第九章 晶体结构.doc

9 晶体结构
晶体的基本知识
一、晶体的一般概念
1、晶体与非晶体
晶体:固体内部微粒(原子、分子或离子)呈有规则的空间排列。
非晶体:固体内部微粒(原子、分子或离子)排列毫无规则。如玻璃、沥青、炉渣、石蜡等。
2、晶体的宏观特征
①有一定的几何外形(指晶体外形,与物质外观有区别),非晶体没有一定外形。
②有固定的熔点(纯晶体),非晶体没有固定的熔点。
③各向异性:指在不同方向上有不同的光学、电学、热学等性质。例如石墨沿层方向易断裂,层方向的导电率高于竖方向导电率近1万倍。这是由于其层状结构决定的。
结构决定性质。非晶体无上述特性。
二、晶体微观结构
根据X射线对晶体物质的研究,晶体是由组成晶体的微粒(分子、原子或离子)在三维空间中作有规则排列而组成的。
1、微粒在空间有规则地重复构成了一定的几何形状,称为晶格;
2、在晶体中切割出一个能代表晶格一切特征的最小单元,称为晶胞。
注意:晶胞与周围晶胞都是以离子键结合。结点:微粒排列在结点上,结点的总和构成晶格。晶胞在空间上、下、左、右、前、后重复排列就形成宏观的晶体。
根据微粒的不同,晶体可分为:
晶体
结点上排列的微粒种类
微粒间作用力
离子晶体
阴、阳离子
静电作用
原子晶体
原子
共价键
分子晶体
分子
范德华力、氢键
金属晶体
金属原子
金属键
离子键和离子晶体
一、离子晶体的特征
1、由于正、负离子静电作用较强(离子键的键能较大),所以离子晶体一般有较高的熔(.)、沸点(.)。(boiling point沸点;melting point溶点)
2、熔、溶状态有优良的导电性。
3、不存在单个分子,(NaCl)n;NaCl:是化学式。
二、离子晶体的类型
离子种类不同,离子间的排列是多种多样的。三类典型结构:
配位数
晶体类型
实例
4
ZnS型
ZnO,BeS,CuI等
6
NaCl型
Li+,Na+,K+,Rb+的卤化物
Mg2+,Cu2+,Sr2+,Ba2+的氧化物和硫化物
8
CsCl型
CsBr,CsI,TiCl等
配位数:晶体内任一离子或原子周围最接近的其它微粒数目。
三、晶格能
指在标准状态下,破坏1mol晶体,使之成为气态阴阳离子,需吸收的能量。
离子键的稳定程度(熔、沸点,硬度)用晶格能来衡量。
原子晶体和分子晶体
一、原子晶体
以共价键结合形成巨大分子,作用力极强。
物理性质:硬度高(刻划法,分十级);熔点极高,熔融也不导电。
单质:金刚石(C),单质硅(Si),硼(B);化合物:SiC,石英。
二、分子晶体
作用力
极性分子
如:冰
范德华力(氢键)
非极性分子
如:干冰CO2(S)、I2、P4、S8
范德华力(色散力)
固体熔化,直到气化,不打断共价键,仅破坏分子间力,氢键。分子间力比化学键弱,熔、沸点低,硬度小。
金属键和金属晶体
1、金属最外层上电子少,与原子核联系松弛,自由电子能在整个金属上运动。
2、可传热、导电。
3、结合力为金属键:既无方向性,又无饱和性。
4、可相对位移,不破坏金属键,较好延展性。
出现金属阳离子,与金属原子产生作用力。
晶体的缺陷和非整比化合