第一章结晶学基础ppt课件.ppt

第一章第一章 晶体结构晶体结构1.1.结晶化学基本理论结晶化学基本理论2.2.典型无机化合物晶体结构典型无机化合物晶体结构3.3.硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构4.4.材料的结构演变材料的结构演变1.结晶化学基本理论1）晶体2）键型3）结晶化学定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1）晶体）晶体晶体：内部质点在三维空间成周期性重晶体：内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体的固体为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能掌握有关晶体的几个基本概念掌握有关晶体的几个基本概念 阵点阵点 点阵（空间点阵或晶体点阵）点阵（空间点阵或晶体点阵）晶格晶格 阵胞（晶胞）阵胞（晶胞）晶体结构晶体结构为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能阵点阵点晶格晶格为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正空间格子的标准:1.平行六面体 2.对称性尽可能高 3.含点阵点尽可能少7种形状，14种型式阵胞或晶胞阵胞或晶胞为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v单位阵胞矢量：表示形状与大小的3个矢量a,b,c来描述，其长度即晶胞3个棱边的长度，b与c、c与a及a与b的夹角分别记为,v晶胞参数：6个参数，a、b、c、点阵常数点阵常数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能七个晶系，七个晶系，1414种布拉菲点阵种布拉菲点阵晶系晶系点阵常数点阵常数布拉菲点阵布拉菲点阵立方立方a=b=c，=90简单立方，体心立方，面心立方简单立方，体心立方，面心立方四方四方/正正方方a=bc,=90简单四方，体心四方简单四方，体心四方斜方斜方/正正交交abc,=90 简单正交，底心正交，体心正交简单正交，底心正交，体心正交面心正交面心正交菱方菱方a=b=c,=90简单菱方简单菱方六方六方a1=a2a3c，=90,=120简单六方简单六方单斜单斜abc,=90简单单斜，底心单斜简单单斜，底心单斜三斜三斜abc，简单三斜简单三斜为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v由空间点阵的概念可知，若将组成晶体的由空间点阵的概念可知，若将组成晶体的原子原子(离子、分子等，以下称为结构基元离子、分子等，以下称为结构基元)置于点阵的各个阵点上，还原为晶体结构置于点阵的各个阵点上，还原为晶体结构v晶体结构晶体结构空间点阵空间点阵+结结构基元构基元为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能同一点阵因结构单元不同形成多种晶体结构同一点阵因结构单元不同形成多种晶体结构为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶向指数与晶面指数晶向指数与晶面指数v晶向：晶向：晶体中晶体中由原子组成由原子组成的直线的直线(原子列原子列),),相应于点阵中的阵点列相应于点阵中的阵点列v晶面：晶面：晶体中晶体中由原子组成由原子组成的平面的平面(原子面原子面),),相应于点阵中的阵点面相应于点阵中的阵点面v为了表示晶向和晶面的空间取向为了表示晶向和晶面的空间取向(方位方位)，采用统一的标识，称为，采用统一的标识，称为晶向指数和晶晶向指数和晶面指数面指数；国际通用密勒的标识方法，故；国际通用密勒的标识方法，故又称为又称为密勒指数密勒指数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1）确定坐标系）确定坐标系(1)(1)晶向指数（晶向指数（Orientation indexOrientation index）abc2 2）过坐标原点，作直线与待）过坐标原点，作直线与待求晶向平行；求晶向平行；4 4）将此值化成最小整数）将此值化成最小整数u,v,wu,v,w并加以方括号并加以方括号010010确定该点的坐标（确定该点的坐标（0,1,00,1,0）；）；A3 3）在该直线上任取一点）在该直线上任取一点晶向组晶向组uvw：空间所有相互平行空间所有相互平行(方向一致方向一致)的晶向，的晶向，其晶向指数相同其晶向指数相同为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1）确定坐标系）确定坐标系abc2 2）过坐标原点，作直线与待）过坐标原点，作直线与待求晶向平行；求晶向平行；4 4）将此值化成最小整数）将此值化成最小整数u,v,wu,v,w并加以方括号并加以方括号100100确定该点的坐标（确定该点的坐标（1,0,01,0,0）；）；A3 3）在该直线上任取一点）在该直线上任取一点BC为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能abcABCv晶向族晶向族uvw：将晶体将晶体中方位不同但中方位不同但原子排列状原子排列状况相同况相同的所有晶向组合的所有晶向组合v立方系立方系100表示与表示与100原子排列状况相同的原子排列状况相同的6个晶向组，个晶向组，v100100+010+001+-100+0-10+00-1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能求法：求法：1 1）确立坐标系；）确立坐标系；（2 2）晶面指数）晶面指数abc2 2）以棱边长为单位，量）以棱边长为单位，量出待定晶面在三个坐标轴出待定晶面在三个坐标轴上的截距；上的截距；3 3）取截距的）取截距的倒数倒数，并化，并化为为最小整数最小整数h,k,lh,k,l并加以并加以圆括号圆括号1,1,0,0(100)ABCDv晶面组晶面组(hkl)(hkl)：表示空间所有表示空间所有相互平行相互平行(方位一致方位一致)的晶面；的晶面；为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(010)(010)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v晶面族晶面族hklhkl：将：将晶体中方位不同但晶体中方位不同但原子原子排列状况相同排列状况相同的所有晶的所有晶面组合。面组合。立方晶系立方晶系100(100)+(010)+(001)+(-100)+(0-10)+(00-1)abcABCDFE为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能abcABCD立方系立方系中，凡指数中，凡指数相同的晶向与晶面相同的晶向与晶面均互相垂直，如均互相垂直，如100（100）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v晶面族晶面族hklhkl：将：将晶体中方位不同但晶体中方位不同但原子原子排列状况相同排列状况相同的所有晶的所有晶面组合。面组合。立方晶系立方晶系100(100)+(010)+(001)+(-100)+(0-10)+(00-1)abcABCDFE为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能六方晶系晶向指数与晶面指数 为了使晶体学为了使晶体学上等价的晶面或上等价的晶面或者晶向具有类似者晶向具有类似的指数，对六方的指数，对六方系晶向与晶面采系晶向与晶面采用四指数表示用四指数表示100110为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四轴坐标系四轴坐标系 六方系四数值晶向指数uvtw与四数值晶面指数(hkil)中均只有3个值是独立的i=（hk）t=（uv）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三坐标系三坐标系120 120 120 四轴坐标系四轴坐标系a1a2ca3a1a2c为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四轴坐标系四轴坐标系+为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四轴坐标系四轴坐标系100 2-1-10 1.结晶化学基本理论1）晶体2）键型3）结晶化学定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2）键型）键型晶体中键的类型晶体中键的类型晶体中键的表征晶体中键的表征晶体中离子键、共价键比例的估算晶体中离子键、共价键比例的估算为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶体中键的类型晶体中键的类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键化学键化学键(强键强键力力)物理键物理键(弱键力弱键力)氢键氢键范德华力范德华力库仑力库仑力无方向性和饱和性无方向性和饱和性熔点高、硬度大、导熔点高、硬度大、导电性能差电性能差为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1）异性电荷库仑）异性电荷库仑引力引力2）同性电荷的库）同性电荷的库仑斥力；仑斥力；泡利原理泡利原理为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一对正负离子为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一对正负离子1 mol的离子晶体为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶体中键的类型晶体中键的类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键化学键化学键(强键强键力力)物理键物理键(弱键力弱键力)氢键氢键范德华力范德华力共用电子对或电子云共用电子对或电子云重合重合方向性和饱和性方向性和饱和性原子晶体，熔点高、原子晶体，熔点高、硬度大、导电性能差硬度大、导电性能差为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能能量能量主量子数主量子数 n=1，2，3，K,L,M 电子层电子层为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能轨道轨道:s p d f角量子数角量子数l:0 1 2 3 角量子数角量子数l 为为0，1，2，.n-1正正整整数数，共共有有n个个，表表示示原原子轨道的角度分布，即电子云的形状。子轨道的角度分布，即电子云的形状。当当n 相同时，不同相同时，不同l 的原子轨道称为亚层。的原子轨道称为亚层。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶体中键的类型晶体中键的类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键化学键化学键(强键强键力力)物理键物理键(弱键力弱键力)氢键氢键范德华力范德华力原子实原子实+自由电子自由电子无方向性和饱和性无方向性和饱和性良好导电性和导电性良好导电性和导电性为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶体中键的类型晶体中键的类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键化学键化学键(强键强键力力)物理键物理键(弱键力弱键力)氢键氢键范德华力范德华力H+电负性大，半径小的电负性大，半径小的两个原子两个原子为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能类型类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键范德华键范德华键结构结构特征特征无方向性无方向性有方向性、有方向性、饱和性饱和性无方向性无方向性无方向性无方向性键强键强 中强至强中强至强中强至强中强至强各种强度各种强度弱弱晶体晶体性质性质强度高、硬强度高、硬度大、无延度大、无延展性；绝缘展性；绝缘体，熔体中体，熔体中离子导电离子导电强度高、硬度强度高、硬度大、无延展性；大、无延展性；绝缘体（半导绝缘体（半导体），熔体不体），熔体不导电导电具有各种强具有各种强度和硬度、度和硬度、延展性好；延展性好；导电性能好导电性能好 熔体导电熔体导电强度低、强度低、硬度小；硬度小；绝缘体，绝缘体，熔体不导熔体不导电电为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能晶体中键的表征晶体中键的表征晶体中键的表征晶体中键的表征v一个晶体，不只存在一种性质的键，而经常一个晶体，不只存在一种性质的键，而经常是几种型式的键组合起来构成晶体，如粘土矿是几种型式的键组合起来构成晶体，如粘土矿物中就存在着分子键和带有共价性的离子键。物中就存在着分子键和带有共价性的离子键。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v硅酸盐晶体硅酸盐晶体中，中，R+_O键键为典型的离子键为典型的离子键 Si_O键键中离子键共价键成分各占中离子键共价键成分各占50%v根据元素根据元素电负性电负性，可估计原子之间化学键的性质。电，可估计原子之间化学键的性质。电负性相差较大的元素的原子结合时，即成离子键。而电负性相差较大的元素的原子结合时，即成离子键。而电负性相差较小的则形成共价键。负性相差较小的则形成共价键。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.结晶化学基本理论1）晶体2）键型3）结晶化学定律3）结晶化学定律）结晶化学定律原子半径和离子半径等径球体紧密堆积原理配位数与配位多面体配位数与配位多面体不等径球体的紧密堆积不等径球体的紧密堆积结晶化学定律结晶化学定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能原子半径和离子半径原子半径和离子半径v有效半径有效半径:离子或原子在晶体结构中处于相接触时离子或原子在晶体结构中处于相接触时的半径。的半径。v离子晶体中，一对相邻接触阴阳离子的中心距，即离子晶体中，一对相邻接触阴阳离子的中心距，即为该阴阳离子的离子半径之和为该阴阳离子的离子半径之和,r0=r+r-v共价晶体中，两个相邻键合原子的中心距，即为这共价晶体中，两个相邻键合原子的中心距，即为这两个原子的共价半径之和。两个原子的共价半径之和。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能球体紧密堆积原理球体紧密堆积原理v等大球体的最紧密堆积及其空隙等大球体的最紧密堆积及其空隙 堆积方式：堆积方式：六方最紧密堆积：六方最紧密堆积：立方最紧密堆积：立方最紧密堆积：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能堆积方式堆积方式v第一层球第一层球v第二层球第二层球ABC为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v第三层球：重复第一层球的位置第三层球：重复第一层球的位置v重复规律：重复规律：ABAB ABAB 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v最紧密堆积方式：六方最紧密堆积最紧密堆积方式：六方最紧密堆积为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v第三层球：不重复第一层球的位置第三层球：不重复第一层球的位置ABC为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v第四层球：重复第一层球的位置第四层球：重复第一层球的位置v重复规律：重复规律：ABCABC ABCABC 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v最紧密堆积方式：立方最紧密堆积最紧密堆积方式：立方最紧密堆积为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能其它其它vABACABAC ABACABAC 四层重复一次四层重复一次vABABCABABCABABCABABC五层重复一次五层重复一次v 用用ABCABC组合就可以表示任何最紧密堆积层的重组合就可以表示任何最紧密堆积层的重复规律。复规律。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(B)立方最紧密堆积立方最紧密堆积ABCABC(A)六方最紧密堆积六方最紧密堆积ABABAv适用范围：金属晶体、离子化合物晶体为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能空隙：空隙：占整体空间的25.95%。空隙类型v四面体空隙为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v八面体空隙为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 每个球对应的孔隙数目：v八面体孔隙数：61/6=1v四面体孔隙数：81/4=2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（3）孔隙总数vn个球作最紧密堆积时，一定会产生n个八面体孔隙和2n个四面体孔隙。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能练习：v1.在刚玉（Al2O3)的晶体结构中，O2-成六方紧密堆积，Al3+充填八面体空隙。Al3+充填的八面体空隙占整个晶体结构中八面体空隙的比例是多少？v2.尖晶石（MgAl2O4)的晶体结构中，O2-成立方紧密堆积，Al3+充填八面体空隙，Mg 2+充填四面体空隙。Al3+充填的八面体空隙占整个晶体结构中八面体空隙的比例是多少？Mg2+充填的四面体空隙占整个晶体结构中四面体空隙的比例是多少？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能不等径球体的紧密堆积不等径球体的紧密堆积 较大的球体成等大球体紧密堆积方式，较小较大的球体成等大球体紧密堆积方式，较小的球体充填在四面体或八面体空隙中，形成不等的球体充填在四面体或八面体空隙中，形成不等径球体的紧密堆积。径球体的紧密堆积。离子晶体结构中，阴离子紧密堆积，阳离子充离子晶体结构中，阴离子紧密堆积，阳离子充填孔隙填孔隙3）结晶化学定律）结晶化学定律原子半径和离子半径等径球体紧密堆积原理配位数与配位多面体配位数与配位多面体不等径球体的紧密堆积不等径球体的紧密堆积结晶化学定律结晶化学定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能配位数（配位数（CNCN）在晶体结构中，与它直接相邻结合在晶体结构中，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。的原子个数或所有异号离子的个数。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能配位多面体：配位多面体：晶体结构中，与某一个阳离子晶体结构中，与某一个阳离子（或原子）成配位关系而相邻结合的各个阴（或原子）成配位关系而相邻结合的各个阴离子（或原子），它们的中心连线所构成的离子（或原子），它们的中心连线所构成的多面体。多面体的形状取决于阴离子数量的多面体。多面体的形状取决于阴离子数量的多少。多少。a)a)三角形配位；三角形配位；b)b)四面体配位；四面体配位；c)c)八面体配位；八面体配位；d)d)立方体配位立方体配位为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能金属晶体金属晶体原子配位数：12配位多面体：立方八面体为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能离子晶体离子晶体（1）阳离子的配位数：3、4、6、8、12为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v-ZnSvZn+配位数：4v配位多面体：四面体-ZnS型结构型结构 v NaClvNa配位数：6v配位多面体：八面体 NaClNaCl的晶体结构的晶体结构为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 稳定稳定 依然稳定依然稳定 不稳定并导致配位数改变不稳定并导致配位数改变 影响因素：影响因素：r+/r 以下三种情况：以下三种情况：阴阳离子相互接触，但阴离子被撑开，稳定。阴阳离子相互接触，但阴离子被撑开，稳定。阴阳离子相互接触，阴离子也正好接触，稳定。阴阳离子相互接触，阴离子也正好接触，稳定。阴阳离子不接触，只有阴离子接触，不稳定。阴阳离子不接触，只有阴离子接触，不稳定。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 稳定稳定 依然稳定依然稳定 不稳定并导致配位数改变不稳定并导致配位数改变 影响因素：影响因素：r+/r 保持某配位数稳定的半径比(r+/r-)下限 阴离子相互接触，阴阳离子也相互接触为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能b=2rb=2r-a=r a=r+r+r-r r-/a=r/a=r-/(r/(r+r+r-)=sin)=sin=sin60=sin60o or r+/r/r-=1/sin60=1/sin60o o-1=0.155-1=0.155r r+/r/r-0.1550.155时，时，不稳不稳定状态。定状态。r r+/r/r-0.1550.155时，时，体系体系稳定稳定v次配位次配位为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v4 4次配位次配位为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v6 6次配位次配位为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能6 6次配位时半径比下限计算图解次配位时半径比下限计算图解切面方向切面方向100100rc/ra=0.414为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v8 8次配位次配位为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能vrc/ra=0.732ABCD DCDCDC8 8次配位时半径比下限计算图解次配位时半径比下限计算图解切面方向切面方向1 1 0为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能负离子配位数负离子配位数 化学式中正离子数化学式中正离子数正离子配位数正离子配位数 化学式中负离子数化学式中负离子数负离子配位数的计算：负离子配位数的计算：如如：CaF2 其中其中 Ca2+的的CN=8 则则 F-的的CN=4为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能离子的极化离子的极化AgI：r+/r-=1.13/2.20=0.51，配位数应为配位数应为6，但实际，但实际上上AgI的配位数为的配位数为4（ZnS型）。型）。ZnO：r+/r-=0.63，配位数应为配位数应为6，但实际上，但实际上ZnO的的配位数为配位数为4（不属（不属NaCl型，而属于型，而属于ZnS型）。型）。CaO：r+/r-=0.80，不属不属CsCl而属而属NaCl型型为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能图1-8 负离子在正离子的电场中被极化使配位数降低为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能离子极化的表示方法：离子极化的表示方法：被极化（可极化性、自身被极化）：一个离子在其它离子所产被极化（可极化性、自身被极化）：一个离子在其它离子所产生的外电场作用下发生极化。生的外电场作用下发生极化。被极化程度的大小用极化率被极化程度的大小用极化率 来表示：来表示：i i）对于价数相同的离子来说，离子半径愈大，愈易被极化。）对于价数相同的离子来说，离子半径愈大，愈易被极化。负离子半径一般较正离子为大，故负离子容易被极化变形。负离子半径一般较正离子为大，故负离子容易被极化变形。iiii）正离子的价数增加（半径减小），可极化性减小。）正离子的价数增加（半径减小），可极化性减小。iiiiii）一般说来，价数愈低及半径愈大，愈易被极化。在晶体）一般说来，价数愈低及半径愈大，愈易被极化。在晶体中容易被极化变形的离子有中容易被极化变形的离子有I I-，BrBr-，S S=等。等。其中其中 离子的诱导偶极矩离子的诱导偶极矩 =el为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(2)(2)主极化：一个离子以本身的电场作用于周围离子，主极化：一个离子以本身的电场作用于周围离子，使其它离子极化。使其它离子极化。v极化力：极化力：=W/r=W/r2 2 r r离子半径离子半径 WW离子的电价离子的电价v在离子晶体中，被极化的主要是负离子，即正离子为极化在离子晶体中，被极化的主要是负离子，即正离子为极化者，负离子作为被极化者。者，负离子作为被极化者。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能极化对晶体结构的影响：极化对晶体结构的影响：1）使正负离子间距离）使正负离子间距离缩短缩短（键长缩短）键长缩短），离子配位数降低，离子配位数降低。2）变形的电子云相互重叠，使）变形的电子云相互重叠，使离子键向共价键过度，最终使晶离子键向共价键过度，最终使晶体结构类型发生变化。体结构类型发生变化。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能原子晶体：原子晶体：原子配位数取决于原子中不成对的电子数，一般为2-4。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能配位数配位数一般：一般：金属晶体：配位数较高，多为金属晶体：配位数较高，多为1212或或8;8;原子晶体：配位数较低，小于原子晶体：配位数较低，小于4 4；离子晶体：比共价晶体高，比金属晶体低，一般离子晶体：比共价晶体高，比金属晶体低，一般为为4 4或或6 6。若阴离子不作紧密堆积，阳离子还可能出。若阴离子不作紧密堆积，阳离子还可能出现其它配位数，离子晶体的配位数取决于正、负离现其它配位数，离子晶体的配位数取决于正、负离子的半径比。子的半径比。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能结晶化学定律结晶化学定律 即哥希密特定律：晶体的结构取决于其组成即哥希密特定律：晶体的结构取决于其组成质点的数量关系、大小比例与极化性能质点的数量关系、大小比例与极化性能.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能鲍林规则鲍林规则 主要适用于离子晶体或以离子键为主的晶体。主要适用于离子晶体或以离子键为主的晶体。1、阴离子多面体规则、阴离子多面体规则配位多面体规则配位多面体规则 围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴阳离子的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配阴阳离子的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它们的半径之比。位数则取决于它们的半径之比。应用：求阳离子的配位数。应用：求阳离子的配位数。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能阴阳离子半径比与阳离子的配位数阴阳离子半径比与阳离子的配位数00.1550.2250.4140.7321阳离子阳离子配位数配位数2346812阳离子阳离子配位配位多面体多面体的形状的形状哑铃哑铃状状等边等边三角三角形形四面四面体体八面体八面体立方体立方体截角立方截角立方体体(立方最立方最紧密堆积紧密堆积)截顶的两方截顶的两方双锥的聚形双锥的聚形(六方最紧密六方最紧密堆积堆积)实例实例干冰干冰B2O3闪锌闪锌矿矿-ZnS食盐食盐NaCl萤石萤石CaF2自然金自然金Au自然锇自然锇Os为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2、电价规则、电价规则 在一个稳定的晶体结构中，每个阴离子的电价等于（或近似在一个稳定的晶体结构中，每个阴离子的电价等于（或近似等于）其邻近的阳离子至该阴离子的各静电键强度的总和。等于）其邻近的阳离子至该阴离子的各静电键强度的总和。即即 Z-=Si其中从中心阳离子至每一个配位阴离子的静电键强度：其中从中心阳离子至每一个配位阴离子的静电键强度：Si=Z+/CN+Z+阳离子的电荷数阳离子的电荷数;CN+阳离子的配位数阳离子的配位数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 举例：举例：v(1)NaCl(1)NaCl配位八面体配位八面体 每个每个ClCl-同时是同时是6 6个配位八面体的顶点个配位八面体的顶点S=ZS=Z+/CN+=1/6 Z=1/6 Z-=Si=1/66=1 所以所以ClCl-为为-1-1价。价。v(2)TiO(2)TiO2 2(金红石金红石 6 6：3)3)每个每个O O2-2-同时是三个配位八面体同时是三个配位八面体TiOTiO6 6 的顶点的顶点S=4/6=2/3 ZS=4/6=2/3 Z-=Si=2/33=2 所以所以O O2-2-为为-2-2价。价。v(3)CaF(3)CaF2 2(萤石萤石 8 8：4)4)S=2/8=1/4 ZS=2/8=1/4 Z-=Si=1/44=1而而F F-为为-1-1价，因此每个价，因此每个F F-是是4 4个个CaFCaF8 8 立方体的共用顶点。立方体的共用顶点。或者说或者说F F-的配位数为的配位数为4 4，Z Z-=Si=1/44=1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 应用：应用：v(1)(1)判断晶体结构是否稳定（满足静电平衡）。判断晶体结构是否稳定（满足静电平衡）。v(2)(2)判断共用一个顶点的多面体的数目（即确定阴离判断共用一个顶点的多面体的数目（即确定阴离子配位数）。子配位数）。例：例：SiOSiO4 4 中，根据电价规则，从中，根据电价规则，从SiSi4+4+上分配至每个上分配至每个O O2-2-的静电键强度为的静电键强度为4/4=14/4=1，而，而O O2-2-的电价为的电价为-2-2，所以这样，所以这样的的O O2-2-的还可以和其它的的还可以和其它的SiSi4+4+或金属离子相配位。或金属离子相配位。AlOAlO6 6 八面体中，八面体中，S=3/6=1/2S=3/6=1/2MgOMgO6 6 八面体中，八面体中，S=2/6=1/3S=2/6=1/3为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v3 3、阴离子多面体的共顶、共棱和共面规则、阴离子多面体的共顶、共棱和共面规则原因：阴离子多面体在共棱、共面时，多面体中心距发生变化。原因：阴离子多面体在共棱、共面时，多面体中心距发生变化。共顶共顶 共棱共棱 共面共面 四面体四面体 1 0.58 0.331 0.58 0.33 八面体八面体 1 0.71 0.581 0.71 0.58应用：应用：解释解释SiOSiO4 4 一般共顶连接一般共顶连接TiOTiO2 2中中TiOTiO6 6 八面体共棱八面体共棱 在配位结构中，阴离子多面体之间共棱、共用面的在配位结构中，阴离子多面体之间共棱、共用面的存在会降低结构的稳定性，特别是高电价、低配位数的存在会降低结构的稳定性，特别是高电价、低配位数的阳离子此效应显著。阳离子此效应显著。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v4 4、第四规则、第四规则-不同配位多面体连接规则不同配位多面体连接规则例：镁橄榄石结构（例：镁橄榄石结构（MgSiOMgSiO4 4）中有中有SiOSiO4 4 四面体和四面体和MgOMgO66 八面体，但八面体，但SiSi4+4+电价高、配位数低，所以电价高、配位数低，所以SiOSiO4 4 四面体之间彼此无连接；但是四面体之间彼此无连接；但是SiSi4+4+与与MgMg2+2+间斥力较小，间斥力较小，故故SiOSiO4 4 和和MgOMgO6 6 之间却有共顶、共棱的情况。之间却有共顶、共棱的情况。在一个含有不同阳离子的晶体中，高电价而低配位的在一个含有不同阳离子的晶体中，高电价而低配位的阳离子之间有尽可能彼此不结合的趋势阳离子之间有尽可能彼此不结合的趋势.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能v5 5、节约规则、节约规则 在一个晶体中，本质不同的结构组元的种类，倾向在一个晶体中，本质不同的结构组元的种类，倾向于最少数目。（结构组元是指在性质上有明显差别的不于最少数目。（结构组元是指在性质上有明显差别的不同配位方式）同配位方式）如在硅酸盐晶体中，不会同时出现如在硅酸盐晶体中，不会同时出现SiOSiO4 4 和和SiSi2 2O O7 7 双四面体。双四面体。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 石榴石石榴石 Ca Ca3 3AlAl2 2SiSi3 3O O1212 Ca Ca2+2+、AlAl3+3+、SiSi4+4+配位数分别是配位数分别是8 8、6 6、4 4，阴离子为氧离子。，阴离子为氧离子。静电键强度：静电键强度：Ca-OCa-O，S=2/8=1/4S=2/8=1/4；Al-OAl-O，S=3/6=1/2S=3/6=1/2；Si-O,