非金属单质的结构.ppt

金刚石：立方金刚石为一面心立方点阵，空间群为Fd3m。结构中每个碳原子均按四面体方向和四个碳原子以共价连接，C-C键长为154.4pm，其投影图上六元环是交错式，六元环为椅式构型。六方金刚石是介稳的晶体，已在陨石中找到，它的结构与立方金刚石相似，但其投影图上六元环是重叠式的，有椅式构型的六元环，也有船式构型的六元环。 3.硅、锗、锡： 硅、锗、锡的结构都存在金刚石型和白锡型两种结构型式。 白锡为四方晶系，其结构中每个锡原子有四个配位，呈扁平四面体形式，键长为302pm。另有两个配位距离较远，为318pm，真正配位数为6。 金刚石结构的锡称为灰锡。 常压下，-130℃-18℃灰锡稳定，18℃-212℃白锡稳定。灰锡密度为5.75g/cm3，白锡密度为7.31g/cm3。当温度较低时，发生白锡转变为灰锡时，体积骤然膨胀，会使金属发生碎裂现象，称为锡疫。 4．磷、砷、锑、铋： 磷、砷、锑、铋都有多种同素异构体，其中尚有若干结构问题有待解决，例如红磷已发现有九种以上不同的X射线粉末衍射图。又如由P4分子组成的黄磷，由As4分子组成的黄砷等详细的晶体结构也未解决。 已测定晶体结构的磷同素异构体有黑磷、单斜磷、三方磷和立方磷。 黑磷属于正交晶系，由有折皱的层型分子组成。分子层和晶体的（010）面平行。在层中，每个磷原子都和其它三个磷原子以共价键相连接，平均键长223pm，层间原子间的最短距离为359pm。ε-砷和黑磷同构。 三方黑磷 正交黑磷 立方黑磷 单斜磷结构中单胞含84个磷原子。单斜磷结构较为复杂，可看成带有笼形P8和P9基团的管状长链所组成的三维骨架。长链互相垂直排列成双层形分子，再由分子叠成晶体。双层分子之间没有化学键连接。分子内每个磷原子和三个磷原子配位，呈三角锥形。 砷有六种同素异构体，α-砷、β-砷、γ-砷、δ-砷、ε-砷和黄砷，有三种（β、γ、δ）是无定形体，黄砷结构未测定，已测定结构的α-砷和三方磷同构，ε-砷和黑磷同构。 锑有六种同素异构体，α-锑、黄锑、爆炸性锑以及两种高压晶型，其中已测定出结构的α-锑、5GPa下的高压结构和9GPa下的高压结构。α-锑与三方磷同构，5GPa下的晶型为α-Po结构，9GPa下的晶型为六方密堆积结构。 已测定结构的α-铋与三方磷同构，高压下铋具有体心立方堆积结构。 三方晶系结构的砷、锑、铋是这些元素在室温下稳定存在的晶型，磷在常温常压下稳定的晶型是黑磷，在室温下加压至一定的压力可转变为三方晶系。三方晶系结构的α-砷具有层状结构，层内砷原子呈椅式构型的六元环排列，层内As-As键长252pm，每个As原子形成3个As-As键。每一个原子还和另一层的三个原子有一定的相互作用，原子间距为312pm。锑、铋也有相似的结构，但层间相互作用近一步增强。 ? 层内原子间距d1（pm） 层间原子间距d2（pm） d2/ d1 P 213 327 1.54 As 252 312 1.24 Sb 291 336 1.15 Bi 307 353 1.15 这种晶体由层型分子组成，分子内每个原子有三个配位，每个原子还和另一层的三个原子接触，图中层内共价键用实线表示，层间接触用虚线表示。 5．硫、硒、碲、钋： 硫的同素异构体极多，已接近50个，结构也较复杂。例如Sn分子中，n= 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，18…。同一种分子又可有几种晶体结构，如S8分子可组成正交硫，也可组成单斜硫。 硫的成键特性 1. 硫原子容易通过共价单键形成链状或环状分子。 2. —S—S—链具有柔顺而容易改变构象的性质，可使硫原子相互连接形成弯曲或伸展的长链结构。S—S: 198~218 pm; S—S—S：101o～111o 3. 利用不同的方法可以制得原子数目不同得Sn物种。改变外界条件，同一种分子又可以堆积成不同品种的晶体。 S6 S7 S8 S10 S11 S12 S13 S18 S20 S6分子 第九章 非金属单质的结构 一、非金属单质结构的一般规律： 1） 一般遵守8-N规则 2）第3周期以上的元素符合最大连接度原理 3）随周期数的增加，分子间的相互作用增强，分子间的界限越来越模糊，显示出金属性的增强 4）压力增大的效应类似于周期数的增加 二、“8 - N 规则 P = 8 – N 即非金属单质分子中的共价数服从（8-N）规律 。N即为周期表中族数。 例如：第七主族，卤素原子结合为分子的共价数为 8 - 7 = 1 ； 第六主族，氧族原子结合为分子的共价数为 8 - 6 = 2-------；以此类推 。