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无机化学课件10-固体结构

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第九章固体结构PPT课件

第九章固体结构PPT课件
（1） 氯化钠的晶体结构
AB型：NaCl型
晶格:面心立方 配位比:6:6
.
24
氯化钠的晶格扩展
.
25
（2） 氯化铯的晶体结构
AB型：CsCl型
晶格:简单立方 配位比: 8:8
.
26
（3） 硫化锌的晶体结构
AB型： ZnS型
晶格: 面心立方 配位比: 4:4
.
27
其它类型的离子晶体
AB2型：CaF2的结构
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。29
半径比(r+/r-)规则:
(4r)22(2r2r)2
+ e- + e-
e- e- e-
+ e-
e- + e-
e-
e-
+
+
+
+
e- e-
+ e- +
e- e-
e-
++金属键的电子海模型（碱金属）
.
18
二、金属晶体的结构
❖ 1.金属晶体的定义
金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的晶体。
❖ 2.金属晶体的特点
有金属光泽，能导电、传热，富有延展性等。
❖ 3.金属晶体中粒子的排列方式
❖1.晶格能的定义
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。
M a X b ( s ) ab M g ba X g

【课件】第一章固体结构PPT

【课件】第一章固体结构PPT

§1.1 固体中原子（离子）排列的完整性
• 自然界中的固体物质一般可分为晶态固体（晶体）和非晶 态固体（非晶体）两类。晶体的内部结构至少在纳米量级 的范围内是有序排列的，这叫做长程有序。非晶体又叫做 过冷液体，它们在凝固过程中不发生有序化（结晶），非 晶体中原子与原子之间的排列是无规的。晶体具有一些非 晶体所没有的性质，如锐熔性、解理性、各向异性等
基元是由相距的两个原子组成。初基原胞 和晶胞相同，如图中粗线所示。原胞的底 边长，高为，与的夹角为120º，垂直和构 成的平面。由于每个原子有12个与之等距 离的最近邻原子，故密排六方结构的配位 数为12。
(a)六方密积结构
(b)两个六方布喇菲晶格的嵌套
图1.1-5 密排六方的晶体结构
• （3）金刚石结构和闪锌矿结构 金刚 石虽然是由一种原子构成，但它的晶格 却是一个复式格子。金刚石结构的布喇 菲点阵是面心立方，如图1.1-6(a)所示。 它的每个基元包含两个碳原子，其中一 个碳原子与晶格中所有与其等价的碳原 子一起形成一个面心立方晶格，另一个 碳原子也与晶格中所有与其等价者一起 形成一个面心立方晶格。整个晶格可以 看成是这两个面心立方晶格沿晶胞的体 对角线位移了体对角线的距离套构而成， 如图1.1-6(b)所示。每个基元中的两个 碳原子分别位于（0,0,0）和 （1/4,1/4,1/4） 处。金刚石结构的每个 晶胞含有4个基元，每个原子有4个最 近邻和12个次近邻，每个碳原子在最 近邻的4个碳原子组成的正四面体的中 心，所以金刚石结构的配位数是4。具 有金刚石结构的还有硅和锗等，它们也 是复式格子。

a3

a i
2
a i
2
a - i
2
j k j k j k

固体结构--晶体学基础1

固体结构--晶体学基础1

晶向的矢量表示：OP = ua+vb+wc
（1） 坐标法标定晶向指数 确定立方晶系(cubic crystal systems)晶
向指数［ｕｖｗ]的步骤如下：
(1) 设定坐标系： (2) 求坐标：过坐标原点，作直线与待求晶向 平行;在该直线上任取一点，并确定该点的坐 标（x，y，z）. (3)化整数：将此值化成最小整数u，v，w
• 晶体与非晶体的区别： １.原子规则排列：晶体中原子（分子或离子）在三维空间
呈周期性重复规则排列，存在长程有序，而非晶体的原子无 规则排列的。
２.是否有固定熔点：晶体具有固定的熔点，非晶体无固定 的熔点，液固转变是在一定温度范围内进行。
3.各向异(同)性：晶体具有各向异性（anisotropy），非晶 体为各向同性。 • 绝大部分陶瓷、少数高分子材料、金属及合金是晶体；多 数高分子材料、玻璃及结构复杂材料是非晶体。 注意： • 1. 实际金属为多晶体，伪各向同性; • 2. 晶体、非晶体间可相互转化。晶体在一定条件下可以转 化为晶体
第二章 固体结构
[110]
Z
[112]
[111] [110]
(221)
[221]
Y
X[100]
z [001]
第二章 固体结构
z [001]
z [001]
y [010]
y [010]
y [010]
x [100]
1 1/, 1/1, 1/ (010)
x [100]
1 1/, 1/ , 1/1 (001)
金属
Cu Al Ag α-Fe Au
第二章 固体结构
单晶体的异向性
最大弹性模量 (MPa)
190000

固体的结构与性质PPT课件

固体的结构与性质PPT课件

AB型离子晶体离子半径比与晶体构型的对应关系
半径比（r+/r-) 阳离子配位数 阴离子多面体 构型
0.225~0.414
4
0.414 ~0.732
6
0.732~1.000
8
正四面体 正八面体 立方体
ZnS型 NaCl型 CsCl型
配位数与离子半径比值的对应关系，称 为离子半径比定则。
例如 NaCl r+/ r-=0.95/1.81=0.53 配位数为6， 属NaCl 型
2. 离子半径 (radius) ◆严格讲，离子半径无法确定（电子云无
பைடு நூலகம்
明确边界）
◆核间距（nuclear separation）
◆关键是如何分割（X射线衍射法）
核间距为d=R++R-
r+ r-
•
•
◆ Goldschmidt 离子半径数据 Pauling 离子半径数据
3、离子半径比定则
Cl- Na+ ClCl Na+ - Na+ Cl- Na+ Cl-
二氧化碳晶体结构 示意 （一个CO2周围有12 个CO2）
7.4 金属晶体 7.4.1 金属晶体的内部结构
金属单质晶体中，金属原子采取尽可能紧密堆积方 式，所以一般金属密度较大 每个原子被较多的相同原子包围，一般配位数较大
等径圆球的三种密堆积基本构型
面心立方密堆积
A B C A
配位数=12
六方密堆积 体心立方密堆积
能带
半满
满 电子充填情况
导带 能 禁带 量 满带
导带：未充满电子的能带
如 Li 1s22s1 2s分子轨道能带
有空的分子轨道存在，在这种能带的电子， 只要吸收微小的能量，就能跃迁到带内能 量稍高的空轨道上运动，从而使金属具有 导电、导热作用。

无机化学固体结构

无机化学固体结构
差别较大 一般较硬 有延展性
良导体
不溶性
金属或合金
11.2 金属键理论与金属晶体
金属晶体的密堆积结构 金属键理论
无机化学
一、 金属晶体的密堆积结构
金属晶体常见的密堆积方式有三种：
面心立方最密堆积、六方最密堆积和 体心立方密堆积。其中体心立方不是最密 堆积，其堆积系数要小于前两种最密堆积 的堆积系数。两种最密堆积结构都是在密 堆积层的基础上构成的。
R0 —— 正负离子半径之和,单位为pm； n ——玻恩指数,由离子的电子构型决定
无机化学
（1）对于晶体构型相同的离子晶体：离子所带电荷数越 高、核间距越短，晶格能越大，晶体越稳定。
第11章 固体结构
11.1 晶体结构 11.2 金属键理论与金属晶体 11.3 离子键理论与离子晶体 11.4 分子间作用力与分子晶体 11.5 原子晶体与混合型晶体
无机化学
11.1 晶体结构
一、 晶体的结构特征
无机化学
晶体石英和非晶体玻璃体的结构
二、晶体的特点
规则的几何外形. 固定的熔点. 晶体性质各向异性. 晶体具有特定的对称性.
无机化学
11.3 离子键理论与离子键晶体
离子键理论 典型离子晶体构型 离子晶体的半径比规则 离子键强度与离子晶体的晶格能 离子极化与键型变异
无机化学
一、离子键理论
1. 离子键能量曲线
无机化学
离子键的特点 没有方向性 没有饱和性
无机化学
单键离子性的百分数与电负性差值
无机化学
二、典型离子晶体构型
无机化学
金属的面心立方最密堆积
（钙、锶、铅、银、金、铜、铝、镍）
配位数:１２ 堆积系数： 0.7405
无机化学

无机化学物质结构课件

无机化学物质结构课件

H2分子的形成
两原子间通过共用电子对相连形成分子，电子定域于两原 子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性），这 就是价键理论的基础. 因此，共价键的形成条件为： ① 键合双方各提供自旋方向相反的未 成对电子（想一想自旋方向相同呢？） ② 键合双方原子轨道应尽可能最大程 ◆ 能量最低原理 度地重叠
9.3.3 异核双原子分子
价键理论的局限性
不能解释有的分子的结构和性质 如 O2 O O
2s 2s 2p
2p
¨ ¨ ¨ ¨ O‫׃׃‬O O=O ¨ ¨ ¨ ¨
根据价键理论，氧分子中有一个键和一个 键，其电子全部成对。 但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对 的电子，自旋平行，表现出顺磁性。
价键理论的局限性
杂化轨道理论的要点 有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道 。 y
y
+ x= _ + x+ + x= 杂化轨道理论的要点
y
_
y
_
y
+
+ x
+ x+
_
y
y
+ x
y
+ _
y
+ _ _x
x
← +
y
=
+
y
+ x+
_ x
=
+
+
=
+
_x
杂化轨道理论的要点 有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道 。
例
N2
化学键示意图
价键结构式 · · :N—N: · · 分子结构式
π
z
π
y
N
σx

无机化学——固体结构与性质

晶胞每个离子被6个相反电荷的离子以最短的距离包围着（上下、左右、前后形成八面体结 构），所以正负离子的配位数均为6。（晶胞内含Na+离子、Cl-离子各？个）
Na+
Cl-
Cl-
Cs+
Zn2+ S2-
2、CsCl型（素晶胞）
晶系—立方体 晶格—简单立方
组成晶体的质点分布在正立方体的八个顶点和中心上，每个离子被8个相反电荷的离子 以最短的距离包围着，所以正负离子的配位数均为8。（晶胞含Cs+、Cl-各一个）
第六章 固体结构与性质
本章内容
第一节、晶体及其内部结构 第二节、离子晶体及其性质 第三节、原子晶体和分子晶体 第四节、金属晶体 第五节、混合型晶体就晶体的缺陷 第六节、离子极化对物质性质的影响
固体-自然界的矿石
Atomic structure：主要讨论原子核外电子的排布规律及性质
Molecular structure：主要讨论分子内原子间的结合力及空间排布规律
态组分离子所需吸收的能量，称为离子晶体的晶格能(U)。如：
NaCl(s) = Na+(g)+Cl-(g),U=786kJ/mol。
2、晶格能的计算： （1）玻恩哈伯循环
UHf HSfVS12VD12I
D
E
I
U
E
U NaCl 788 .1kJ / mol
3、晶格能的应用
U大，mp、bp高，硬度大。如CaO<MgO；NaF>NaI……
第四节、金属晶体
一、金属晶格
1、金属有许多共性：金属光泽、延展性、良好的导热导电 性能。都源于金属晶体的结构。常有以下三种密堆积方式。
体心立方密堆积
面心立方密堆积

无机化学固体结构95页PPT

心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
无机化学固体结构
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
Thank you

固体结构全部优秀PPT


45°
65.1°
82.8
37
晶体的对称性
38
2.2金属的晶体结构
重点与难点：
1.三种典型金属晶体结构的晶体学特点；
2.晶体中的原子堆垛方式和间隙。
39
一、三种典型的金属晶体结构
最常见金属晶体结构
面心立方晶体结构
面心立方
A1或fcc（face-centred cubic lattice）
体心立方
20
原子是实在物体
21
晶向指数的求法及标定
第一种求法：
1） 确定坐标系
2） 过坐标原点，作直线与待求晶向平行；
3） 在该直线上任取一点，并确定该点的坐标（x，y，z）
4） 将此值化成最小整数u，v，w并加以方括号[u v w]即
是。
z
[101]
y
视频
o
x <100>晶向族
22
2.晶面指数（ Miller Indices of Crystallographic Planes ）
晶面指数为（233）
24
晶面指数不仅仅代表一个面，而是代表着一组相互平
行的晶面。
这两个面晶面指数相同吗？
晶面族：
晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，
只是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，
以{hkl}表示。
它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。
对称性越高，所包括的晶面数越多！
固体结构全部
第二章 固体结构
气态（gas state）
物质（substance）
液态（liquid state）
晶体（crystal）
固态（solid state）

第三章 固体无机化学


1:1 1:1
CN=6 CN=8
（二）实际晶体结构
1.层状结构 有共价键性的离子晶体 CdI2
2.复合氧化 物的结构 ABO3钙钛 矿型

晶型转变：
立方晶系→六方晶系→熔态
1460℃ 1612℃
120℃
四方晶系→正交晶系→三方晶系 5℃ -80 ℃ 铁电体
满足下面条件的化合物都具有钙钛矿型结构
三、固溶体的研究方 法 1. X射线粉末衍射— —卫格定律
2. 密度测量 3. 热活性和DTA 组 成改变，相变温度改 变。
第五节
固体物质的表征方法
X-Ray射线衍射法
Inorganic Chemistry 2010, 49, 10882-10893 Binary Boron-Rich Borides of Magnesium: Single-Crystal Investigations and Properties of MgB7 and the New Boride Mg∼5B44
第二节 固体的结构
一、固体的分类 非晶态物质 晶态物质 玻璃 二、非晶态物质 超微粒子（纳米粒子） 复合材料 非晶态物质的特点： 不呈现宏观多面体外形，各向同性，原 子在微观空间里无平移周期性，X射线图谱只 表现漫射峰。
二、非晶态物质——玻璃 玻璃是经高温熔融、冷却、固化而形成 的非结晶状态的固态无机物. 硅酸盐玻璃：石英玻璃——光导纤维 钠钙玻璃, 硼玻璃 铅玻璃 硼酸盐玻璃 磷酸盐玻璃 稀土磷酸盐玻璃 氟化物玻璃 其它玻璃：硒化物、硫化物玻璃，铝 酸盐玻璃
第三章 固体无机化学 绪言 固体的结构 固体的性质 固体的制备
第一节 绪言
固体无机化学的定义 固体无机化学的任务 固体无机化学的研究热点
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无机化学课件10-固体结构
晶胞的内容包括粒子的种类，数目及它在 晶胞中的相对位置。
按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。
晶系 立方晶系 三方晶系 四方晶系 六方晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
边长
a=b=c a=b=c a = b≠c a = b≠c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
夹角
α=β=γ= 900 α=β=γ≠900 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ= 1200 α=β=γ= 900 α=γ= 900, β≠ 900 α≠β≠γ≠ 900
4
0.414 → 0.732
6
0.732 → 1.00
8
半径比规则 无机化学课件10-固体结构
构型 ZnS 型 NaCl 型 CsCl 型
10.3.2 晶格能
定义：在标准状态下，按下列化学反
应计量式使离子晶体变为气体正离子和气
态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用
U 表示。 MaXb(s)
例如：NaCl(s)
aMb+(g) + bXa-(g) △rHm Na+ (g) + Cl- (g)
△ rHm78k6Jmo-1l U 78k6Jmo-1l
无机化学课件10-固体结构
1.Born-Haber循环
K(s) +
1 2
Br
2
(l)
气化热 △ rHm,3
升
1
华 焓
△
rHm,1 1
2
2
键能
Br2 (g)
△ rHm,4
Na： 12114个 Cl： 81614个
4
82
无机化学课件10-固体结构
CsCl型
晶格： 简单立方
配位比： 8:8
( 红球－Cs+ ,
绿球－Cl-)
晶胞中离子的个数：
Cs：1个 Cl -：81
1个
8
无机化学课件10-固体结构
ZnS型(立方型)
晶格：面心立方
配位比：4:4
(灰球－Zn2+ , 黄球－S2-)
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论
1. 晶体结构的特征 晶体是由原子、离子或分子在空间按一
定规律周期性地重复排列构成的固体。 特征：(1) 晶体具有规则的多面体外形；
(2) 晶体呈各向异性； (3) 晶体具有固定的熔点。
无机化学课件10-固体结构
2. 晶格理论的基本概念 晶格(点阵)是晶体
的数学抽象。
无机化学课件10-固体结构
3.体心立方堆积：bcc
配位数：8 空间占有率：68.02%
无机化学课件10-固体结构
金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种： 六方密堆积(Hexgonal close Packing)； 面心立方密堆积(Face-centred Cubic close
Packing)； 体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。
△fHm
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
KBr(s)
U △ rHm,6
Br (g) +
K + (g)
无机化学课件10-固体结构
△fHm= △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6
△ rHm,1=89.2kJ·mol-1 △ rHm,2=418.8kJ·mol-1 △ rHm,3=15.5kJ·mol-1 △ rHm,4 =96.5kJ·mol-1 △ rHm,5=-324.7kJ·mol-1 △fHm =-393.8kJ·mol-1
第十章 固体结构
§10.1 晶体结构和类型 §10.2 §10.3 §10.4 分子晶体 §10.5 层状晶体
无机化学课件10-固体结构
§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 10.1.2 晶体缺陷 10.1.3 非晶体 准晶体 10.1.4 晶体类型
无机化学课件10-固体结构
属键结合而成的。金属键没有方向性，金 属晶体内原子以配位数高为特征。 金属晶体的结构：等径球的密堆积。
无机化学课件10-固体结构
1.六方密堆积：hcp
第三层与第一层对齐，产生ABAB…方式。 配位数：12, 空间占有率：74.05%
无机化学课件10-固体结构
2.面心立方密堆积：fcc
第三层与第一层有错位，以ABCABC…方式 排列。配位数：12, 空间占有率：74.05%
无机化学课件10-固体结构
10.3.1 离子晶体的结构
阴离子：大球，密堆积，形成空隙。 阳离子：小球，填充空隙。
• 阴阳离子相互接触稳定； • 配位数大，稳定。
无机化学课件10-固体结构
三种典型的AB型离子晶体 NaCl型 晶格：面心立方 配位比：6:6 晶胞中离子的个数：
(灰球－Na+ ,
绿球O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4·5H2O
按带心型式分类，将七大晶系分为14种 型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心 立方和面心立方三种型式。
无机化学课件10-固体结构
10.1.4 晶体类型
晶体的分类
组成 粒子
粒子间 作用力
物理性质
熔沸点
硬度
熔融导 电性
无机化学课件10-固体结构
密堆积层间的两类空隙 • 四面体空隙：
无机化学课件10-固体结构
一层的
三个球与上 或下层密堆 积的球间的 空隙。
• 八面体空隙：
无机化学课件10-固体结构
一层的
三个球与错 位排列的另 一层三个球 间的空隙。
§10.3 离子晶体
10.3.1 离子晶体的结构 10.3.2 晶格能 10.3.3 离子极化
晶胞中离子的个数： Zn2：4个
S2-： 61814个
无机化学课件10-固体结构
28
离子半径与配位数
NaCl晶体中一层横截面： (4r)22(2r2r)2
令r 1
r/r 0.414
NaCl晶体
无机化学课件10-固体结构
r/r 0.414理想的稳定结构(NaCl)
r / r
配位数
0.225 → 0.414
例
金属晶体
原子 离子
金属键
高低
大小
好
Cr, K
原子晶体 原子 共价键 高
大
差 SiO 2
离子晶体 离子 离子键 高
大
好 NaCl
分子晶体
分子
分子间 力
低
小
差 干冰
无机化学课件10-固体结构
§10.2 金属晶体
10.2.1 金属晶体的结构 10.2.2 金属键理论
无机化学课件10-固体结构
10.2.1 金属晶体的结构 金属晶体是金属原子或离子彼此靠金
由晶胞参数a，b，c，
α，β，γ表示， a，b，c 为六面体边长， α，β，
γ 分别是bc ， ca , ab 所 组成的夹角。
无机化学课件10-固体结构
晶胞
晶胞——晶格中，能表现其结构一切特征 的最小部分 Cl- Na+ ClCl Na+ - Na+ Cl- Na+ Cl-
Cl-
Na+
黑色球组成的为 该晶体的晶胞