第九讲 晶体化学基础幻灯片.pptVIP

第九章 晶体化学基础 主要内容 ； 1.晶体学的基本概念，晶胞基本概念及主要类型。 2.金属晶体、金属键及金属晶体的堆积类型。 3.离子晶体、离子健、离子晶体的基本类型及离子晶体结构模型。 4.分子晶体和原子晶体。 1 晶 体 晶体的宏观特征： 自范性：晶体能够自发地呈现封闭的规则的外形。 对称性：晶体理想外形中常常呈现形状和大小相同的 等同晶面。 均一性：质地均匀，具有确定的熔点。 各向异性：晶体的一些物理性质因晶体取向不同而异。 晶体的微观特征：平移对称性 （2）体心立方堆积(bcc ，A2) （3）面心立方堆积(fcc ，A1) 3-6 分子晶体和原子晶体 晶体类型 结构单元 质点间作用力 物理性质 分子晶体 分子 分子间力 熔沸点低，硬度小 原子晶体 原子 共价键 熔沸点高，硬度大 §7-5 离子晶体 由于离子键是正负离子依库仑作用而形成，所以离子键没有方向性和饱和性。离子晶体可看成由半径不同的正负离子园球相互堆积的问题。 由于负离子半径较大，可把负离子看作等径园球的密堆积，而正离子有序的填在空隙中。反之也可。 观察实心圆点 K，除了 立方体顶点的 8 个 K 外，体 心位置有 1 个 K 。所以称为体心立方晶胞。 再看金属钾的晶胞，右图 。必须说明的是，它属于立方晶系，但既不是 AB 型，也不属于离子晶体。 总之，立方晶系有 3 种类型晶胞 ： 面心立方、简单立方、体心立方 。 四方 2 种 ； 正交 4 种 ；六方 1 种 ； 三方 1 种 ； 单斜 2 种 ； 三斜 1 种 。共有 14 种类型的晶胞。 3- 5-4 配位数与 r +/ r－ 的关系 NaCl 六配位，CsCl 八配位，ZnS 四配位。均为立方晶系 AB 型晶体，为何配位数不同 ? 1°离子晶体稳定存在的条件 红球 不稳定平衡 蓝球 稳定平衡 + + + + + 不稳定 a ) 同号阴离子相切， 异号离子相离。 c ) 同号阴离子相切， 异号离子相切。 介稳状态 + － － － + + + + － b ) 同号离子相离， 异号离子相切。 稳定 － － － － + + + + + 2°r + / r－ 与配位数 从六配位的介稳状态出发，探讨半径比与配位数之间的关系。 下图所示，六配位的介稳状态的中间一层的俯视图。ADBC 是正方形。 A B C D + + + A D C B + 结论 时 ，配位数为 6 。 此时，为介稳状态，见下面左图。 如果 r + 再大些 ： － － － － + + + + + 则出现 b) 种情况，见下面右图，即离子同号相离，异号相切的稳定状态。 + － － － + + + + － 从八配位的介稳状态出发，探讨半径比与配位数之间的关系。 A B C D A B C D 下图所示，八配位的介稳状态的对角面图。ABCD 是矩形。 当 r + 继续增加，达到并超过 时，即阳离子周围可容纳更多阴离子时，为 8 配位。 可以求得 结论 为 0.414 —— 0.732，6 配位 NaCl 式晶体结构。 总之，配位数与 r +/ r－ 之比相关： 0.225 —— 0.414 4 配位 ZnS 式晶体结构 0.414 —— 0.732 6 配位 NaCl 式晶体结构 0.732 —— 1.000 8 配位 CsCl 式晶体结构