认识晶体(完整版).

第八讲 化学键与晶体类型

考试大纲要求

1．理解离子键、共价键的涵义，了解键的极性。

2．了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体）及其性质。

知识规律总结

一、化学键与分子间作用力

表4-1化学键与分子间作用力的比较

化学键 分子间作用力

概念 相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键 把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称范德华力

作用范围 分子或晶体内 分子之间

作用力强弱 较强 与化学键相比弱得多

影响的性质 主要影响化学性质 主要影响物理性质（如熔沸点）

二、化学键的分类

表4-2离子键、共价键和金属键的比较

化学键类型 离子键 共价键 金属键

概念 阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键 原子间通过共用电子对所形成的化学键 金属阳离子与自由电子通过相互作用而形成的化学键

成键微粒 阴阳离子 原子 金属阳离子和自由电子

成键性质 静电作用 共用电子对 电性作用

形成条件 活泼金属与活泼的非金属元素 非金属与非金属元素 金属内部

实例 NaCl、MgO HCl、H2SO4 Fe、Mg

三、共价键的类型

表4-3非极性键和极性键的比较

非极性键 极性键

概念 同种元素原子形成的共价键 不同种元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移

原子吸引电子能力 相同 不同

共用电子对 不偏向任何一方 偏向吸引电子能力强的原子

成键原子电性 电中性 显电性

形成条件 由同种非金属元素组成 由不同种非金属元素组成

四、分子的极性 2 1．非极性分子和极性分子

表4-4 非极性分子和极性分子的比较

非极性分子 极性分子

形成原因 整个分子的电荷分布均匀，对称 整个分子的电荷分布不均匀、不对称

存在的共价键 非极性键或极性键 极性键

分子内原子排列 对称 不对称

2．常见分子的类型与形状

表4-5常见分子的类型与形状比较

分子类型 分子形状 键角 键的极性 分子极性 代表物

A 球形 非极性 He、Ne

认识晶体 金属晶体与离子晶体（基础）

编稿：房鑫 审稿：张灿丽

【学习目标】

1、从晶体的一般性认识出发，了解晶体与非晶体的本质区别。

2、从组成微粒和微粒间相互作用的不同，认识金属晶体和离子晶体的结构及其性质特点。

3、能列举金属晶体的基本规程模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型。

4、能根据离子晶体的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。

【要点梳理】

要点一、晶体的特性、分类

1．晶体的概念

人们把内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做_______ _构成的固体物质称为晶体。

2．晶体的特征

（1）晶体具有____ ____、各向异性、特定的对称性三个重要特征。

（2）晶体的自范性是指晶体能够自发地呈现________的________的多面体外形。晶体的各向异性是指晶体在不同的方向上表现出不同的________性质。晶体的对称性指晶体的外形呈现轴对称性或面对称性。

3．晶体的分类

根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同，可以将晶体分为______ __、___ _____、____ ____和________。对于常见的晶体，例如：氯化钠是Na+与Cl－通过_____ ___键形成的晶体，称为离子晶体；金属铜是以________键为基本作用所形成的晶体，称为金属晶体；金刚石是碳原子间完全通过_______键形成的晶体，称为原子晶体；冰是水分子间通过______ __形成的晶体，称为分子晶体。

要点诠释：四种晶体的比较

类型 离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体

组成粒子 阴阳离子 金属阳离子和自由电子 原子 分子

粒子间作用 离子键 金属键 共价键 分子间作用力

典型实例 NaCl Cu 金刚石 冰

答案：

1． 周期性重复排列

林汉劲

有关光子晶体的认识

摘要：光子晶体的发现，可以说是光和电磁波传播与控制技术方面的一次革命。光子晶体是不同折射率的电介质材料在空间呈周期性排列构成的晶体结构，它是材料科学、光学原理与集成技术以及微纳电子技术相结合的一门新兴学科，它代表了光集成电路的发展趋势，并将成为下一代新型的光电器件和光集成技术的基础。

关键字：光子晶体 光子禁带 光子局域 光子晶体光纤

光子晶体原理

光子晶体在1987年由S.John和E.Yablonovitch分别独立提出，它是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构[1] [2]。由于介电常数存在空间上的周期性，进而引起空间折射率的周期变化。当介电系数的变化足够大且变化周期与光波长相当时，光波的色散关系会出现带状结构，此即光子能带结构(Photonic

Band structures)。这些被终止的频率区间称为“光子频率禁带”(Photonic Band Gap，PBG)，频率落在禁带中的光或电磁波是无法传播的。我们将具有“光子频率禁带”的周期性介电结构称作为光子晶体，也被称为光子半导体。

光子晶体特性：

1.光子禁带

光子禁带( photonic band gap , PBG )是光子晶体最根本的特性,频率落在禁带中的电磁波, 无论其传播方向如何,都是禁止传播的。光子禁带依赖于光子晶体的几何结构和介电常数比, 比例越大越可能出现带隙。光子晶体结构对称性越差,其简并度越低, 越容易出现光子禁带。

2.光子局域

光子局域 ( photonic localization )是光子晶体的另一重要特性[3]。1987年,

John提出, 在无序介电材料组成的超晶格(光子晶体 )中, 光子呈现很强的

Anderson局域。如果在光子晶体中引入某种程度的缺陷, 则和缺陷态频率相吻合的光子有可能被局域在缺陷位置。一旦其偏离缺陷处, 光就迅速衰减。光子局域态的性状和特性由缺陷的属性来决定:点缺陷就像被全反射墙包围起来,利用点缺陷可以将光俘获 在特定的位置, 光无法从这个位置向任何方向传播,形成一个能 林汉劲

晶体与非晶体的区别

物质的存在状态一般有三种情况：固态、液态和气态。固体又分为两种存在形式：晶体和非晶体。

所谓晶体就是指物质在熔化和凝固过程中，固态和液态并存时，温度保持不变，这类物质叫做晶体。例：海波、萘、石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精、水晶、钻石、冰、干冰、霜、雪、冰雹、雪糕、各种金属。

而非晶体是指物质在熔化和凝固过程中，其温度不断的变化，没有固定的熔点和凝固点。例：玻璃、蜡、松香、沥青、橡胶、塑料、布。

(1) 从外形上观察：

晶体都有自己独特的、呈对称性的形状。如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。非晶体的外形则是不规则的。如沥青、玻璃、松香、石蜡等。

（2）从温度上测量：

晶体在熔化(或凝固)过程中温度保持不变,即有确定的熔点(或凝固点)。如冰（或水）的熔点（或凝固点）是0℃、海波的熔点（或凝固点）是48℃。非晶体在熔化(或凝固)过程中温度持续上升(或下降),没有确定的熔点(或凝固点)。在给物质加热过程中，我们可以借助实验温度计，在物质熔化时，测量其温度是否发生变化，如果温度不变的就是晶体，温度上升的就是非晶体。

(3)从物质的状态上观察：

晶体在熔化(或凝固)过程中呈固液共存态。如冰熔化时，先是有一部分冰化成水，然后，随着熔化的进行，冰越来越少，水越来越多，只到最后冰全部化成水。非晶体在熔化(或凝固)过程中先是整体变软(或变硬),然后流动性越来越大(或越小),最后变成液态(或固态)。如我们看到的蜡烛点燃时就是这样，靠近火焰的地方先变软再变成液态的蜡油。不像冰熔化时，尽管有一部分冰已经化成了水，而其它部分的冰仍然是很坚硬的固体。 (4)从图像上看：

根据晶体熔化(或凝固)时的温度不变这一特征，所以在晶体熔化和凝固图像上就表现为在它的变化曲线有一段是平滑的或者说是有一段图像曲线是与时间轴是平行的。而非晶体熔化 (或凝固)时的温度变化曲线中则没有这一段。