无机化学03课稿.ppt

内 容 提 要 1 晶体 2 晶胞 3 点阵·晶系 4 金属晶体 5 离子晶体 6 分子晶体与原子晶体 5.1 离 子 1.离子电荷： 形式电荷 有效电荷 金属 Mg 由 s 轨道组合而成的导带已填满电子，但它仍是导体. 为什么？ 能带理论认为, Mg 原子的 3p空轨道形成一个空能带，该能带与 3s 能带发生部分重叠. 这样一来，3s 能带上的电子就可向3p 能带移动了.因而事实上金属镁的确能导电. Formation of electron energy bands by lithium(a) and magnesium(b) (a) (b) 导体、半导体、绝缘体 金属的性质 (a) 简单立方：d = m/a3 = (M/NA)/(2r)3 = M/(8NAr3) (b) 体心立方： d = m/a3 = (2M/NA)/(4r/31/2)3 = 33/2M/(32NAr3) (c) 面心立方： d = m/a3 = (4M/NA)/(81/2r)3 = 4M/(83/2NAr3) (a):(b):(c) ? 1:1.299:1.414 面心结构密度最大，最稳定 (立方密堆积) 密度与金属固体的结构 The mobility of the valence electrons in a metal accounts for its luster(光泽), malleability, ductility (延展性), and electrical conductivity(导电性). The resistance of conductors increase with temperature. 为什么有“热打铁、冷打金”之说？ Question 自由电子 + 金属离子 金属原子 位错 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 5.1 离子 §5 离子晶体 5.3 晶格能 5.2 离子键 5.4 离子晶体结构模型 石英 硫 2.离子的电子层构型 一般简单的负离子如F－、Cl－、S2－、O2－等最外层构 型都为8e构型，而阳离子较复杂有以下种类型： a. 2e构型：Li＋、Be2＋ b．8e构型：s区、p区部分元素，形成的阳离子 c．18e构型：ds区元素Cu＋、Ag＋、Zn2＋、Cd2＋ d．（18＋2）e构型：p区下方金属离子P b 2＋、 ［Xe］6S26P0、Sn2＋ e．（9～17）e构型：不饱和型、d区元素ds区部分元素 3. 离子半径 一、定义：在晶体中，离子间有一定的平均距离，这意味着，两个带电的圆球，到经互相接触时就不能再趋近了，这种作用范围的半径称这某个离子的离子半径。 原子半径和离子半径 离子半径本来应该指电子云的分布范围，但电子云的分布范围较广,仅几率密度不同而已，所以它没有一个断然的界面，所以严格讲：原子半径、离子半径都没有确切的含义，或者说一个离子的半径是不一定的，一般所说的离子半径是接触半径：离子晶体中正负离子核间距离是正负离子的半径之和，如图：d＝r＋＋r－可测出，所以知道其中一个半径可求出另一离子的半径。1927年哥德希密特（Goldschmidt）利用正负离子对光折射能力不同而求得F－半径为133pm，O2－半径132pm。以此为基准，再按实验求得rO（测d）推出近百种离子半径数据，称之为Goldschmidt数据。（1920年首先由Lande提出;1927年Goldschmidt数据;1960年Pauling数据;1968年Ladd利用电子之密度图提出较新数据；1976年R.D.Shannon以Pauling、Goldschmidt数据为基修改,拟合,得有效离子半径,夏农半径. ） 对同一主族具有相同电荷的离子而言,半径自上而下增大. 例如： Li＋＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+；F-＜Cl-＜Br-＜I- 对同一元素的正离子而言, 半径随离子电荷升高而减小. 例如: Fe3+＜Fe2+ 对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和正电荷的升高而减小. 例如： O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+ 相同电荷的过渡元素和内过渡元素正离子的半径均随原子序数的增加而减小，第 1 章介绍原子半径时提到 “镧系收缩”的概念, 该概念也适用于电荷数为 +3 和 Ln3+ 离子. 离子半径 阳离子和阴离子与其母原