无机物质与固体结构

第 2 章结晶结构一、名词解释1．晶体：晶体是内部质点在三维空间内周期性重复排列，具有格子构造的固体2．空间点阵与晶胞：空间点阵是几何点在三维空间内周期性的重复排列晶胞：反应晶体周期性和对称性的最小单元3．配位数与配位多面体：化合物中中心原子周围的配位原子个数成配位关系的原子或离子连线所构成的几何多面体4．离子极化：在离子化合物中，正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象5．同质多晶与类质同晶：同一物质在不同的热力学条件下具有不同的晶体结构化学成分相类似物质的在相同的热力学条件下具有相同的晶体结构6．正尖晶石与反尖晶石：正尖晶石是指2价阳离子全部填充于四面体空隙中，3价阳离子全部填充于八面体空隙中。

反尖晶石是指2价阳离子全部填充于八面体空隙中，3价阳离子一半填充于八面体空隙中，一半填充于四面体空隙。

二、填空与选择1．晶体的基本性质有五种：对称性，异相性，均一性，自限性和稳定性（最小内能性）。

2．空间点阵是由 C 在空间作有规律的重复排列。

（ A 原子 B离子 C几何点 D分子）3．在等大球体的最紧密堆积中有面心立方密堆积和六方密堆积二种排列方式，前者的堆积方式是以（111）面进行堆积，后者的堆积方式是以（001）面进行堆积。

4．如晶体按立方紧密堆积，单位晶胞中原子的个数为 4 ，八面体空隙数为 4 ，四面体空隙数为 8 ；如按六方紧密堆积，单位晶胞中原子的个数为 6 ，八面体空隙数为6 ，四面体空隙数为 12 ；如按体心立方近似密堆积，单位晶胞中原子的个数为 2 ，八面体空隙数为 12 ，四面体空隙数为 6 。

5．等径球体最紧密堆积的空隙有两种：四面体空隙和八面体空隙。

一个球的周围有 8个四面体空隙、 6 个八面体空隙；n个等径球体做最紧密堆积时可形成 2n 个四面体空隙、 n 个八面体空隙。

不等径球体进行堆积时，大球做最紧密堆积或近似密堆积，小球填充于空隙中。

6．在离子晶体中，配置于正离子周围的负离子数（即负离子配位数），决定于正、负离子半径比（r ＋/r －）。

2018年11月无机化学及固体无机化学物的应用发展李丽（山西工程技术学院，山西阳泉045000）摘要：无机化学及固体无机化学物的应用和发展在化学的研究过程中占据着重要的地位，是推动化学发展的关键因素。

无机化学以及固体无机化学物的基于原始的发展基础上，又开始和各类学科相互结合。

关键词：无机化学；固体无机化学；应用；发展本文将结合实际情况来分析无机化学的热点研究项目，以及配位化学和固体化学、生物无机化学的研究意以。

除此之外，文章还会对固体无机化学化合物的制备和应用进行总结和盘点，也会从纳米合成新技术以及绿色化学的应用两方面来分析无机化学技术的发展现状。

1浅析无机化学的研究热点1.1配位化学配位化学是研究金属原子或离子与其他无机或者有机离子、分子相互反应形成配位化合物的特点以及他们成键、结构、反应以及制备的一种化学分支。

而配位化合物中最明显的结构特点就是中心原子和配位体之间可以进行配位结合，价键理论以及分子轨道理论能够更加直观的解释这种现象出现的原因。

[1]1.2固体化学固体化学也是一门研究固体物质制备、组成。

性质以及结构的化学科目，固体化学虽然很早之前就已经出现在大众的视野之中，但是由于当时所在年代科学技术的匮乏，而直接导致固体化学的发展不前。

固体化学还是一门涉及到物理、材料工程、计算机工程等学科的综合性学科，主要研究固体中缺陷平衡、扩散以及化学反应三部分内容。

1.3生物无机化学生物无机化学的主要研究对象是生物体内的金属元素和少量非金属元素以及化合物。

生物无机化学的出现能够帮助我们更加的清楚、全面的了解到人体的构造和各种人体机能的实现原理，在探索生物无机化学的过程中也帮助我们找到解决生理疾病的药物和有效治疗方法，为了达到实验的研究目的，经常会选择模拟人体内环境的方法。

2固体无机化合物的制备和应用2.1光学材料的研究光学材料是我们生活中经常会见到的一种固体无机化合物，光学材料被广泛的应用在我们的生活之中，比如构成电视的屏幕、电脑的显示器、显微镜和望远镜等光学仪器的关键组成部分就是固体无机化学中所研究的光学材料。

无机化学是研究无机物质（不含碳氢键的化合物）的性质、组成、结构和反应的化学科学分支。

它主要涉及无机元素、无机化合物以及它们之间的相互作用。

无机化学研究的对象包括金属、非金属元素及其化合物，如金属氧化物、盐类、酸、碱等。

与有机化学不同，无机化学研究的化合物通常不含碳元素，而无机化合物的结构和性质主要由金属离子、阴离子和配位基团的排列方式决定。

无机化学主要关注以下方面：
1. 化学元素：研究元素的周期性表现、原子结构、电子配置以及元素之间的相互作用。

2. 化合物的制备和性质：研究无机化合物的合成方法、晶体结构、物理性质和化学性质。

3. 配位化学：研究金属离子和配位基团之间的配位键和配位化合物的结构与性质。

4. 离子反应和溶液化学：研究溶液中的离子反应、溶解度、酸碱中和等相关性质。

5. 固体化学：研究固体材料的结构、晶体缺陷、电导性等方面的性质。

无机化学在许多领域都有应用，如材料科学、能源储存、环境保护、
医药化学等。

通过对无机化学的研究，人们可以了解和掌握无机物质的特性，并应用于实际生活和工业生产中。

第一章绪论1、固体化学的研究内容是什么？基本内容包括：固体物质的合成，固体的组成和结构，固相中的化学反应，固体中的缺陷，固体表面化学，固体的性质与新材料等。

固体化学主要是研究固体物质（包括材料）的合成、反应、组成和性能及相关现象、规律和原因的科学。

固体化学的研究内容十分广泛。

它与固体物理及其他许多学科相互交叉渗透，因此很难给出明确的，全面的研究范围。

它着重于研究固态物质（包括单晶、多晶、玻璃、陶瓷、薄膜、超微粒子等）的合成、反应、组成、结构和各种宏观和微观性质。

2、假如你是从事无机材料方面的研究者，你的研究成果可以在哪些国内外期刊上投稿，试列举出其中的20种期刊。

《中国稀土学报》《功能材料》《无机材料学报》《无机化学学报》《人工晶体学学报》《硅酸盐通报》《材料科学与工艺》《SCI》《材料科学技术学报（英文版）》《材料工程》《材料导报》《纳米科技》《Chemistry of Materials》《Crystal Growth & Design》《Inorganic Chemistry》《ACS Nano》《NANO letter》《Solar energy materials and solar cells》《Rare Earth Bulletin 》《Journal of Applied Crystallography 》《Journal of the Energy Institute 》《半导体学报》《玻璃与搪瓷》《无机硅化合物》《材料研究学报》；（10）《crystal growth and disign》；（11）《internatianal journal of inorganic materials》;（12）《inorganic materials 》；（13）《crystal research and techonolgy》；（14）；《journal of crystal growth 》；（15）《inorganic chemistry》；（16）《advanced founctional materials》；（17）《chemistry of materials》；（18）《japanese new materials》；（19）《journal of materials chemistry》；（20）《advanced materials》。

自然固体是指自然界中存在的固体物质，它们可以根据其结构和成分被分为几个不同的类别。

以下是一些主要的自然固体类别：
1. 晶体固体：这类固体具有有序排列的原子、分子或离子结构。

晶体固体的特点是有明确的晶体面和晶体轴，它们的光学性质在不同方向上可能会有差异（各向异性）。

根据晶体结构的不同，晶体固体可以进一步分为：
原子晶体：如金刚石、硅晶。

离子晶体：如食盐（氯化钠）、石英。

金属晶体：如金、铜、铁。

分子晶体：如冰、石蜡、硫磺。

2. 非晶体固体：也称为无定形体，它们的结构没有长程有序性，没有明确的晶体面和晶体轴。

非晶体固体的特点是对称性高，光学性质各向同性。

如玻璃、橡胶、沥青等。

3. 多晶体固体：由许多小晶体组成的固体，这些小晶体被称为晶粒。

多晶体固体通常具有各向同性的光学性质。

大部分金属和合金都属于多晶体固体。

4. 混合晶体：由两种或两种以上的不同晶体组成的固体。

例如，一些矿物质可能是由多种不同的矿物晶体组成的。

5. 有机固体：由有机分子组成的固体，如聚合物、生物大分子（如蛋白质和核酸）等。

6. 矿物质：自然界中存在的无机固体，它们是地壳和生物体内的重要组成部分，具有各种不同的晶体结构和化学成分。

自然固体是材料科学、地质学、物理学等领域研究的重要对象，它们的性质和应用范围非常广泛，包括建筑材料、金属合金、半导体、生物材料等。

第一章固体结构1、结合键离子键：正负离子间的库仑力—键合很强，无方向性。

一次键共价键：核间库仑力—方向性，饱和性。

金属键：正离子与自由电子间库仑力—无方向性，无饱和性。

氢键：氢原子核与极性分子间的库仑引力—方向性，饱和性。

二次键结合键范德瓦尔斯键：原子瞬时电偶极矩的感应作用—无方向性。

确定键类型因素：电负性，电负差值。

离子键：硬度大，强度大，脆性大不同键的性能共价键：硬度大，强度大，脆性大金属键：塑韧性好，强韧性高，导电导热性好二次键：强硬度低考点1：键的概念【例题1-1-1】（1）金属键：_____ 。

(大连理工大学2011,北京工业大学2016,合工大2013,厦门大学2013)（2）化学键与金属键：_____。

（哈尔滨工程大学2016）（3）辨析金属键与共价键：_____。

(南京航空航天2013)解析：（1）金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合键称为金属键。

（2）化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。

使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。

金属键同上。

（3）异：电子公用范围不同，金属键中电子属所有原子共用，共价键中属若干原子共用。

同：成键方式为电子共用。

【练习题1-1-2】（1）主要化学键：金刚石_____；镍_____；MgO_____；聚乙烯_____；SiO2_____（四川大学2016）（2）什么是金属键?金属为什么具有良好的导电性和导热性?（山东大学2014）（3）下列对金属键描述正确的是（）。

（浙工大2013）A、无方向性和饱和性B、有方向性和饱和性C、有方向性无饱和性D、无方向性有饱和性【练习题1-1-3】简述共价键的特性，并说明多原子分子体系中以杂化轨道形成的共价键与材料晶体结构的关系。

(北京工业大学2013)【练习题1-1-4】（1）共价键的特点是以原子的形式_____，具有_____性和_____性。