第四章无机非金属材料.ppt

第四章　无机非金属材料;4.1　离子晶体;;;晶体　　　　晶系　　 点阵形式 CaF2立方　　立方　　　　cF TiO2 六方　　四方　　　　tP;;2、离子晶体结构的近似模型;晶体： 　CsCl　　　ZnS(立方) ZnS(六方) 负离子堆积方式： 简单立方 　A1　　　　A3 正离子填隙种类： 　立方体　　　正四面体　正四面体 正负离子配位比：　　8：8　　　　4:4 4:4;晶体： 　CaF2　　　 TiO2(金红石) 负离子堆积方式： 简单立方 　假六方　　　　 正离子填隙种类： 　立方体　　　八面体　 正负离子配位比：　　4：8　　　　3:6;二元离子的典型结构形式的模型特征;4.1.2　离子键与晶格能;2、晶格能;;;;;;;4.1.4 哥希密特结晶化学定律;r+/r-的比值与配位数及配位多面体形式的关系;　(2) 正负离子的相对数量(组成比n+/n-)决定正负离子配位数之比及正离子所占空隙分数;(3) 离子的极化引起键型级结构型式的变异;Ｃ、结构型式的变异： 　　配位数降低； 　　配位多面体的对称性降低； 　　高对称性的结构→层型、链型；;4.1.5 关于多元复杂离子晶体结构的规则——Pauling规则;;第一规则，离子配位多面体规则：在每个正离子周围形成了负离子的配位多面体。 　　　　正负离子的距离取决于半径之和， 　　　　正负离子的配位数取决于半径比。;;第三规则，配位多面体共用顶点、棱和面规则： 　　在一个配位多面体结构中，共边连接和共面连接会使结构的稳定性降低，而正离子的价数越高，配位数越小，这一效应越显著。;4.2 分子间作用力与超分子化合物;　　氢原子与电负性大的原子X形成共价键时，带有较强的静电吸引力，可与另一个电负性较大的原子Y形成氢键。;4.2.2 超分子化学;　　超分子自组装是指一种或多种分子，依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成分立的或伸展的超分子。超分子自组装靠非共价键，即各种分子间的作用力。超分子自组装涉及多个分子缔合形成单一的、高复杂性的超分子聚集体。分子晶体也可看作是一种超分子。 　　超分子的特性既决定于在空间的排列方式，也决定于分子作用力的性质。分子晶体中分子排列结构与分子间作用力有关，也与堆积因子有关。;蛋白质及肽;抗癌铂配合物 1969年发现铂配合物具有抗癌作用。 1971进入临床一期实验。 1978年证实可以治疗卵巢癌和睾丸癌。 目前应用最广泛的抗癌药物之一。普遍用于临床的是顺铂和碳铂。 顺铂在美国的年销售量为500万美元左右。 过去20多年中，使青年人的睾丸癌的死亡率从100%下降到10%。 ;cisplatin cis-diamminedichloroplatinum(II) cis-DDP;与相邻的两个鸟嘌呤结合占65％；与相邻的两个鸟嘌呤及腺嘌呤结合占25％;4.2.3 晶体工程;2、晶体工程中氢键的作用;4.3　无机非金属材料的应用;4.3.2 碳素材料;１、金刚石;;　在金刚石中，Ｃ原子以sp3杂化轨道与相邻的C原子一起形成四面体排布的单键，形成无限的三维结构，因此一颗金刚石晶体就是一个大分子。 　在金刚石晶体中，各个方向结合牢固，不易滑动和解理，是天然界最硬的材料。 　金刚石中堆积密度不大(空间占有率：34.01%)，但因键非常牢固，可压缩性小，熔点高。 　纯金刚石是绝缘体，含有杂质及缺陷的金刚石具有半导体性质及呈现一定的颜色。;２、石墨;　石墨晶体由层型分子堆积而成，层间作用力微弱，是石墨能形成多种多样的石墨夹层化合物内部结构的根源。 　石墨的特殊物理性能有： 解理性； 质地软； 良好的导电导热性。是制作电极的良好材料。;3、球碳;;;4、无定形碳;4.3.3 硅; 单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，且其电导率随温度的升高而增加。有显著的半导体性。超纯的单晶硅是本征半导体。 在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素，如硼，可提高其导电的程度而形成p型半导体；掺入微量的Ⅴ族元素如磷或砷，也可提高其导电性能，形成 n型硅半导体。;2、多晶硅;3、太阳能电池;（3）非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池是近年来出现的新型薄膜式太阳能电池，它制作简单，硅材料消耗很少。 日前非晶硅太阳能电池存在的问题是光电转换效率偏低，最高约10%， 且不稳定，易衰减，目前主要应用于小型电器中。 （4）多元化合物太阳能电池 多元化合物太阳能电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳能电池。现在各国研究的品种繁多，虽然大多数尚未工业化生产，但它们的应用前景非常广泛。 如硫化镉、砷化镓、铜铟硒太阳能电池。;4.3.4 无机