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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

无机化学固体结构

无机化学固体结构

无机化学
(3) 18e构型 构型 Cu+ Zn2+ 1s22s22p63s23p63d10 1s22s22p63s23p63d10
(4) (18+2)e构型 次外层为 ，最外层为 构型(次外层为 构型 次外层为18e，最外层为2e) Sn2+ 50 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2
无机化学
晶系 立方 四方 正交 六方 三方 单斜 三斜 a= b=c a= b≠ c a≠ b≠c a = b ≠c a=b=c a≠ b≠c a≠ b≠c
晶
胞
实
例
α = β = γ = 90° α = β = γ = 90° α = β = γ = 90° α = β = 90°γ =120°
NaCl，CaF2，ZnS SiO2，MgF2，NiSO4 K2SO4，BaCO3，HgCl SiO2，AgI，CuS
α = β = γ < 120°(≠ 90°) Al2O3，CaCO3(方解石) α = γ = 90°β ≠ 90° α ≠ β ≠ γ ≠90° KClO3，K3[Fe(CN)6]， Na2B4O7 CuSO4·5H2O，K2Cr2O7
无机化学
晶体类型 结点上的粒子
离子晶 体
原子晶 体
分子晶体 极性 分子
无机化学
二、典型离子晶体构型
NaCl型离子晶体 型离子晶体
无机化学
CsCl型离子晶体 型离子晶体
无机化学
立方ZnS型离子晶体 立方 型离子晶体
无机化学
三、离子晶体的半径比规则
P267离子晶体半径比与配位数的关系 离子晶体半径比与配位数的关系
无机化学
四、离子键强度与离子晶体的晶格能

无机化学——固体的结构和性质

无机化学——固体的结构和性质
的能量叫离子晶体的晶格能。如 K+(g)+Br-(g)= KBr(s)
2、计算方法
（1）由玻恩哈伯循环计算
H
f
S
V
1 2
DI
E U
U NaCl
788.1kJ / mol
U
H
f
S
V
1 2
D
I
E
Calculate of lattice energy(晶格能的计算) （2）由玻恩-兰德公式计算
U 138480 AZZ (1 1 )
离子 Bi3+ Ti2+ Ti4+ Cr3+ Mn2+ O2S2FClBrI-
半径/pm 120 90 68 69 80 140 184 136 181 195 216
晶格能示例 例1：应用下列数据(kJ·mol-1)，计算AlF3(s)的晶格能U
2Al(s)+3F2(g)→2AlF3(s) △rH3=-3020 Al(s)→Al(g) △rH1=326 Al(g)→Al3++3e-△rH2=5139.1 F2(g)→2F(g) △rH4=158.2 F(g)+e-→F-(g) △rH5=-327.9
r r
n
A-马德隆常数：ACsCl型=1.763， ANaCl型=1.748， AZnS型=1.638 Z+，Z- 正负离子电荷， r+，r-：正负离子半径 n 玻恩指数, 与电子层结构有关。
He Ne Ar Kr Xe n 5 7 9 10 12
例NaCl :U 1384901.74811 (1 1) 767.5kJ / mol
玻璃体是典型的非晶态物质(或无定形体),可分为如下四类: 氧化物玻璃体,金属玻璃,非晶半导体，高分子化合物

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——固体结构与性质

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

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）

大一无机化学课件第十章固体结构(1)

18电子构型或18+2电子构型＞不饱和电子 构型＞8电子构型； 3、在电子构型相似，电荷 相等时，半径小的 离子有较强的极化作用。
Mg 2+＞Ca2+ ＞Sr 2+＞Ba 2+
离子的变形性
1、离子的半径越大，其变形性越大； 2、具有相同电子构型的离子，随着正电荷的 减小或负电荷的增加，变形性增大：
金属键的自由电子模型
金属元素的价电子不是固定于某个金属原子 或离子间，它是公共化的，可以在整个金属晶 格的范围内自由运动，称为自由电子。由于自 由电子的运动，把金属原子或离子联系起来形 成的化学键称为金属键。
金属键可以看成是由许多原子或离子共用许 多电子的一种特殊形式的少电子多中心的共价 键，这种共价键没有饱和性和方向性。
P型半导体
Si Si Si Si
Si Si
+ B
Si
空带
受主能级
满带
在p型半导体中 空穴……多数载流子
电子……少数载流子
Eg Ea
金属晶体的结构
金属原子只有少数的价电子能用于成键，这 样少的价电子不足以使金属晶体中原子间形成 正规的共价键或离子键，因此金属在形成晶体 时，倾向于组成极为紧密的结构，使每个原子 拥有尽可能多的相邻原子。
（2）形成多原子离域键时，n个原子轨道线 性组合得到n个分子轨道，每个分子轨道可容 纳2个电子，共可容纳2n个电子。n的数值越 大，分子轨道的能量间隔越小。
（3）根据原子轨道能级不同，金属晶体中可 以形成若干个不同的能带。
3s*
Na2 有分子轨道 3s
3s 3s
3s*
也可以写成
3s 3s
3s
Na 的 n 个 3s 轨道，形成 n个 Na 金属的

大学本科无机化学 第十章 固体结构


α
（8 e ）（9~17e ）（18 e ）（18+2 e ） 大 小
−
−
−
−
影响离子极化力f 影响离子极化力f 的相关因素
① Z高， +小，f 大 R ② Z相同， +相近，与电子构型有关。 Z R （8 e ）（9~17 e ）（18 e ）（18+2 e ） 大 f 小
− − − −
离子间的极化作用
能带理论 能带理论把金属晶体看成为一个大分子。 这个分子由晶体中所有原子组合而成。以Li 这个分子由晶体中所有原子组合而成。以Li 为例，Li原子有1s，2s两个轨道，两个Li原 为例，Li原子有1s，2s两个轨道，两个Li原 子有2 1s， 子有2个1s，2个2s轨道。按MO法，两个原子 2s轨道。按MO法，两个原子 相互作用时原子原子轨道重叠，形成成键轨 道和反键轨道，这样由原来的原子能量状态 变成分子能量状态。晶体中包含原子数愈多， 分子状态也愈多。分子轨道如此之多，分子 轨道之间的能级差就很小，可看作连成一片 成为能带。能带可看成是延伸到整个晶体的 分子轨道。
NH3
BF3 CH4 CO2
分子的极化率
极化：正负电荷中心分化的过程。 规律：分子越大，极化率越大，分子易变形。
10.4.2 分子间的吸引作用
色散作用 诱导作用 取向作用
色散作用
色散作用：由于瞬时偶极而产生的分子间 相互作用。
诱导作用
诱导作用：由于诱导偶极而产生的分子间 相互作用。
取向作用
简单立方
体心立方
面心立方
简单四方
体心四方
简单三斜
简单六方
简单菱形
简单正交
底心正交
体心正交
简单单斜
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排列。配位数：12, 空间占有率：74.05%
整理ppt
11
3.体心立方堆积：bcc
配位数：8
空间占有率：68.02%
整理ppt
12
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
△ rHm78k6Jmo-1l
U 78k6Jmo-1l
整理ppt
23
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
△fHm
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
KBr(s)
U △ rHm,6
(灰球－Na+ ,
绿球－Cl-)
Na： 12114个 Cl： 81614个
4
82
整理ppt
18
CsCl型
晶格：
简单立方
配位比： 8:8
( 红球－Cs+ ,
绿球－Cl-)
Cs：1个
晶胞中离子的个数： Cl-：811个 8
整理ppt
19
ZnS型(立方型)
晶格：面心立方
配位比：4:4
(灰球－Zn2+ , 黄球－S2-)
上述数据代入上式求得：
△ rHm,6=-689.1kJ·mol-1
则：U =689.1kJ·mol-1
Packing)； 体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。
整理ppt
13
密堆积层间的两类空隙 • 四面体空隙：
一层的
三个球与上
或下层密堆
积的球间的
空隙。
整理ppt
14
• 八面体空隙：
一层的 三个球与错 位排列的另 一层三个球 间的空隙。
整理ppt
15
§10.3 离子晶体
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
整理ppt
7
§10.2 金属晶体
10.2.1 金属晶体的结构 10.2.2 金属键理论
整理ppt
8
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
第十章 固体结构
§10.1 晶体结构和类型 §10.2 金属晶体 §10.3 离子晶体 §10.4 分子晶体 §10.5 层状晶体
整理ppt
1
§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
整理ppt
2
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。
整理ppt
3
2. 晶格理论的基本概念
晶格(点阵)是晶体 的数学抽象。
由晶胞参数a，b，c，
α，β，γ表示， a，b，c 为六面体边长， α，β，
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。
整理ppt
9
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%
整理ppt
10
2.面心立方密堆积：fcc
第三层与第一层有错位，以ABCABC…方式
Br (g) +
K + (g)
整理ppt
24
△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
10.3.1 离子晶体的结构 10.3.2 晶格能 10.3.3 离子极化
整理ppt
16
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。
整理ppt
17
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：
晶胞中离子的个数： Zn2：4个
S2-： 61814个
整理ppt
28 20
离子半径与配位数
NaCl晶体中一层横截面： (4r)2r2r)2
令r 1
r/r 0.414
NaCl晶体
整理ppt
21
r/r 0.414理想的稳定结构(NaCl)
r / r 0.225 → 0.414 0.414 → 0.732 0.732 → 1.00
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
配位数 4 6 8
构型 ZnS 型 NaCl 型 CsCl 型
半径比规则
整理ppt
22
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)
晶体实例
NaCl Al2O3 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。
整理ppt
6
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
例
金属晶体
γ 分别是bc ， ca , ab 所 组成的夹角。
整理ppt
4
晶胞
晶胞——晶格中，能表现其结构一切特征
的最小部分
Cl- Na+ Cl-
Cl Na+ - Na+ Cl- Na+ Cl-
Cl-
Na+
黑色球组成的为
该晶体的晶胞
整理ppt
5
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。