生物材料学 第七章 固体材料结构原理.ppt

大部分晶体中的键型属于混合键型 共价型晶体，由于键有方向性和饱和性，不采用密堆积的方式 ， 离子晶体中阴离子采用密堆积，阳离子在空隙中填充。 1.6 金属晶体 金属键理论 ?1.电子海模型（改性共价键理论） 金属键：金属正离子靠自由电子的胶合作用构成金属晶体，金属正离子规则排列，自由电子（从金属原子上脱落）在其中自由运动。 金属的特性： 1.良好的导电，导热性 2.良好的延展性-不破坏金属键 3.有较高的配位数 温度足够低时，气体可凝聚为液体或固体，说明分子之间有作用力。 分子从整体上不显电性，分子间为什么具有作用力呢？ 分子中带正电荷的原子核和带负电的电子一直在运动，是分子间产生作用力的的来源。分子的极性与变形性是分子间产生吸引的根本原因 分子间力特点 1.无方向性 2.无饱和性 3. 作用力范围几百皮米 （1pm=10-12m=10-3nm ） 分子间力中色散力占主要,判断同系列物质分子间力大小时以色散力为主 2. 氢键 有方向性 有饱和性 分子间力与物质(分子晶体)的物理性质 物质的溶沸点 HF HCl HBr HI 沸点( ℃） 19.9 -85.0 -66.7 - 35.4 物质的溶解性 相似相溶原理---极性物质易溶于极性的溶剂中，非极性物质易溶于非极性的溶剂中。 为什么盐酸易溶于水中，而不易溶于四氯化碳中？ 分子晶体的结构 分子晶体中晶格结点是分子。晶格结点间微粒的作用力是较弱的分子间力或氢键 由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子晶体采用密堆积结构，配位数可高达12. ? ? ? 74 74 68 Be,Mg,Ti Al,Pb,Cu 碱金属，Ba,Cr 六方密堆积 面心立方密堆积 体心立方密堆积 原子空间利用率(%) 元素 金属原子堆积方式 密堆积的三种类型 金属晶体结构（金属晶体由金属单质构成） 金属键的电子海模型 金属键特点：是定域键吗？ 请用金属电子海模型解释 晶体类型不同，晶格结点上的微粒不同，微粒间的作用力也不同 1.7晶体类型 晶体类型 晶体类型 结构质点 质点间作用力 晶体特性 原子晶体 原子 共价键 硬度大，溶点高，导电性差 离子晶体 正、负离子 离子键 硬而脆，溶点高，熔融态及水溶液中导电 分子晶体 分子 分子间力,或氢键 （H2O,CO2) 硬度小，溶沸点低。导电性差。 金属晶体 原子和正离子 金属键 硬度不一，溶沸点有高有低。导电性好 分子的存在形式 分子可以作为晶体的单元---分子晶体 由少数或大量的原子或离子够成---单独存在 所有晶体中都有分子这个阶层吗？ 高分子材料，液晶材料以及将来的生物材料都以分子为基础。 分子种类 无机分子：以碳以外元素为主的化合物，兼具离子键与共价键 有机分子：含碳的化合物，种类多，只有单一共价键 1.8分子间作用力和氢键 分子内部具有特定的三维结构： 形态多样化的根源： 价电子壳层中电子对相互排斥的基本概念：一个原子的外壳层中的诸电子对，由于斥力的作用，应相互回避，以保持最可能远的距离。 为什么分子之间有作用力？ 一、键的极性与分子的极性 1、共价键的极性 成键两原子的电负性相等，成键电子的电子云对称地分布在两核之间，则形成非极性共价键 。例： H H、F F等同核双原子分子。 成键两原子的电负性不相等，成键电子的电子云不对称地分布在两核之 间，电负性大的一端显“-”，电负性小的一端显“+”，形成极性共价键 。 例：+H—Cl- 、 -O—H+ 等 键的极性大小是相对的，电负性差值愈大，键的极性愈大,离子性成分愈高,反之,离子性成份愈低。 离子键 极性共价键 非极性键 （强极性） （中间状态） （无极性） 键的离子性与电负性的关系： 电负性 离子性 电负性 离子性 之差 百分数 之差 百分数 0.1 0.5 1.7 51 0.5 6 2.1 67 0.9