晶体化学PPT课件2.pptx

晶体化学;一、晶体结构的紧密堆积原理 球体的最紧密堆积;1、等大球体的最紧密堆积（方式一）;第一种方式是第三层球的位置重复第一层球的位置；即按ABAB两层重复一次的规律重复堆积。 此时球体在空间的分布恰好与空间格子中的六方格子一致，故这种方式的堆积称之为六方最紧密堆积。;两层重复ABABAB.... 最紧密堆积面（0001）;1、等大球体的最紧密堆积（方式二）;第二种则是第三层球堆积在既不重复第一层也不重复第二层球的位置上。即按ABCABC……三层重复一次的规律重复堆积。 则球体在空间的分布与空间格子中的立方面心格子一致。此种方式的堆积称之为立方最紧密堆积。;三层重复 ABCABCABC.... 最紧密堆积面（111）;八面体空隙; 不等大的球体进行堆积时，其中较大的球做最紧密堆积，而较小的球则依自身体积的大小填入其中的八面体空隙或四面体空隙中，形成不等大球体的紧密堆积。 ; 配位数 (coordination number C.N.) ; 3、 配位数和配位多面体 在晶体结构中，原子或离子是按照一定方式与周围的原子或离子相接触的，每个原子或离子周围最邻近的原子或异号离子的数目称为该原子或离子的配位数。以一个原子或离子为中心，将其周围与之成配位关系的原子或离子的中心联接起来，所获得的多面体称为配位多面体。 重要的是阳离子的配位数。 ;配位数由金属键 离子键 共价键 降低 ;在离子晶体中，配位数主要取决于阴阳离子的半径比。;阳离子配位数和阳离子与阴离子半径比值（RK/RA）的关系;当环境温度升高时，晶体结构紧密度降低，容纳离子的空隙变大，为保证异号离子间能接触，阳离子通常转入低配位空隙中。 反之，在压力大的环境中配位数会增高。;配位多面体的自我调整;;4、化学键与晶格类型 化学键就是质点间的作用力。具有不同化学键的晶体，在晶体结构、物理性质和化学性质上都有很大的差异。 1.?离子晶格－离子键 在离子晶格中，各种元素的原子相互结合时，电子重新配置，电子从一个原子转移到另一个原子，从而形成相对稳定的阳离子和阴离子，它们之间靠静电引力相互联系起来???从而形成离子键。 离子键使晶格具有最紧密堆积，有较高的配位数；为了保持电性中和，异号离子保持一定的数量比例；质点间的电子密度很小，对光的吸收较小，光子易通过，表现为透明或半透明、低折射率和反射率、非金属光泽、不导电等；晶体的机械性能、硬度、熔点较高。 ; 离子晶格遵守下列规则： 1） 在阳离子周围，形成一个阳离子配位多面体，阴阳离子间距取决于它们的半径之和，而配位数取决于它们的半径之比。 2） 阳离子的电价为周围的阴离子的电价所平衡。 3） 当配位多面体共棱，特别是共面时，会降低晶体结构的稳定性。对高电价配位数的阳离子，这个效应更明显。 4） 在晶体结构中，有几种阳离子存在时，电价高、半径小、配位数低的阳离子趋向于远离。在晶体结构中，晶体化学上不同的部分趋向于最小限度。;2. 原子晶格－共价键 在此晶格中，原子以共用电子对的方式达到电子壳的稳定。二原子的电子云发生重叠，因而使介于原子间的电子密度增高，形成所谓的负电桥，把带正电荷的原子核联系起来，从而构成了牢固的共价键。 共价键中共用电子对通常是由两个原子供给的，但也可以由一个原子单独提供，形成所谓的配位键。 晶体结构的紧密程度比离子晶格低，配位数也小；不导电；透明或半透明；非金属光泽；一般具有较高的熔点和较大的硬度。 ;3. 金属晶格－金属键 金属原子一般倾向于丢失电子，在金属晶格中，这些电子作为自由电子而弥散于整个晶体中，失去了电子的金属阳离子为自由电子所联系，从而形成金属键。在晶体中有原子、阳离子和自由电子共存。 金属键不具有方向性和饱和性，晶格做最紧密堆积，具有较高的配位数。 由于自由电子的存在，晶体为良导体，不透明，高反射率，金属光泽，有延展性，硬度一般较小。 ;4. 分子晶格－分子键 在分子晶格中，存在着中性分子，在分子内部通常为共价键结合，分子之间为相当弱的分子间力所联系。这是由于分子电荷分布不均匀而形成偶极，从而在分子间形成了电性引力。 分子晶体的物性，既取决于分子键，如低熔点、低硬度；也取决于分子内部的键性，如不导电、透明、非金属光泽等。 ; 注意：在一些矿物