[理学]第6章 物质结构2.ppt

6.6.4 离子晶体的晶格能 在离子晶体中离子键的强度和晶体的稳定性， 可用晶格能的大小来衡量。 定义: 由无限远离的气态正负离子, 形成1mol离子晶体时所放出的能量(晶格焓), 称为离子晶体的晶格能。 U= -△Hθ(晶格焓)=788.1 kJ/mol 1919年，玻恩和哈伯根据盖斯定律，将离子晶体以及形成该晶体的元素的各有关热化学量联系起来，组成一种循环形式来测定晶格能（称为玻恩-哈伯热化学循环）。 例如：利用Born-Haber循环计算KBr的晶格能U： K(g) Br(g) + KBr(s) + 即：-392.3=90-419-15-96+324.6-U U=688 (kJ/mol) *影响晶格能的因素 ① 离子的电荷 ② 离子的半径 ③ 晶体的结构类型 ④ 离子电子层结构类型 Z↑,U↑ . 例:U(NaCl)U(MgO) r↑,U↓ 例:U(MgO)U(CaO) *晶格能对离子晶体物理性质的影响 MgO CaO SrO BaO 小 大 高 大 r U 熔点 硬度 大 小 低 小 一般规律：离子化合物的晶格能越大，表示正、负离子间结合力越强，晶体越牢固。 反映在物理性质上，其熔点高，热膨胀系数小，硬度大等。 6.6.6 其他晶体 （1） 原子晶体 （2） 分子晶体 （3） 金属晶体 （4） 混合型晶体 （1） 原子晶体 金刚石硬度为10（最大）？ 晶体结构特点： ①晶格结点上的粒子：原子 ②粒子间作用力: 强σ共价键 物理性质：熔点高，硬度大，导电、导热性能差。 如:石英(SiO2), Si,B,金刚砂(SiC), B4C,BN等 *参考：浙大《普通化学》第四版，p266：SiC与金刚石结构相似，只是Si、C两种不同原子相间排列而成。 ∵其中C原子都是sp3等性杂化，周围都有四个C— C σ共价键，形成全对称构型。破坏原子晶体时，必须破坏共价键，需耗很大能量，所以原子晶体硬度大，熔点高。 ⑵分子晶体 晶体结构特点： ①晶格结点上的粒子：分子 ②粒子间作用力：弱的分子间力和氢键 （但是分子内的原子间是以共价键相连的） 物理性质：：熔、沸点低,硬度小,导电性和导热性差 CO2（干冰） H2O (冰)有氢键 如：白磷，硼酸分子等； 注意： 在分子晶体中，有些物质（如干冰）在常温常压下是以气态存在的；还有些物质（如碘、萘等）的分子晶体可以不经过熔化阶段而直接升华。 分子晶体物质一般不导电，但是由极性分子构成的分子晶体能溶于极性溶剂中，在极性溶剂的作用下可产生自由移动的离子，因而能导电。 如：HCl分子溶于水后能导电。 ⑶金属晶体 ①晶体结构特点： 金属原子密堆积：晶体中原子在空间排列方式为等径圆球密堆积晶格(密堆积方式有三种) 晶格结点上的粒子：金属原子或金属离子 粒子间作用力：金属键 （即靠金属离子和自由电子之间的静电引力结合的） 金属键特性：无方向性，无饱和性 ②物理性质：有良好的导电性、导热性和延展性；有金属光泽，但是不同金属的熔点、硬度差异较大。 ③金属键理论 自由电子理论 认为从原子上脱落下来的电子，又可与离子结合。 自由电子在原子—离子转换中起到连接作用， 产生引力称为金属键。又称改性共价键。 能带理论（源于MO理论，近代物理中介绍） 能比较确切的阐述金属键。 ④金属原子的等径圆球密堆积方式 —三种典型的密堆积晶格 面心立方 配位数： 12 12 8 体心立方 六方密堆积 晶格： 原子间相互以无方向的作用力紧密结合在一起 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 面心立方密堆积: f c c 第一层 (A层) 第二层 (B层) 第三层 (C层) 配位数: 12 空间占有率: 74. 05% 1 2 3 4 5 6 第四层 (A层) A B C A A B C 如: Sr, Ca, Pb, Ag, Au, Al, Cu, Ni 等 六方密堆积: h c c 配位数: 12 空间占有率: 74. 05% 1 2 3 4 5 6 A B A B A 如: La, Y, Mg, Zr, Hf, Cd, Ti, Co等 体心立方堆积: bc c 配位数: 8 空间占有率: 68. 02% 金属钾 K 的立方体心堆积 如: K, Rb, Cs, Li, Na, Cr, Mo, W等 例: 下列两类化合物熔点(℃)如下： NaF NaCl NaBr NaI 993 801 747 661 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 -90.2 -70 5.4 12