普通化学——物质的聚集态.ppt

金属晶体性质 金属单质具有球密堆积结构，金属键的成键电子在整个晶体的原子间自由运动。 这些运动的电子便于传递电流和能量，因而大部分金属单质具有良好的导电性和导热性。 电子犹如加在原子之间的一种“润滑剂”，使得堆积在一起的各层原子能相对滑动，所以金属晶体具有良好的延展性，易于弯曲、扭转和拉伸。 例题： 金属钙具有面心立方晶格，钙的原子半径为 180 pm。 （1）计算晶胞的边长。（2）1cm3 钙晶体中有多少个晶 胞。（3）计算金属钙的密度。 解： （1）已知： (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 a = 4r/ (2)1/2 已知 r为 180 pm , 代入: a = 2 ? (2)1/2 ? 180 = 509 pm = 5.09 ? 10-8 cm （2） 晶胞体积 V = a3 V = (5.09 ? 10-8 cm)3 晶胞个数：1cm3 / (5.09 ? 10-8 cm)3 = 7.51 ? 1021个 （3） 1cm3 金属钙的重量： 40.08 ? 4 ? 7.51 ? 1021 / 6.023 ? 1023 = 2.030 g 金属钙的密度为： 2.030 g / cm3 负离子球密堆积结构中的四面体空隙和八面体空隙 （正离子的填充位置） a. 四面体空隙 b. 八面体空隙 离子晶体 面心立方晶格（八面体空隙）和NaCl晶胞 立方面心晶格的晶胞中，紧密堆积的负离子之间只有4个八面体中心，在NaCl型离子化合物的晶胞中的4个八面体空隙正好被金属离子全部占满。 a. 立方密堆积结构的面心立方晶格 b. 晶胞中的8个四面体空隙 c. 二类四面体空隙的几何环境 d. ZnS型离子化合物的晶体结构(图中金属离子占有B类四面体空隙) 面心立方晶格（四面体空隙）和ZnS晶胞 简单立方晶格和CsCl的晶胞 金属离子的配位数为8的CsCl型离子化合物的晶体中，因为金属离子的半径大，负离子不能再保持紧密堆积状态，而采取了比较松的堆积方式，其中每8个负离子堆成一个互不接触的小小立方体，金属离子就嵌在各立方体的中央。 r+/r- = 0.225 ~ 0.414 ZnS型 配位数：4:4 面心立方 r+/r- = 0.414 ~ 0.732 NaCl 型 配位数：6:6 面心立方 r+/r- = 0.732 ~ 1 CsCl 型 配位数：8:8 简单立方 AB型二元离子晶体总结 离子晶体性质 离子带电荷，在离子晶体中正负离子之间有颇强的电性吸引，晶格能比较大，所以离子晶体的熔点和硬度都比较高。一般这些性质都随着离子电荷的减小、离子半径的增加而降低。 离子晶体不像金属晶体那样具有在原子间自由运动的电子，所以这类晶体缺乏电子导电性，电阻都比较大。但是在离子晶体熔化以后，离子就能自由运动，因而熔化后的离子晶体就呈现很强大离子导电性。 与金属晶体不同的另一点是，在寻常温度下离子不易在晶体中相对滑移。在外力作用下，离子晶体容易破碎，因而缺乏延展性。晶格能不是最大的离子晶体容易极性很强的水中溶解。 金刚石晶体的晶胞 ，一个面心立方晶胞有8个C原子 整个晶体是一个巨大的分子 金刚石的配位数为4，空间利用率为为34% 金刚石是自然界中金刚石是自然界中硬度最大、熔点最高(3750°C)的固体 共价晶体（没有密堆积特征） 石墨晶体的结构 碳原子平面层 石墨烯，2010诺贝尔物理奖 三层碳原子的重叠结构以及石墨晶体的晶胞 ，一个六方晶胞中有4个C原子 共价晶体特性 原子间不再以紧密堆积为特征，与金属晶体相比，其空间利用率低得多 通过具有方向性和饱和性的共价键相联结，共价键比较强，因而共价晶体的熔点和沸点都很高，硬度也很大 共价键的成键电子定域于原子之间，缺乏流动性，所以共价晶体的导电性也差。随着元素的电负性减小，共价键逐步向着金属键过渡，相应的共价晶体的电阻率也会降低 具有层状结构的晶体，在与层面平行和垂直的不同方向上性质不同，它们的光学性质和电学性质都呈现各向异性 二层碘分子的堆积 碘晶体的晶胞 碘晶体的结构（分子晶体也具有紧密堆积结构） 底心正交晶格 a ? b ? c ? = ? = ? = 90o He、Ne、Ar、Kr、Xe等由单原子分子所形成的晶体，都具有像金属那样的球密堆积结构。除He具有六方密堆积结构外，其它稀有气体的晶体都具有立方密堆积结构。 分子晶体特性 分子间作用力比化学键要小得多，因此分子晶体的熔点都比较低。 有些分子晶体在温度上升时可以直接转