晶体化学基本原理ppt课件

沸点/℃
100
H2O
75
50 25 HF
0
-25 -50 -75 -100 -125 -150 CH4 NH3 H2S HCl
H2Te H2Se
AsH3 HBr SbH3 HI
×
GeH4
SnH4PH3SiH Nhomakorabea ××
×
2
3 4 一些氢化物的沸点
5
周期
三、氢键
N、O、F原子与H原子之间的相互作用。
化学键> >氢键>分子间作用力 含有氢键的物质熔化、汽化时需要破坏 氢键和分子间作用力，所以NH3、H2O、
HF在同族氢化物中的熔沸点最高。
H
O
H
H
H
H
O
H 氢键
O
H H H H
O
O
一个水分子与周围的四个水分子共同形成四 个氢键，一个水分子所含有的氢键数为 2 。
氢键能影响
物质的溶解度、熔沸点等性质
为什么冰能浮在水面上？
思考与交流
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过 比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。
由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个 二氧化碳分子。
典型的分子晶体：
非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX 酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2，
P4O6， P4O10 大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体 的熔沸点很高？
二氧化硅晶体结构示意图

多为无色透明，折 射率较高
山东大学材料科学基础
共价键结合，有方 向性和饱和性，键 能约80kJ/mol
Si,InSb, PbTe
金属键结合， 无方向性，配 位数高，键能 约80kJ/mol
Fe,Cu,W
范得华力结合 ，键能低， 约 8-40 kJ /mol
Ar,H2,CO2
熔点高
强度和硬度由中到 高，质地脆
闪锌矿〔立方ZnS〕结构 S
Zn
属于闪锌矿结构的晶体有β-SiC，GaAs，AlP，InSb
山东大学材料科学基础
•
•
•
•
萤石〔CaF2〕型结构
立方晶系Fm3m空间群，
a0=0.545nm， Z=4。 AB2型化合物， rc/ra>0.732〔0.975〕 配位数：8：4
Ca2+作立方紧密堆积，
F-填入全部四面体 空隙中。 注意：所有八面 体空隙都未被占据。
山东大学材料科学基础
钙钛矿〔CaTiO3〕结构
Ti
ABO3型
立方晶系：以
•
一个Ca2+和3个
O2-作面心立方
Ca
密堆积，
Ti4+占1/4八面体C空aT隙iO3。晶胞 配位多面体连接与Ca2+配位数
Ti4+配位数6，rc/ra=0.436(0.414-0.732)
Ca2+配位数12，rc/ra=0.96
O2-配位数6；
取决温度、组成、掺杂等条件，钙钛矿结构呈现立方、
四方、正交等结构形式。
山东大学材料科学基础
许多化学式为ABO3型的化合物，其中A与B两种阳 离子的半径相差颇大时常取钙钛矿型结构。在钙钛矿 结构中实际上并不存在一个密堆积的亚格子，该结构 可以看成是面心立方密堆积的衍生结构。较小的B离 子占据面心立方点阵的八面体格位，其最近邻仅是氧 离子。

球对准1，3，5 位。----密置双层
6
3
6 5 4
3
5
4
A
， B
1
2
1
2
若 对准 2，4，6 位，其情形是一样的吗? 密置双层只有一种
每个球都与周围9个球相切
认真观察两层球形成的空隙种类。
2
A B 1
思考
3. 扩展到三层，有几种排列方式，并寻找 重复性排列的规律。 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围 几个球相接触？ 请同学们通过实验进行探究。
食糖晶 体
（第2课时）
联想· 质疑
•晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的
微粒按一定规律周期性地重复排列。
那么晶体中的微粒是如何排列的？ 如何认识晶体内部微粒排列的规律性？
二、晶体结构的堆积模型
晶体为什么大都服从紧密堆积？
金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，
金属键、离子键、分子间作用力均没有方
向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引
如何排列？ 等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方 式只有一种,即 所有的圆球都在一条直线上排列
思考
2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一 的吗？最紧密堆积有几种排列？ 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围 几个球相接触？ 请同学们通过实验进行探究。
在一个层中，最紧密的堆积方式是:一个球与周围
尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积
的方式降低体系的能量，使晶体变得比较
稳定
1.金属晶体的密堆积结构
-----等径圆球的密堆积
• 由于金属键没有方向性，每个金属原子 中的电子分布基本是球对称的，所以可以 把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三 维空间堆积而成的。
思考

晶体结构 晶胞示意图
CO2晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
二﹑晶胞
1、 晶胞：描述晶体结构的根本单元。 晶胞 “无隙并置〞形成晶体。
2、 晶胞的特点：晶胞通常都是平行六面体。
无隙并置
平行六 面体
CO2晶胞
NaCl晶胞
二﹑晶胞
1、 晶胞：描述晶体结构的根本单元。 晶胞 “无隙并置〞形成晶体。
2、 晶胞的特点：晶胞通常都是平行六面体。
晶胞：平行六面体
8个顶点相同 平行面相同 平行棱相同
三种典型立方晶胞结构
简单立方 体心立方 面心立方
思考：A和B中的晶胞是实线小立方体还是虚线大立方体？
A
B
不是晶胞！！！
晶胞：平行六面体
8个顶点相同 平行面相同 平行棱相同
思考：在金属铜的晶胞中 含有几个铜原子?
3、均摊法计算晶胞所含微粒数
均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个 晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的 份额就是1/x
1: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?
各1/2个
各4个 绿色：8× ½ = 4 或8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色：12× ¼+1=4
课堂练习题
2.钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压器、话筒和扩音器
中都有应用。其晶体
Ti
的结构示意图如右图Hale Waihona Puke O所示。那么它的化学式
为〔D
A.BaTi8O12 B. BaTi4O6
第一节 晶体的常识 〔第二课时 晶胞〕
蜂巢与蜂室
铜晶体 铜晶胞
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与蜂室的关系 比喻。然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是 人为划定的。