关于无机化学晶体结构课件

Ca, Sr, Ba, Pt, Pd, Cu, Ag … Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd …
12????
74
六方密堆积（hcp） 六方 AB.AB （多）
12
74
一、金属晶体
（一）堆积方式 简单立方堆积： A.A 体心立方堆积: AB.AB (正方形) 面心立方密堆积: ABC.ABC 六方密堆积： AB.AB A层六角形， B层三角形， 不同于体心立方堆积中的正方形。

=
（三）金属晶体特点
多数采面心立方或六方密堆积，配位
数高（12）、熔、沸点高。 少数例外：Na、K、Hg。
金属键
金属晶体中原子之间的化学作用叫做金属 键。离域化学键 1 原子化热与金属键 可以用原子化热来衡量金属键的强弱。原 子化热是指1mol金属完全气化成互相远离的 气态原子吸收的能量。 金属 钠 铯 铜 锌
水果排列AB-AB
（二）空间利用率计算 例1：求面心立方晶胞的空间利用率
解：晶胞边长为d，原子半径 为r. 据勾股定理： d 2 + d 2 = (4r)2 d = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6 ½ = 4

8个顶点各1个原子，为8个晶胞 共享； 6个面心，各1个原子，为2个晶 胞共享. % = (4 4/3 r 3) / d 3 = (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 = 74

(三)半径比规则说明：



1.―半径比规则”把离子视为刚性球，适用于离子性很强 的化合物，如NaCl、CsCl等。否则，误差大。 例：AgI(c) r + / r - = 0.583. 按半径比规则预言为NaCl型，实际为立方ZnS型。 原因：Ag+与I-强烈互相极化，键共价性↑，晶型转为立方 ZnS（C.N.变小，为4：4，而不是NaCl中的6：6） 2.经验规则，例外不少。 例：RbCl(c)， r / r 147pm / 184pm 0.80 0.732 预言CsCl型，实为NaCl型。

例1：体心立方晶胞中金属原子的空间利用 率计算 (教材P.213, 图9-10) （1）计算每个晶胞含有几个原子:

1 + 8 × 1/8
= 2

体心立方晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个原子被8个 晶胞共享。
（二）空间利用率计算（续）

（2）原子半径r 与晶胞边长a 的关系： 勾股定理： 2a 2 + a 2 = (4r)
半径比规则（续）说明:

3. 值位于“边界”位置附近时，相应化合物 有2种构型。 例:GeO2 r + / r - = 53 pm / 132 pm = 0.40. 立方ZnS NaCl 两种晶体空间构型均存在. 4.离子晶体空间构型除了与r + / r -有关外，还 与离子的电子构型、离子互相极化作用（如 AgI）以至外部条件（如温度）等有关。
(三)半径比规则（续）说明：



1.―半径比规则”把离子视为刚性球，适用于离子 性很强的化合物，如NaCl、CsCl等。否则，误差大。 例：AgI(c) r + / r - = 0.583. 按半径比规则预言为NaCl型，实际为立方ZnS型。 原因：Ag+与I-强烈互相极化，键共价性↑，晶型转 为立方ZnS（C.N.变小，为4：4，而不是NaCl中的6：6） 2.经验规则，例外不少。 例：RbCl(c)，r / r 147pm / 184pm 0.80 0.732 预言CsCl型，实为NaCl型。

一、离子极化作用


离子极化作用（教材P.220图9-18） 离子极化力（Polarizing主动） 离子变形性 （ Polarizability, Polarized被动) 在异号离子电场作用下，离子的电子云发生变形， 正、负电荷重心分离，产生“诱导偶极”，这个过程 称为“离子极化”。 阳离子、阴离子既有极化力，又有变形性。 通常阳离子半径小，电场强，“极化力”显著。 阴离子半径大，电子云易变形，“变形性”显著。

当温度高于120时氧八面体中心的钛离子的热振动能量较高钛离子位秱后形成的内电场丌足以使钛离子固定在新位置上丌能使周围晶胞中的钛离子沿同一方向产生位秱这时氧八面体中心的钛离子向周围6个氧离子靠近的几率相等总体来看钛离子仍然位于氧八面体的中心丌会偏向某一个氧离子
1.4晶体的结构与性质--无机化合物结构
晶体的结构:
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25
层内[CdI6]八面体之间共面连接（共用3个顶 点），见图1-21（b），由于正负离子强烈的极化 作用，层内化学键带有明显的共价键成分。层间通 过分子间力结合。由于层内结合牢固，层间结合很 弱，因而晶体具有平行（0001）面的完全解理。
常见CdI2型结构的层状晶体是Mg（OH）2， Ca（OH）2等晶体。
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9
3.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构
闪锌矿属于立方晶系，点群3m，空间群F3m，其结构与金刚石 结构相似，如图1-17所示。
结构中S2-离子作面心立方堆积，Zn2+离子交错地填充于8个小立 方体的体心，即占据四面体空隙的1/2，正负离子的配位数均为4。 一个晶胞中有4个ZnS“分子”。整个结构由Zn2+和S2-离子各一套面 心立方格子沿体对角线方向位移1/4体对角线长度穿插而成。由于 Zn2+离子具有18电子构型，S2-离子又易于变形，因此，Zn-S键带有 相当程度的共价键性质。常见闪锌矿型结构有Be，Cd，Hg等的硫 化物，硒化物和碲化物以及CuCl及-SiC等。
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（a）晶胞结构图
（b）[CaF8]立方体 及其连接
（c）[FCa4]四面体及 其连接
图1-19 萤石型结构
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结构-性能关系
CaF2与NaCl的性质对比：F－半径比Cl－小，Ca2+半径比Na+ 稍大，综合电价和半径两因素，萤石中质点间的键力比NaCl中的键 力强，反映在性质上，萤石的硬度为莫氏4级，熔点1410℃，密度 3.18，水中溶解度0.002；而NaCl熔点808℃，密度2.16，水中溶解度 35.7。

述，它们是：a, b, c 和α, β, γ
3-1-3晶体的类型
按照晶格上○质点的○种类和○质点间○作用力的实质
○ ○ ○ ○ （化学健的健型+○）不同○，晶体○可分+为○四种基本类型。
1、离子晶○体：●晶格○ 上的●结○点是正○、● 负离子。
○ ○ ○ ○ ○+ ○- + ○+ ○- +
2、原子晶体；晶格上的结点是原子。
（3）粘度
硫酸（2个羟基）
分子间有氢键的液体，一般粘度较大。甘油（3个羟基）
（4）密度
液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象。由若 干个简单分子联系成复杂分子而又不改变原物质化学 性质的现象，称为分子缔合。分子缔合的结果会影响 液体的密度。
例如：2个H2O缔合成双分子缔合分子(H2O)2,最稳定； 3个H2O－－－(H2O)3； n个H2O －－－－(H2O)n 放热 q < 0 升温，有利于缔合分子解离；降温，有利于水分子缔 合。0℃时，全部水分子缔合成巨大缔合分子－－冰， 此时，由于排列不紧密，结果疏松，密度反而比水小。
Al
Cr
硬度
1.5
9.0
3-2-2 分子晶体
一、特征：
1. 晶格结点上的粒子 —— 中性分子 2. 粒子间的作用力 —— 分子间力
晶体中有单个的分子，如CO2就表示一个分子。
二、性质
1. m.p.&b.p.低，硬度小 例如： 干冰 m.p. -79℃ 冰 m.p. 0℃
2. 固态、熔融态均不导电
三、 分子间力
非极性分子，色散力依次增大
因为分子量依次增大，变形性依次增大，色散力依次 增大，所以，分子与分子靠得越来越近。
例二：为什么不同的物质，有不同的mp.&bp.? HCl HBr HI mp.&bp.依次升高