第14章晶体结构.ppt

Copyright 1999, PRENTICE HALL Chapter 9 第14章 晶体结构14.1 固体物质的分类和宏观特征14.1.1 固体物质的分类 晶体与非晶体（无定形物质） 内部微粒按周期性规律排列构成的固体叫做晶体，微粒无规则排列构成的固体叫做非晶体。更确切地说，晶体是长程有序的（一般达到20nm），非晶体只是短程有序。 晶体与非晶体在适当条件下可以相互转化。 晶体有单晶体和多晶体。 14.1.2 固体物质的宏观特征 （单）晶体□?有一定的结晶几何形状 □?有一定的熔点 □?各向异性(晶体的一些物理性质因晶体取向不同而异。) □?有对称性（对称中心、对称面、对称轴） 非晶体 □?无一定的外形 □?无固定的熔点 □?各向同性 □?无对称性 14.2 晶体结构的表征14.2.1 基元、晶体与点阵 晶体这类物质的内部到底是怎么构成的呢？ 基元——是人为选取晶体中最小的、彼此完全相同的物质性结构单元。 布拉菲点阵——人为把每个基元用一个抽象的空间点来代表，这些点就构成了空间点阵，也就是所谓布拉菲点阵（他首先论证具体形式）。而点阵中的这些空间点被称为阵点（位置问题）。 为了直观，可将阵点适当连线，就成为布拉菲格子，可分为14种。 14.2.2 空间利用率 14.2.3 晶胞 晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。完全等同的晶胞无隙并置起来，则得到晶体。 晶胞的代表性体现在以下两个方面： 一是代表晶体的化学组成； 二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素 —— 对称轴，对称面和对称中心 ) 。 晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。 晶胞参数（点阵参数）——反映晶胞的大小和形状的数据，包括晶胞六面体的3个边长和边长之间的3个夹角。 平行六面体晶胞中，表示三度的三个边长，称为三个晶轴，三个晶轴的长度分别用 a、b、c 表示；三个晶轴之间的夹角分别用 ?、?、? 表示。 a、b 的夹角为 ? ； a、c 的夹角为 ? ；b、c 的夹角为 ? 。 按 a、b、c 之间的关系，以及 ?、?、? 之间的关系，晶体可以分成 7 种不同的晶系，称为七大晶系。立方晶系、四方晶系、正交晶系是这七类中的三类。 a = b = c ， ? = ? = ? = 90° 立方晶系 ； a = b ≠ c ， ? = ? = ? = 90° 四方晶系 ； a ≠ b ≠ c ，? = ? = ? = 90° 正交晶系 。 此外还有六方晶系，三方晶系，单斜晶系和三斜晶系。 14.3 离子晶体 离子晶体——离子化合物通常以晶态存在，称为离子晶体。 离子晶体空间排列的影响因素——离子电荷；离子半径；离子极化。 离子 1. 离子的电荷：原子在形成离子化合物过程中，失去或得到的电子数 2.离子的电子构型 简单负离子一般最外层具有稳定的8电子构型。 正离子：2电子构型 Li+ Be2+ 8电子构型 Na+ K+ Ca2+ 18电子构型 Cu+、 Ag+、 Zn2+ 、 Cd2+、 Hg2+ 18+2电子构型 Pb2+ 、 Sn2+ 、 Bi3+ 9-17电子构型 Fe2+ 、Fe3+、 Cr3+、 Mn2+ 3. 离子半径： 离子半径：根据晶体中相邻正负离子间的核间距(d)测出的 d = r+ + r- （有效离子半径） 离子半径变化规律： ? 具有同一电子结构的正负离子中，负离子半径一般比正离子半径大。rNa+= 98pm, rF- = 133pm ? 同一元素不同价态的正离子，电荷数越少的离子半径越大。rFe2+ rFe3+ ? 同一主族，从上到下，电荷数相同的离子半径依次增大。 ? 同一周期主族元素正离子半径随离子电荷数增大而依次减小。rNa+ rMg2+ rAl3+ 4.离子键 1)元素的电负性差比较大 ?X 1.7，发生电子转移，形成离子键 2)作用力的实质是静电引力 3) 离子键无方