(9.15.11)--5.3晶体结构.pdf

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1、小结工程化学工程化学工程化学工程化学物质结构基础物质结构基础物质结构基础物质结构基础晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Engineering Chemistry晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构目 录CONTENTS离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体混合型晶体晶体结构晶体结构晶体的概念聚集态：气态、液态、固态固态晶体：内部微观粒子呈规则排列的固体非晶体：内部微观粒子无规则排列的固体结点：若把晶体中规则排列的微观粒子抽象为几何学上的点称为结点。晶格：将结点沿一定方向按照某种规则连接起来可得到描述晶体内部结构的空间格子，称为晶格晶胞：晶格中，能表现其结构一切特征的最小部分色球部分）。结点内部微观粒子呈规

2、则排列的固体内部微观粒子无规则排列的固体若把晶体中规则排列的微观粒子抽象为几何学上的点，将结点沿一定方向按照某种规则连接起来，就称为晶格。能表现其结构一切特征的最小部分（见上图黑晶体结构晶体结构有一定的几何外形晶体的特征食盐石英方解石非晶体(无定形体)没有一定的几何外形如玻璃、松香、石蜡石英玻璃石英晶体(晶体)石英玻璃（非晶体）晶体结构晶体结构晶体有固定的熔点即晶体在熔化时温度保持不变，直至 全部熔化后才开始上升。如 冰的熔点 0。非晶体无固定的熔点在加热时，由开始软化到完全熔化，整个过程中温度不断变化。如 松香 5070软化，70以上全部熔化各向异性晶体的某些性质，如光学性质、力学 性质晶体

3、的某些性质，如光学性质、力学 性质性、机械强度、溶解性等在不同方向不同。理面方向裂成薄片。非晶体各向同性全部熔化后，温度整个过程中温度不断以上全部熔化。性质、导热、导电性质、导热、导电如：云母可按纹晶体结构晶体结构NaCl晶体1.离子晶体：凡靠离子间静电引力结合而成的晶体Cl-Na+晶格类型:面心立方阳离子配位数Na阴离子配位数例KI、LiF、NaBrMgO、CaS凡靠离子间静电引力结合而成的晶体面心立方：6：6NaBr、晶体结构晶体结构1.离子晶体：凡靠离子间静电引力结合而成的晶体晶体类型 结点粒子种类粒子间作用力一般性质熔点较高、活泼金属氧化物、离子晶体正、负离子静电引力熔点较高、略硬、脆

4、，固态不导电，熔融状态或水溶液中导电活泼金属氧化物、NaFNa+、F-硬度22.5，熔点MgF2Mg2+、F-硬度5，熔点F-Na+_+_+_+_+_+_+凡靠离子间静电引力结合而成的晶体物质示例活泼金属氧化物、活泼金属氧化物、盐类熔点993熔点1261_+_+_+_+_+_+晶体结构晶体结构离子晶体的稳定性NaCl型NaI NaCl NaBrNaF BaO SrONaCl型NaI NaCl NaBrNaF BaO SrO离子电荷11112核间距/pm318294279231277257熔点/6617478019931918 2430硬度(金刚石=10)2.52 2.53.33.5(金刚石=1

5、0)2.5电荷相同，核间距越小，熔点越高，离子电荷数越多，熔点越高，硬度越大SrOCaO MgOSrOCaO MgO2222572402102430 261428523.54.55.5硬度越大。硬度越大。晶体结构晶体结构2.原子晶体:晶格结点上排列的是原子，原子间通过共价键结合粒子间作用力结点粒子种类晶体类型金刚石金刚石、单质硅、单质硼、碳化硅、石英、氮熔点高硬度大不导电共价键原子原子晶体用力种类类型金刚石每个C原子的四个与相邻四个C原子以(键)结合形成正四面体实例硬度9.5,熔点共价键C原子Si原子金刚砂硬度10,熔点共价键C原子金刚石原子间通过共价键结合。物质示例金刚石金刚石、单质硅、单质

6、硼、碳化硅、石英、氮化硼物质示例金刚石原子的四个sp3 杂化原子以CC 结合形成正四面体。熔点2700熔点35503.分子晶体：凡靠分子间力或氢键结合而成的晶体晶体类型结点粒子种类粒子间作用力一般性质晶体结构晶体结构类型子种类作用力性质分子晶体分子分子间力(氢键)熔点低硬度小不导电易挥发干冰CO2分子分子间力冰H2O分子分子间力氢键氢键凡靠分子间力或氢键结合而成的晶体物质示例稀有气体多数非金属单质非金属之间化合物、有机化合物氧原子碳原子4.金属晶体晶格结点上排列的是金属离子或金属原子这些离子原子之间存在着从金属原子上脱落下晶体结构晶体结构这些离子、原子之间，存在着从金属原子上脱落下来的电子，这

7、些电子可以在整个晶体中自由运动叫做自由电子。金属晶体中，原子（或离子由电子所形成的化学键称为金属键。特征:无饱和性和方向性特征:无饱和性和方向性。自由电子的存在使金属具有良好的导电性、导热性和延展性。晶格结点上排列的是金属离子或金属原子。在存在着从金属原子上脱落下存在着从金属原子上脱落下这些电子可以在整个晶体中自由运动，或离子）与自晶体类型结点粒子种类粒子间作用力一般性质4.金属晶体晶体结构晶体结构类型种类用力金属晶体金属原子金属阳离子金属键熔点、硬度差别大导电性、导热性、延展性好，有金属光泽CuCu 原子Cu 离子金属键熔点 Hg-38.87硬度 Na 0.4、Cr 9.0Cu 离子硬度 N

8、a 0.4、Cr 9.0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，一般配位数较大一般性质物质示例熔点、硬度差别大导电性、导热性、延展性好，有金属光泽金属合金38.87、W 3410Cr 9.0Cr 9.0金属原子采取尽可能紧密堆积方式，一般配位数较大。5.混合型晶体晶体内可能同时存在几种不同的作用力干种晶体的结构和性质这类晶体称为混合型晶体晶体结构晶体结构干种晶体的结构和性质，这类晶体称为混合型晶体142pmC原子以sp2杂化，键角为120，形成无数个正六边形组成的平面平面相互平行每个C 原如石墨面，平面相互平行。每个C 原子剩下的一个p 电子形成大键。所以有层向的良好的导电、导热性。石墨层与层之间以分子间力结合起来因此当石墨受到与石墨层相平行的力的作用时层容易滑动，因而可用作铅笔芯和润滑剂晶体内可能同时存在几种不同的作用力，具有若这类晶体称为混合型晶体这类晶体称为混合型晶体。335pm142pm，结合力较弱，因此当石墨受到与石墨层相平行的力的作用时，各因而可用作铅笔芯和润滑剂。小结离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体混合型晶体