点,离子晶体：,离子半径,晶格能,熔点,离子电荷,分子晶体：,相对分子质量,范德华力,熔点,金属晶体：,离子半径,金属键,熔点,离子电荷,氢键,熔点高,第31页,第31页,2,、常温下为气态：,分子晶体,3,、溶于非极性溶剂：,分子晶体,4,、熔融时导电化合物：,离子晶体,5,、分子晶体稳定性：,决定于共价键,6,、分子晶体熔沸点：,决定于氢键或范德华力,其它晶体稳定性及熔沸点：,分别决定于共价键、,离子键、金属键,第32页,第32页,