暨南大学有机无机化学第三章晶体结构课件.ppt

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1、第三章第三章 晶体晶体结构结构 3.1 3.1 晶体晶体一、晶体的特征一、晶体的特征1、有一定的几何外形、有一定的几何外形2、有固定的熔点、有固定的熔点3、各向异性、各向异性NaCl固态物质分为晶体及非晶体，与非晶体相比，晶固态物质分为晶体及非晶体，与非晶体相比，晶体具有如下特征：体具有如下特征：二、术语二、术语晶体中每一个质点抽象为一个点，把点连成线，构成的空间格子叫晶格。由原子、离子或分子（质点）在空间按一定规律周期性重复排列所构成的固体物质叫晶体。1.晶体晶体(Crystal)2.晶格晶格(Lattice)4.晶胞晶胞(Unit Cell)晶格上排列的微粒叫晶格结点。晶体的最小重复单位。

2、或是晶格中所含具有代表性的基本单元。3.晶格结点晶格结点(Lattice Crunode)晶胞在三维空间无限重复，就产生晶格。晶胞在三维空间无限重复，就产生晶格。4.晶胞晶胞(Unit Cell)晶格上排列的微粒叫晶格结点。晶体的最小重复单位。或是晶格中所含具有代表性的基本单元。3.晶格结点晶格结点(Lattice Crunode)晶胞在三维空间无限重复，就产生晶格。晶胞在三维空间无限重复，就产生晶格。4.晶胞晶胞(Unit Cell)晶格上排列的微粒叫晶格结点。晶体的最小重复单位。或是晶格中所含具有代表性的基本单元。3.晶格结点晶格结点(Lattice Crunode)晶胞在三维空间无限重复

3、，就产生晶格。晶胞在三维空间无限重复，就产生晶格。三、三、晶胞的特征晶胞的特征 由晶胞参数a，b，c，表示，a，b，c 为六面体边长，分别是bc，ca,ab 所组成的夹角。1.晶胞的大小与形状晶胞的大小与形状abcxyzO2.晶胞的内容晶胞的内容按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按带心型式分类，又可将七大晶系分为按带心型式分类，又可将七大晶系分为14种型式。种型式。例如，立方晶系分为简单、体心和面心立方三种形式。例如，立方晶系分为简单、体心和面心立方三种形式。四、晶体分类四、晶体分类一、离子晶体的特点、性质一、离子晶体的特点、性质特点特点：晶格结点上排列的粒子是正负离子，正负离子之间的结合力

4、是离子键。性质性质：熔沸点高，硬度大；晶体无延展性。3.2 离子晶体离子晶体NaCl一、离子晶体的特点、性质一、离子晶体的特点、性质特点特点：晶格结点上排列的粒子是正负离子，正负离子之间的结合力是离子键。性质性质：熔沸点高，硬度大；晶体无延展性。3.2 离子晶体离子晶体NaCl2.离子键的本质离子键的本质离子键是由原子得失电子后，生成的正负离子之离子键是由原子得失电子后，生成的正负离子之间通过间通过静电作用力静电作用力形成的化学键。形成的化学键。3.离子键的特点离子键的特点离子键既没有饱和性，又没有方向性。离子键既没有饱和性，又没有方向性。二、离子键二、离子键1.离子键的形成离子键的形成NaC

5、leCl Na+Na+Cl 没没有有方方向向性性：是是指指离离子子化化合合物物中中被被看看作作是是带带电电小小圆圆球球的的正正、负负离离子子在在空空间间任任何何方方向向吸吸引引相相反反电电荷荷离离子的能力都是等同的。子的能力都是等同的。没没有有饱饱和和性性：包包含含两两个个含含义义：正正、负负离离子子周周围围邻邻接接的的异异电电荷荷离离子子数数主主要要取取决决于于正正、负负离离子子的的相相对对大大小小，而而与与各各自自所所带带电电荷荷的的多多少少无无直直接接关关系系；一一个个离离子子除除吸吸引引最最邻邻近近的的异异电电荷荷离离子子外外，还还可可吸吸引引远远层异电荷离子。层异电荷离子。没没有有方

6、方向向性性：是是指指离离子子化化合合物物中中被被看看作作是是带带电电小小圆圆球球的的正正、负负离离子子在在空空间间任任何何方方向向吸吸引引相相反反电电荷荷离离子的能力都是等同的。子的能力都是等同的。没没有有饱饱和和性性：包包含含两两个个含含义义：正正、负负离离子子周周围围邻邻接接的的异异电电荷荷离离子子数数主主要要取取决决于于正正、负负离离子子的的相相对对大大小小，而而与与各各自自所所带带电电荷荷的的多多少少无无直直接接关关系系；一一个个离离子子除除吸吸引引最最邻邻近近的的异异电电荷荷离离子子外外，还还可可吸吸引引远远层异电荷离子。层异电荷离子。组成：每一个Na+的周围有6个Cl-，每一个Cl

7、-周围有6个 Na+。通常将晶体内某一粒子周围最接近的（异号）粒子数目称为该粒子的配位数。配位比：6:6 范畴：NaBr，KI，LiF，MgO晶格：面心立方1.NaCl型型三、离子晶体的结构三、离子晶体的结构组成：每一个Na+的周围有6个Cl-，每一个Cl-周围有6个 Na+。通常将晶体内某一粒子周围最接近的（异号）粒子数目称为该粒子的配位数。配位比：6:6 范畴：NaBr，KI，LiF，MgO晶格：面心立方1.NaCl型型三、离子晶体的结构三、离子晶体的结构NaCl离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构晶胞中离晶胞中离子的个数子的个数2.CsCl晶体晶体配位比：8:8组成：

8、每一个Cs+的周围有8个Cl-；每一个Cl-周围有8个Cs+。晶格：简单立方范畴：TlCl CsBr CsICs+1个CsClCsCl离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构晶胞中离子的个数Cs+1个CsClCsCl离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构晶胞中离子的个数Cs+1个CsClCsCl离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构晶胞中离子的个数组成：每一个Zn2+的周围有4个S2-；每一个S2-周围有4个Zn2+。3.ZnS晶体晶体配位比：4:4 晶格：面心立方（闪锌矿）范畴：MnS ZnO AgIZn2+:4个个ZnS 离子晶体的结构离

9、子晶体的结构离子晶体的结构离子晶体的结构晶胞中离子的个数Zn2+S2-四、四、晶格能晶格能当电负性小的活泼金属原子与电负性大的活泼非金属原子相遇时，它们之间容易发生电子的得失而产生正、负离子。在标准状态下，1mol离子晶体变成气态正离子和气态负离子时所吸收的能量叫晶格能,用 U 表示(0)。1、晶格能理论基本要点、晶格能理论基本要点晶格能越大的离子晶体，硬度越大，熔点越高。Born-Haber循环：实验数据求晶格能（2）晶格能的计算）晶格能的计算Na(s)+F2(g)NaF(s)Na+(g)Na(g)F(g)F-(g)+Born-Haber循环：实验数据求晶格能（2）晶格能的计算）晶格能的计算

10、Na(s)+F2(g)NaF(s)Na+(g)Na(g)F(g)F-(g)+Born-Haber循环：实验数据求晶格能（2）晶格能的计算）晶格能的计算Na(s)+F2(g)NaF(s)Na+(g)Na(g)F(g)F-(g)+rHm6=rHm1+rHm2+rHm3+rHm4+rHm5Born-Lande(波恩-朗德)公式离子构型 CsCl NaCl ZnSA 1.763 1.748 1.638结构类型 He Ne Ar Kr Xen 5 7 9 10 12Z1,Z2：正负离子电荷的绝对值R+R-：正负离子半径和n：波恩指数：A：常数：（4）适用范围）适用范围（3）影响因素）影响因素典型的离子晶

11、体（4）适用范围）适用范围（3）影响因素）影响因素典型的离子晶体 离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响：晶格能对离子晶体物理性质的影响：NaCl型离子晶体Z1Z2r+/pmr-/pmU/(kJmol-1)熔点/oC硬度NaF11951369209923.2NaCl11951817708012.5NaBr11951957337472.5NaI11952166836622.5MgO2265140414728005.5CaO2299140355725764.5SrO22113140336024303.5BaO22135140309

12、119233.3 离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响：晶格能对离子晶体物理性质的影响：NaCl型离子晶体Z1Z2r+/pmr-/pmU/(kJmol-1)熔点/oC硬度NaF11951369209923.2NaCl11951817708012.5NaBr11951957337472.5NaI11952166836629-17 8某离子使异号离子变形的能力；通常考虑正离子的极化力。（2）影响因素）影响因素正离子极化力大的标志正离子极化力大的标志离子极化力离子极化力高电荷小半径 构型 2，18，18+2 9-17 8某离子使异

13、号离子变形的能力；通常考虑正离子的极化力。关于离子的电子构型的说明：关于离子的电子构型的说明：简单负离子一般最外层具有稳定的简单负离子一般最外层具有稳定的8电子构型。电子构型。正离子的电子构型则较为复杂：正离子的电子构型则较为复杂：2电子构型：电子构型：Li+Be2+8电子构型：电子构型：Na+K+Ca2+18电子构型：电子构型：Cu+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+18+2电子构型：电子构型：Pb2+、Sn2+、Bi3+9-17电子构型：电子构型：Fe2+、Fe3+、Cr3+、Mn2+关于离子的电子构型的说明：关于离子的电子构型的说明：简单负离子一般最外层具有稳定的简单负离子一般最外层

14、具有稳定的8电子构型。电子构型。正离子的电子构型则较为复杂：正离子的电子构型则较为复杂：2电子构型：电子构型：Li+Be2+8电子构型：电子构型：Na+K+Ca2+18电子构型：电子构型：Cu+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+18+2电子构型：电子构型：Pb2+、Sn2+、Bi3+9-17电子构型：电子构型：Fe2+、Fe3+、Cr3+、Mn2+离子的变形性离子的变形性负离子变形性大的标志负离子变形性大的标志高负电荷大半径构型：2，18，18+2 9-178离子可被极化的程度；通常考虑负离子的变形性。键型 离子键 混合键 混合键 共价键溶解度 大 较大 较小 小熔沸点 高 较高 较低 低

15、（3）离子极化对物质结构和性质的影响）离子极化对物质结构和性质的影响对键型、溶解度、熔沸点的影响对键型、溶解度、熔沸点的影响对键型、溶解度、熔沸点的影响对键型、溶解度、熔沸点的影响卤化银 AgF AgCl AgBr AgIAg+电子构型 18 18 18 18Ag+极化力 很大 rx-/pm 136 181 195 216X-变形性 增大离子极化 增大 3.3 分子晶体、原子晶体分子晶体、原子晶体分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导力、色散力，氢键）结合而成的晶体。力、色散力，氢键）结合而成的晶体。分子晶体的结构特点：晶格质点就是分子（晶分子晶体的结

16、构特点：晶格质点就是分子（晶体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间的的结合是范德华力。分子内原子之间是共价的的结合是范德华力。分子内原子之间是共价键。键。3.3 分子晶体、原子晶体分子晶体、原子晶体分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导力、色散力，氢键）结合而成的晶体。力、色散力，氢键）结合而成的晶体。分子晶体的结构特点：晶格质点就是分子（晶分子晶体的结构特点：晶格质点就是分子（晶体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间的的结合是范德华力。分子内原子之间是共价的的结合是范

17、德华力。分子内原子之间是共价键。键。3.3 分子晶体、原子晶体分子晶体、原子晶体分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导分子晶体：依靠分子间作用力（取向力、诱导力、色散力，氢键）结合而成的晶体。力、色散力，氢键）结合而成的晶体。分子晶体的结构特点：晶格质点就是分子（晶分子晶体的结构特点：晶格质点就是分子（晶体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间体里有分子，而且是独立的分子）。分子之间的的结合是范德华力。分子内原子之间是共价的的结合是范德华力。分子内原子之间是共价键。键。原子晶体：晶格节点上排列的是原子，原子原子晶体：晶格节点上排列的是原子，原子间通过共价键结合而成的晶体。间通过共价键结合而成

18、的晶体。由于共价键由于共价键结合力强，结合力强，原子晶体通原子晶体通常熔点高，常熔点高，硬度大。硬度大。每个C原子与周围4个C原子以共价键直接相连。每个小碳环上连有6个C原子。石墨具有层状结构，称为层状晶体。层层间间为为分分子子间间力力石墨晶体属于过渡型石墨晶体属于过渡型(混合型）晶体，每一个混合型）晶体，每一个C C原子与三个原子与三个C C原子以共价键相连，但分子间又存在分子间作用力。原子以共价键相连，但分子间又存在分子间作用力。分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！正视自己的长处，扬

19、长避短，正视自己的长处，扬长避短，正视自己的缺点，知错能改，正视自己的缺点，知错能改，谦虚使人进步，骄傲使人落后。谦虚使人进步，骄傲使人落后。自信是走向成功的第一步，自信是走向成功的第一步，强中更有强中手，一山还比一山高，山外有强中更有强中手，一山还比一山高，山外有山，人外有人山，人外有人!永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。对大部分人来说，工作是我们憎恨的一种乐趣，一种让我们脚步变得轻盈的重负，一个没有它我们就无处可去的地狱。世界上任何书籍都不能带给你好运，但是它们能让你悄悄成为你自己。一个人的成就越大，对他说忙的人就越少；一个人的成就越小，对他说忙的人就越多。对大部分人来说，工作是我们憎恨的一种乐趣，一种让我们脚步变得轻盈的重负，一个没有它我们就无处可去的地狱。世界上任何书籍都不能带给你好运，但是它们能让你悄悄成为你自己。一个人的成就越大，对他说忙的人就越少；一个人的成就越小，对他说忙的人就越多。