2015-第3章-晶体结构11讲解.ppt

上页 下页 目录 返回 第3章 晶 体 结 构 无 机 化 学 课 件 ● 物质主要分为三种聚集状态： 气态、液态和固态 ● 固态：晶态物质；无定形态 ● 无定型体：内部质点排列不规则，没有 一定的结晶外型 ● 晶体：内部质点排列长程有序 第3章 晶 体 结 构 ●有一定的，整齐的，有规则的几何外形 3.1 晶体的特征 ●有固定的熔点 3.1.1 晶体的特征 ●质点(分子、原子、离子)以确定位置的点在空间有规则排列---具有一定的几何形状，称为结晶格子（简称晶格）。 ●质点在晶格中占有的位置称为晶格的结点 图中黑点 ●选择三个不平行的、满足周期性的单位向量a、b、c，将晶体划分成完全等同的平行六面体---代表晶体结构的基本重复单位，叫做晶胞. ●晶胞是晶体的最小结构单元. ●NaCl，每一个格子是平行六面体(晶胞)。晶体是晶胞在三维空间重复排列而成 NaCl:晶格 晶胞 ●晶胞有两个基本要素 ① 大小和形状:用晶胞参数表示(a, b, c分别是三个棱长，α,β,γ是棱边bc, ac, ab的夹角). ② 各原子的位置，通常用坐标(x、y、z)表示. ●晶格各个方向质点的距离不同，导致各个方向上性质不一定相同---晶体的各向异性. 晶体有三大特征 ①固定几何外形 ②固定的熔点 ③ 各向异性 ● 晶体有单晶体和多晶体 3.1.2 晶体的类型 ● 四种基本类型 ◆ 单晶体:由一个晶核在各个方向上均衡生长起来的. ◆ 多晶体:由很多取向不同的单晶体组合而成的. 多晶体一般并不表现明显的各向异性 质点的种类及质点间结合力的不同 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 3.2 离 子 晶 体 ●晶格上结点是正、负离子 ●正、负离子通过静电作用力结合 ●具有较高的熔点、沸点和硬度 ●正、负离子采取密堆积方式，配位数较高 CsCl：C.N.=8 NaCl：C.N.=6 ZnS：C.N.=4 3.2.1 离子晶体的特性 ● 离子与尽可能多的异号离子接触，使体 系的能量尽可能降低，形成稳定结构. ●在形成离子化合物过程中得失的电子数 ● 对离子间的作用力影响很大 。 ① 离子电荷越高，晶格能越大，离子键 越强，熔点、沸点越高 ② 离子的电荷影响化合物的颜色、溶解 度、化学性质等。 3.2.2 离 子 的 特 征 离子的电荷 ● 简单负离子：通常具有稳定的8电子构型 ● 阳离子 ◆ 0电子构型。H+ ◆ 2电子构型。Li+, Be2+等 ◆ 8电子构型。Na+, Ca2+等 ◆ 9~17电子构型---不饱和。Fe2+, Cr3+等 ◆ 18电子构型。Ag+, Cd2+等 ◆(18+2)电子构型。Pb2+, Sn2+, Bi3+等 ● 电子构型与离子键强度和键的其它性质密切相关 NaCl易溶于水 CuCl不溶于水 电子构型 ● 把晶体中的正、负离子看作两个相互接触的球体，离子半径是指离子晶体中正、负离子的接触半径 ● 核间距d 通过X射线衍射测得 离子半径 d = r+ + r- d r1 r2 （F - =133pm）或（O2-=140 pm） 作标准计算半径 ● 晶体结构不同，正负离子核间距也不同 离子半径与配位数的关系 [以NaCl构型为标准(C.N.=6)做校正 ] 配位数 ： 12 8 6 4 校正系数： 1.12 1.03 1.00 0.94 ● 同一主族,相同电荷离子，半径自上而下增大. Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+；F-＜Cl-＜Br-＜I- ● 同一元素的正离子, 半径随离子电荷升高而减小. Fe3+＜Fe2+ ● 等电子离子，半径随负电荷的降低和正电荷升高而减小. 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. “镧系收缩”适用于Ln3+ 离子. 离子半径变化规律 1. 常见离子晶体的空间结构 ● CsCl型晶体----配位数为8，立方体晶胞 3.2.3 离子晶体的空间结构 ● NaCl型晶体----配位数为6 ，立方面心晶胞 ● ZnS型晶体----配位数为4 ，立方面心晶胞