第三章202020晶体结构.pptVIP

第三章晶体结构 预习问题： 1.晶体的宏观特征和微观特征是什么？ 2.什么是晶胞？其基本特征是什么？ 3.晶胞按平行六面体几何特征分为几类？它有多少种点阵型式？ 4.根据化学键的键型不同，晶体可分为几种基本类型？它们各具什么结构和性质特点？ 5.什么是金属键？如何用金属键理论解释金属晶体的物理性质？ 金属晶体有哪几种主要的紧密堆积方式？ 第三章 晶体结构 3-1 晶 体 非晶体(无定型体) 固体 单晶：单一的晶体多面体； 双晶：两个体积大致相当的单 晶体 晶按一定规则生长； 晶簇：单晶以不同取向连在一起； 多晶：看不到规则外形的晶态物质。 3.晶体的宏观特征：自范性?对称性?均一性和各向异性。换句话说，晶体的特征是具有一定的几何外形、固定的熔点（即晶体熔化时，在未熔化完之前，其体系温度不会上升，只有熔化后温度才会上升）和各向异性。 有些晶体，因在各个方向上排列的差异而导致各向异性 。如晶体的导电、导热、光的透射、折射、偏振、压电性、硬度等性质常因晶体取向不同而异。各向异性只有在单晶中才能表现出来。 二 晶体的微观特征——平移对称性 晶体的以上特性是晶体内部结构的反映，即微观特征的反映。 在晶体中，相隔一定距离，总有完全相同的原子呈现周期性的整齐排列出现，这种特性称平移对称性。这种呈现周期性的整齐排列是单调的，不变的。 晶体微观空间里的原子排列，无论近程远程，都是周期有序结构（平移对称性），而非晶态只在近程有序，远程则无序，无周期性规律（无平移对称性） 。 3-2 晶胞 一、晶胞的基本特征 ?晶体的解理性：用锤子轻敲具有整齐外形的晶体(如方解石)，会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行的，这种现象叫晶体的解理性。 晶体内部的质点（分子、原子、离子）以确定位置的点在空间作有规则的排列，这些点群具有一定的几何形状，称为结晶格子（简称晶格，有的资料中称为点阵）。每个质点在晶格中所占有的位置称为晶体的结点。 三、14种布拉维点阵型式 3-4 金属晶体 一、金属键 金属键——金属晶体中原子之间的化学作用力。 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。 1. 原子化热与金属键 原子化热——指1mol金属完全气化成互相远离的气态原子所吸收的能量。 原子化热用以衡量金属键的强度。 例如：Cu和Zn的原子化热分别为339kJ/mol-1和131kJ/mol-1，可用于解释Cu和Zn的金属活性。 定性的判断则由成键轨道、成键半径、成键数目来判断。 金属原子间作用力的大小由金属键的强弱来决定，其变化规律是： 主族同族从上到下金属键减弱，从左到右金属键增强，副族从上到下金属键增强（IIB除外），从左到右视d电子成键情况先增强而后减弱。 金属晶体的性质特点： 熔沸点高，不溶于水，硬度大，一般情况下，导电导热性、延展性均很好。 2. 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延展性和可塑性、良好的导电、导热性等性质。电子气理论的缺点是定量关系差。 3. 能带理论 金属键的另一种理论。是分子轨道理论的扩展。 基本要点： (1)原子单独存在时的能级（1s、2s、2p…）在n 个原子构成的一块金属中形成相应的能带 (1s、2s、2p…); 能带就是一组能量十分接近的分子轨道，其数目等于构成能带的相应原子轨道的总和。 (4)能带理论对金属导电的解释： 第一种情况：金属具有部分充满电子的能带——导带，在外电场作用下，导带中的电子受激，能量升高，进入同一能带的空轨道，沿电场的正极方向移动，同时，导带中原先充满电子的分子轨道因失去电子形成带正电的空穴，沿电场的负极移动，引起导电。 二、金属晶体的堆积模型 1.金属晶体的紧密堆积模型—— 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。 金属键是无方向性也无饱和性的，故金属原子总是与尽量多的其它金属原子结合。金属原子的配位数一般都很高。 六方最