第九章固体结构.ppt

第九章固体结构
第1页，共70页，编辑于2022年，星期二
第一节 晶体结构和类型
一、晶格结构的特征
二、晶格理论
三、球的密堆积
四、晶体类型
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一、晶格结d, Cu, Ag, Au, Ni, Pb, Pt
碱金属，Ba, Cr, Mo, W, Fe
74
74
68
常温下某些金属元素的晶体结构
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第三节 离子晶体
一、离子键
二、离子晶体的结构
三、晶格能
四、离子极化
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一、离子键


正、负离子的静电作用。
离子键没有方向性和饱和性。离子在晶体中常常趋向于采取紧密堆积的方式，但不同的是各离子周围接触的是带异号电荷的离子。一般负离子半径较大，可把负离子看作等径圆球进行密堆积，而正离子有序地填在四面体空隙和八面体空隙之中。
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二、离子晶体的结构



靠正、负离子相互作用形成的离子键而组成的晶体。
硬度大，熔点高，熔融后都能导电。
AB型（NaCl、CsCl和ZnS），AB2型（萤石CaF2和金红石TiO2），ABX3型（钙钛矿CaTiO3）。
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（1） 氯化钠的晶体结构
AB型：NaCl型
三种典型的离子晶体
晶格:面心立方
配位比:6:6
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氯化钠的晶格扩展
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（2） 氯化铯的晶体结构
AB型：CsCl型
晶格:简单立方
配位比: 8:8
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（3） 硫化锌的晶体结构
AB型： ZnS型
晶格: 面心立方
配位比: 4:4
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AB2型：CaF2的结构
AB2型：金红石的结构
ABX3型：钙钛矿的结构
其它类型的离子晶体
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设想离子成球形，在离子晶体中正、负离子中心之间的距离是正、负离子半径之和。离子中心之间的距离可以用X射线衍射测出。
离子中心之间的距离与晶体构型有关。为了确定离子半径，通常以NaCl构型的半径作为标准，对其他构型的半径再作一定的校正。
离子半径的概念在预言物质性质、判断矿物中离子相互取代等方面十分有用，但使用时要注意选用同一套数据，不能将来源不同的数据混用。
形成离子晶体时只有当正、负离子紧靠在一起，晶体才能稳定。离子能否完全紧靠与正、负离子半径之比r+/r-有关。
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半径比(r+/r-)规则:
配位比为6:6 NaCl晶体
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离子半径比与配位数的关系
最理想的稳定结构(NaCl)
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三、晶格能(U)

在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶体变为气态正离子和气态负离子时所吸收的能量。

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（1）利用Born-Haber循环,计算晶格能
K(g)
Br(g)
+
=
KBr(s)
+
升华焓
电离能
汽化热
半键能
电子亲和能
吸热为正，放热为负
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（2）利用Born-Landé公式计算晶格能
导出理论公式的出发点
离子晶体中的异号离子间有静电引力，同号离子间有静电斥力，这种静电作用符合Coulomb定律。
异号离子间虽有静电引力，但当它们靠得很近时，离子的电子云之间将产生排斥作用。电子云之间的排斥作用不能用Coulomb定律计算。排斥能被假定与离子间距离的5至12次方成反比。
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：正负离子核间距离
：正负离子电荷的绝对值
A：Madelang常数，与晶体类型有关
n：Born指数，与离子电子层结构类型有关
Born-Landé公式
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A的取值：
CsCl型 A=
NaCl型 A=
ZnS型 A=
n的取值：
在晶体类型相同时，晶格能与正、负