理化生硅酸盐物理化学讲义学习教案.pptx

《理化生硅酸盐物理化学讲义学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理化生硅酸盐物理化学讲义学习教案.pptx（250页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1理化生硅酸盐物理化学理化生硅酸盐物理化学(w l hu xu)讲义讲义第一页，共250页。材料材料材料材料物质物质物质物质(具有使用功能或使用效能具有使用功能或使用效能具有使用功能或使用效能具有使用功能或使用效能)，材料的，材料的，材料的，材料的发展史是人类文明进程的标志。发展史是人类文明进程的标志。发展史是人类文明进程的标志。发展史是人类文明进程的标志。天然材料天然材料天然材料天然材料 50 50万年前，动物、植物和矿物。万年前，动物、植物和矿物。万年前，动物、植物和矿物。万年前，动物、植物和矿物。旧石器和新石器旧石器和新石器旧石器和新石器旧石器和新石器烧制材料烧制材料烧制材料烧制材

2、料 约约约约1 1万年前，陶器、瓷器；万年前，陶器、瓷器；万年前，陶器、瓷器；万年前，陶器、瓷器；7 7千年前，青铜器；千年前，青铜器；千年前，青铜器；千年前，青铜器；5 5千年前，铁器；千年前，铁器；千年前，铁器；千年前，铁器；水泥，水泥，水泥，水泥，1919世纪中后叶。世纪中后叶。世纪中后叶。世纪中后叶。合成材料合成材料合成材料合成材料 上世纪初，合成高分子材料，合成上世纪初，合成高分子材料，合成上世纪初，合成高分子材料，合成上世纪初，合成高分子材料，合成 塑料塑料塑料塑料(slio)(slio)、合成橡胶、合成纤维等。、合成橡胶、合成纤维等。、合成橡胶、合成纤维等。、合成橡胶、合成纤维等

3、。复合材料复合材料复合材料复合材料 各种有机、无机功能材料、复合材料各种有机、无机功能材料、复合材料各种有机、无机功能材料、复合材料各种有机、无机功能材料、复合材料智能材料智能材料智能材料智能材料 形状记忆材料、电致变色材料等。形状记忆材料、电致变色材料等。形状记忆材料、电致变色材料等。形状记忆材料、电致变色材料等。第1页/共250页第二页，共250页。材料学的分支材料学的分支材料学的分支材料学的分支 金属材料金属材料金属材料金属材料 无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料 高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料 复合材料复合材料复合材料复合材料 不同的材料形式各异、性能不

4、同，不同的行业对不同的材料形式各异、性能不同，不同的行业对不同的材料形式各异、性能不同，不同的行业对不同的材料形式各异、性能不同，不同的行业对其性能要求不同，如何认识、把握它们？其性能要求不同，如何认识、把握它们？其性能要求不同，如何认识、把握它们？其性能要求不同，如何认识、把握它们？材料学的主要材料学的主要材料学的主要材料学的主要(zh(zh yo)yo)任务：掌握材料的合成与任务：掌握材料的合成与任务：掌握材料的合成与任务：掌握材料的合成与制备，材料的组成、结构、性能之间的关系和制备，材料的组成、结构、性能之间的关系和制备，材料的组成、结构、性能之间的关系和制备，材料的组成、结构、性能之间

5、的关系和规律。规律。规律。规律。第2页/共250页第三页，共250页。2 2、学习方法、学习方法(fngf)(fngf)用物理学和化学的方法用物理学和化学的方法(fngf)(fngf)去探求材料的组成、去探求材料的组成、结构、性能三者的规律以及它结构、性能三者的规律以及它们之间的相互关系，着重树立们之间的相互关系，着重树立物质结构从微观、亚微观到宏物质结构从微观、亚微观到宏观不同层次与宏观性能之间的观不同层次与宏观性能之间的关系的认知方法关系的认知方法(fngf)(fngf)。第3页/共250页第四页，共250页。3、相关知识准备、相关知识准备 无机化学无机化学、物理化学物理化学、结构化学、结

6、晶学、结构化学、结晶学等。等。4、主要教学内容、主要教学内容 结晶状态；结晶状态；晶体缺陷；晶体缺陷；熔体和玻璃体；熔体和玻璃体；胶体胶体(jio t)（粘土（粘土水系统）水系统）相平衡与相图。相平衡与相图。第4页/共250页第五页，共250页。主要主要(zhyo)参考文献参考文献1.1.1.1.浙浙浙浙江江江江大大大大学学学学等等等等校校校校编编编编，硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐物物物物理理理理化化化化学学学学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)，中中中中国国国国建建建建筑筑筑筑工工工工业出版社，业出版社，业出版社，业出版社，19801980198019802.2.2.2.叶叶叶叶瑞

7、瑞瑞瑞伦伦伦伦等等等等编编编编，无无无无机机机机材材材材料料料料物物物物理理理理化化化化学学学学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)，中中中中国国国国建建建建筑筑筑筑工工工工业出版社，业出版社，业出版社，业出版社，19861986198619863.W.3.W.3.W.3.W.D.D.D.D.金金金金格格格格瑞瑞瑞瑞编编编编著著著著，陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷导导导导论论论论，中中中中国国国国建建建建筑筑筑筑工工工工业业业业出出出出版版版版社社社社，19821982198219824.4.4.4.韦丹编著，固体物理，清华大学出版社，韦丹编著，固体物理，清华大学出版社，韦丹编著，固体物理，清华

8、大学出版社，韦丹编著，固体物理，清华大学出版社，20072007200720075.5.5.5.周公度编著，无机结构化学周公度编著，无机结构化学周公度编著，无机结构化学周公度编著，无机结构化学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)，科学出版社，科学出版社，科学出版社，科学出版社，19821982198219826.6.6.6.Paul Paul Paul Paul C.HiemenzC.HiemenzC.HiemenzC.Hiemenz著著著著，胶胶胶胶体体体体与与与与表表表表面面面面化化化化学学学学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)原原原原理理理理，北北北北京京京京大

9、学出版社，大学出版社，大学出版社，大学出版社，19861986198619867.7.7.7.胡胡胡胡志志志志强强强强主主主主编编编编,无无无无机机机机材材材材料料料料科科科科学学学学基基基基础础础础教教教教程程程程,化化化化学学学学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)工工工工业业业业出出出出版社版社版社版社,2003,2003,2003,2003 8.8.8.8.P.P.P.P.贝贝贝贝尔尔尔尔塔塔塔塔等等等等著著著著,玻玻玻玻璃璃璃璃物物物物理理理理化化化化学学学学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)导导导导论论论论 ,中中中中国建筑工业出版社国建筑工业出版社国建筑

10、工业出版社国建筑工业出版社,1983,1983,1983,1983第5页/共250页第六页，共250页。第二篇第二篇 第一章第一章 结晶结晶(jijng)(jijng)状态状态 基基基基本本本本要要要要求求求求：了了了了解解解解电电电电子子子子构构构构型型型型对对对对材材材材料料料料性性性性质质质质的的的的影影影影响响响响以以以以及及及及能能能能带带带带理理理理论论论论(lln)(lln)(lln)(lln)模模模模型型型型对对对对材材材材料料料料性性性性质质质质的的的的影影影影响响响响，掌掌掌掌握握握握结结结结构构构构与与与与球球球球的的的的密密密密堆堆堆堆积积积积，离离离离子子子子晶晶晶晶

11、体体体体的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征，结结结结晶晶晶晶化化化化学学学学定定定定律律律律，硅酸盐结构的特点和分类，鲍林规则。硅酸盐结构的特点和分类，鲍林规则。硅酸盐结构的特点和分类，鲍林规则。硅酸盐结构的特点和分类，鲍林规则。第一节第一节第一节第一节 电子构型与原子键合电子构型与原子键合电子构型与原子键合电子构型与原子键合 第五节第五节第五节第五节 二元化合物二元化合物二元化合物二元化合物 第二节第二节第二节第二节 分子轨道与能带分子轨道与能带分子轨道与能带分子轨道与能带 第六节第六节第六节第六节 多元化合物多元化合物多元化合物多元化合物 第三节第三节第三节第三节 单质晶体单质晶体单

12、质晶体单质晶体 第七节第七节第七节第七节 硅酸盐结构硅酸盐结构硅酸盐结构硅酸盐结构 第四节第四节第四节第四节 离子晶体通论离子晶体通论离子晶体通论离子晶体通论 第八节第八节第八节第八节 硼酸盐结构硼酸盐结构硼酸盐结构硼酸盐结构 第6页/共250页第七页，共250页。n n什么叫结晶状态？有什么特征？什么叫结晶状态？有什么特征？什么叫结晶状态？有什么特征？什么叫结晶状态？有什么特征？n n什么叫非结晶状态？有什么特征？什么叫非结晶状态？有什么特征？什么叫非结晶状态？有什么特征？什么叫非结晶状态？有什么特征？n n物质从结构物质从结构物质从结构物质从结构(jigu)(jigu)(jigu)(jig

13、u)的角度分为的角度分为的角度分为的角度分为:n n 晶态和非晶态。晶态和非晶态。晶态和非晶态。晶态和非晶态。n n 晶态晶态晶态晶态-物质内部的原子或分子呈有序排列。物质内部的原子或分子呈有序排列。物质内部的原子或分子呈有序排列。物质内部的原子或分子呈有序排列。n n 非晶态非晶态非晶态非晶态-物质内部的原子宏观排列无序。物质内部的原子宏观排列无序。物质内部的原子宏观排列无序。物质内部的原子宏观排列无序。第7页/共250页第八页，共250页。晶体晶体晶体晶体(jngt(jngt)与非晶体与非晶体与非晶体与非晶体(jngt(jngt)的宏观特征的宏观特征的宏观特征的宏观特征 晶体晶体晶体晶体(

14、jngt(jngt)规则的几何外形规则的几何外形规则的几何外形规则的几何外形 晶面角守恒晶面角守恒晶面角守恒晶面角守恒 各向异性各向异性各向异性各向异性 有固定的熔点有固定的熔点有固定的熔点有固定的熔点非晶体无确定的外形(wixn)介稳性各向同性无固定的熔点第8页/共250页第九页，共250页。第一节第一节 电子电子(dinz)(dinz)构型与原子键合构型与原子键合一、电子构型与量子力学一、电子构型与量子力学 1 1、电子的波粒二象性、电子的波粒二象性 电子具有波动性和粒子性，符电子具有波动性和粒子性，符合合(fh)(fh)测不准原理。测不准原理。2 2、描述电子行为的薛定锷方、描述电子行为

15、的薛定锷方程式程式 3 3、电子的能量是量子化的、电子的能量是量子化的（非连续）。（非连续）。4 4、电子构型与四个量子数、电子构型与四个量子数 主量子数、角量子数、磁量子主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。数和自旋量子数。第9页/共250页第十页，共250页。二二、电电子子构构型型对对材材料料性性质质的的影响影响1 1、电电子子构构型型的的相相似似与与化化学学性性质的相似质的相似2 2、对对材材料料光光学学性性质质的的影影响响（颜色、光谱性质）（颜色、光谱性质）3 3、对化学键型的影响、对化学键型的影响 化化学学键键型型主主要要由由原原子子(yunz)(yunz)的的电电负负性性决决定

16、定，典典型型的的金金属属键键、离离子子键键和和共共价价键键，不不同同键键型型的的物物质质具具有有不不同的结构。同的结构。三、三、共价键的本质共价键的本质第10页/共250页第十一页，共250页。第二节第二节 分子分子(fnz)轨道与能带轨道与能带一、分子轨道理论一、分子轨道理论 1 1、分分子子中中核核外外电电子子的的运运行行轨轨迹迹称称为为分子轨道，由原子轨道组成。分子轨道，由原子轨道组成。2 2、两两个个(lin(lin)原原子子轨轨道道组组合合成成两两个个(lin(lin)分分子子轨轨道道，一一个个成成键键轨轨道道（能能量量低低于于原原 子子轨轨道道），一一个个反反键键轨轨道道，两两个个

17、(lin(lin)电电子子填充于成键轨道。填充于成键轨道。3 3、不不同同原原子子轨轨道道有有效效组组成成分分子子轨轨道道必必须须满满足足能能量量相相近近，轨轨道道最最大大重重叠叠和和对对称称性性匹匹配配等等三三个个条条件件。主主要要有有和和键等。键等。第11页/共250页第十二页，共250页。二、能带理论 1、能带理论相似于分子(fnz)轨道理论，但前者的电子是离域的，为整个晶体，后者局限于分子(fnz)中。2、能带、导带和禁带第12页/共250页第十三页，共250页。附图附图附图附图(ft)2-1-1(ft)2-1-1导体和非导体的能带模型导体和非导体的能带模型导体和非导体的能带模型导体和

18、非导体的能带模型 第13页/共250页第十四页，共250页。三、能带理论模型对材料三、能带理论模型对材料三、能带理论模型对材料三、能带理论模型对材料(cilio)(cilio)导电性的解导电性的解导电性的解导电性的解释释释释 1 1、金属钠的能带形成与导电性金属钠的能带形成与导电性金属钠的能带形成与导电性金属钠的能带形成与导电性 附图附图(f t)2-1-2 (f t)2-1-2 金属键与能带金属键与能带的形成的形成第14页/共250页第十五页，共250页。附图附图附图附图2-1-32-1-3钠原子相互结合在一起时，能级钠原子相互结合在一起时，能级钠原子相互结合在一起时，能级钠原子相互结合在一

19、起时，能级(nngj)(nngj)变宽成能带，外层电子能级变宽成能带，外层电子能级变宽成能带，外层电子能级变宽成能带，外层电子能级(nngj)(nngj)首首首首先变宽先变宽先变宽先变宽 第15页/共250页第十六页，共250页。2.2.2.2.金刚石与石墨金刚石与石墨金刚石与石墨金刚石与石墨(shm)(shm)(shm)(shm)的能级、能带与导电性的能级、能带与导电性的能级、能带与导电性的能级、能带与导电性 附图附图附图附图2-1-4 2-1-4 金刚石和石墨金刚石和石墨金刚石和石墨金刚石和石墨(shm)(shm)的能级图及能带图的能级图及能带图的能级图及能带图的能级图及能带图第16页/共

20、250页第十七页，共250页。第三节第三节 单质单质(dnzh)(dnzh)晶体晶体 按按按按化化化化学学学学键键键键本本本本质质质质(bnzh)(bnzh)(bnzh)(bnzh)将将将将晶晶晶晶体体体体分分分分为为为为金金金金属属属属晶晶晶晶体体体体、离子晶体、共价晶体和分子晶体。离子晶体、共价晶体和分子晶体。离子晶体、共价晶体和分子晶体。离子晶体、共价晶体和分子晶体。由由由由同同同同种种种种元元元元素素素素组组组组成成成成的的的的晶晶晶晶体体体体称称称称为为为为单单单单质质质质晶晶晶晶体体体体，有有有有金金金金属属属属晶体、共价晶体和分子晶体。晶体、共价晶体和分子晶体。晶体、共价晶体和分

21、子晶体。晶体、共价晶体和分子晶体。一、由金属元素组成的单质晶体一、由金属元素组成的单质晶体一、由金属元素组成的单质晶体一、由金属元素组成的单质晶体 1 1 1 1、结构与球的密堆积结构与球的密堆积结构与球的密堆积结构与球的密堆积 a.a.a.a.等径球体堆积原理等径球体堆积原理等径球体堆积原理等径球体堆积原理 b.b.b.b.两种最紧密堆积方式两种最紧密堆积方式两种最紧密堆积方式两种最紧密堆积方式 ABABA ABABA ABABA ABABA，ABCABC ABCABC ABCABC ABCABC 第17页/共250页第十八页，共250页。附图附图附图附图(ft)2-1-5(a)(ft)2-

22、1-5(a)密排球面平面图密排球面平面图密排球面平面图密排球面平面图(b)(b)双层密排球面平面图双层密排球面平面图双层密排球面平面图双层密排球面平面图 第18页/共250页第十九页，共250页。附图附图附图附图(ft)2-1-6(a)(ft)2-1-6(a)六方（六方（六方（六方（hcphcp）密堆积）密堆积）密堆积）密堆积(b)(b)面心立方面心立方面心立方面心立方(fcc)(fcc)密堆积密堆积密堆积密堆积 第19页/共250页第二十页，共250页。附图附图附图附图(f t)2-1-7(f t)2-1-7 (a)(a)四面体空隙；四面体空隙；四面体空隙；四面体空隙；(b)(b)八面体空隙

23、八面体空隙八面体空隙八面体空隙第20页/共250页第二十一页，共250页。c.c.c.c.结构中的原子关系、四面体和八面体及其结构中的原子关系、四面体和八面体及其结构中的原子关系、四面体和八面体及其结构中的原子关系、四面体和八面体及其数量关系。数量关系。数量关系。数量关系。一个原子周围一个原子周围一个原子周围一个原子周围(zhuwi)(zhuwi)(zhuwi)(zhuwi)紧邻有紧邻有紧邻有紧邻有12121212个原子，个原子，个原子，个原子，8 8 8 8个四面体空隙和个四面体空隙和个四面体空隙和个四面体空隙和6 6 6 6个八面体空隙，对个八面体空隙，对个八面体空隙，对个八面体空隙，对于

24、于于于n n n n个原子体系有个原子体系有个原子体系有个原子体系有2n2n2n2n个四面体空隙和个四面体空隙和个四面体空隙和个四面体空隙和n n n n个八面体个八面体个八面体个八面体空隙空隙空隙空隙第21页/共250页第二十二页，共250页。附图附图附图附图2-1-82-1-8三种主要金属结构及相应密堆积三种主要金属结构及相应密堆积三种主要金属结构及相应密堆积三种主要金属结构及相应密堆积(duj)(duj)方式方式方式方式堆积堆积堆积堆积(duj)(duj)系数：系数：系数：系数：A1A1、A3A3为为为为74.05%74.05%，A2A2为为为为68.02%68.02%第22页/共250

25、页第二十三页，共250页。n n晶胞包含的原子数和空隙种类晶胞包含的原子数和空隙种类(zhngli)、数量、数量n n面心：面心：4个原子，个原子，8个四面体空个四面体空隙、隙、n n 4个八个八 面体空隙面体空隙n n六方：六方：6个原子，个原子，12个四面体个四面体空隙、空隙、n n 6个八个八 面体空隙面体空隙n n体心：体心：2个原子，个原子，4个四面体空个四面体空隙、隙、n n 2个八个八 面体空隙面体空隙第23页/共250页第二十四页，共250页。2 2 2 2、金属金属金属金属(jnsh)(jnsh)(jnsh)(jnsh)键的结构特征与金属键的结构特征与金属键的结构特征与金属键

26、的结构特征与金属(jnsh)(jnsh)(jnsh)(jnsh)的特性的特性的特性的特性 金属键无方向性、无饱和性，结金属键无方向性、无饱和性，结构高度对称，堆积紧密，密度大，具构高度对称，堆积紧密，密度大，具有良好的塑性、导电、导热性。有良好的塑性、导电、导热性。二、非金属元素单质的晶体二、非金属元素单质的晶体(jngt)(jngt)结结构构1 1、惰性气体元素的晶体惰性气体元素的晶体(jngt)(jngt)2 2、其他非金属元素单质的晶体其他非金属元素单质的晶体(jngt)8-N(jngt)8-N规则规则3 3、金刚石结构、金刚石结构 第24页/共250页第二十五页，共250页。附图附图附

27、图附图(ft)2-(ft)2-1-91-9金刚石结构金刚石结构金刚石结构金刚石结构第25页/共250页第二十六页，共250页。三、单质三、单质三、单质三、单质(dnzh)(dnzh)晶体结构的过渡晶体结构的过渡晶体结构的过渡晶体结构的过渡n n 金属性非金属性n n 非金属性金属性n n 结构(jigu)发生变化第26页/共250页第二十七页，共250页。第四节第四节第四节第四节 离子离子离子离子(lz)(lz)(lz)(lz)晶体通论晶体通论晶体通论晶体通论 一、离子晶体的结构特征一、离子晶体的结构特征一、离子晶体的结构特征一、离子晶体的结构特征 1 1 1 1、离子键的性质与结构离子键的性

28、质与结构离子键的性质与结构离子键的性质与结构 离子键无方向性、无饱和性离子键无方向性、无饱和性离子键无方向性、无饱和性离子键无方向性、无饱和性 配位配位配位配位(pi wi)(pi wi)(pi wi)(pi wi)数高，数高，数高，数高，堆积较密堆积较密堆积较密堆积较密 2 2 2 2、金属晶体的密堆积与离子晶体结构的相关性金属晶体的密堆积与离子晶体结构的相关性金属晶体的密堆积与离子晶体结构的相关性金属晶体的密堆积与离子晶体结构的相关性二、二、二、二、离子半径离子半径离子半径离子半径 1 1 1 1、离子半径的概念、离子半径的概念、离子半径的概念、离子半径的概念 2 2 2 2、离子半径与结

29、构的关系、离子半径与结构的关系、离子半径与结构的关系、离子半径与结构的关系第27页/共250页第二十八页，共250页。MgOMnOMgOMnOMgOMnOMgOMnO结构图结构图结构图结构图 附图附图附图附图(f t)2-1-10(f t)2-1-10(f t)2-1-10(f t)2-1-10 第28页/共250页第二十九页，共250页。附图附图附图附图(f t)2-1-11(f t)2-1-11(f t)2-1-11(f t)2-1-11 第29页/共250页第三十页，共250页。MgSMnSMgSMnSMgSMnSMgSMnS结构图结构图结构图结构图附图附图附图附图(f t)2-1-12

30、(f t)2-1-12(f t)2-1-12(f t)2-1-12第30页/共250页第三十一页，共250页。三、三、三、三、配位配位配位配位(pi wi)(pi wi)(pi wi)(pi wi)多面体与离子半径比多面体与离子半径比多面体与离子半径比多面体与离子半径比1 1 1 1、配位、配位、配位、配位(pi wi)(pi wi)(pi wi)(pi wi)多面体的概念多面体的概念多面体的概念多面体的概念附图附图(ft)2-1-13(ft)2-1-13配位多面体形状配位多面体形状第31页/共250页第三十二页，共250页。附图附图附图附图2-1-14 2-1-14 八面体配位中，正负离子的

31、接触八面体配位中，正负离子的接触八面体配位中，正负离子的接触八面体配位中，正负离子的接触(jich)(jich)情况情况情况情况第32页/共250页第三十三页，共250页。2 2、配位、配位、配位、配位(pi wi)(pi wi)多面体与离子半径比的关系多面体与离子半径比的关系多面体与离子半径比的关系多面体与离子半径比的关系附表附表附表附表2-1-1 2-1-1 配位配位配位配位(pi wi)(pi wi)数、配位数、配位数、配位数、配位(pi wi)(pi wi)多面体与极限多面体与极限多面体与极限多面体与极限半径比半径比半径比半径比配位数配位多面体形式r+/r-2直线形03平面三角形0.1

32、554四面体形0.2254四方平面形0.4146八面体形0.4148四方反棱柱形0.6458立方体形0.73212立方八面体形1.000第33页/共250页第三十四页，共250页。四四、晶晶格格能能 离离子子晶晶体体结结合合能能五、离子极化五、离子极化 1 1、离子极化的概念、离子极化的概念 2 2、离子极化对结构的影响、离子极化对结构的影响 离子间距缩短离子间距缩短(sudun)(sudun)共价成分增加共价成分增加 配位数降低配位数降低 3 3、离离子子极极化化对对晶晶体体性性质质的的影影响响第34页/共250页第三十五页，共250页。离子离子(lz)极化例子：极化例子：化合物化合物 R+

33、/R-CuF 0.72CuCl 0.53CuBr 0.49CuI 0.44第35页/共250页第三十六页，共250页。六六、哥哥希希米米德德结结晶晶(jijng)(jijng)化化学定律学定律 哥哥希希米米德德结结晶晶(jijng)(jijng)化化学学定定律律晶晶体体的的构构造造以以其其结结构构基基元元的的数数量量、大大小小和和极极化化作作用用所所决决定定。如如ABAB型型、AB2AB2型型、A2B3A2B3型型三三者者的的晶晶体体结结构构一一定定不不同。同。第36页/共250页第三十七页，共250页。第五节第五节第五节第五节.二元化合物二元化合物二元化合物二元化合物一、一、一、一、ABAB

34、ABAB型离子化合物型离子化合物型离子化合物型离子化合物 1 1 1 1、一一一一般般般般规规规规律律律律 主主主主要要要要有有有有NaClNaClNaClNaCl、ZnSZnSZnSZnS、CsClCsClCsClCsCl为为为为代代代代表表表表的的的的三三三三种种种种(sn(sn(sn(sn zhn)zhn)zhn)zhn)晶型。其晶型与晶型。其晶型与晶型。其晶型与晶型。其晶型与R+/R-R+/R-R+/R-R+/R-呈明显的规律分布：呈明显的规律分布：呈明显的规律分布：呈明显的规律分布：CsClCsClCsClCsCl型型型型（8 8 8 8配配配配位位位位）NaClNaClNaClNa

35、Cl型型型型（6 6 6 6配配配配位位位位）ZnSZnSZnSZnS型型型型（4 4 4 4配位）配位）配位）配位）R+/R-R+/R-R+/R-R+/R-1-0.732 1-0.732 1-0.732 1-0.732 0.732-0.414 0.732-0.414 0.732-0.414 0.732-0.414 0.414-0.414-0.414-0.414-0.2250.2250.2250.225化化化化合合合合物物物物 CsCl CsCl CsCl CsCl 0.91 0.91 0.91 0.91 BaO BaO BaO BaO 0.96 0.96 0.96 0.96 KCl KCl

36、KCl KCl 0.73 0.73 0.73 0.73 BeO BeO BeO BeO 0.260.260.260.26 CsI CsI CsI CsI 0.75 0.75 0.75 0.75 NaCl NaCl NaCl NaCl 0.54 0.54 0.54 0.54 NaI NaI NaI NaI 0.44 0.44 0.44 0.44 BeS BeS BeS BeS 0.200.200.200.20原因：离子极化原因：离子极化原因：离子极化原因：离子极化第37页/共250页第三十八页，共250页。2 2、NaClNaCl的晶型结构的晶型结构 一一套套Na+Na+面面心心格格子子和和一一

37、套套Cl-Cl-面面心心格格子子沿沿a a轴轴（或或b b、c c轴轴）1/21/2晶晶棱棱距距离离交交叠叠组组成成NaClNaCl晶晶体体(jngt)(jngt)，其其中中含含有有4 4个个NaClNaCl分分子，各离子的坐标如下：子，各离子的坐标如下：4 4个个Cl-Cl-：0 0 0 0 0 0，1/2 1/2 1/2 1/2 0 0，1/2 0 1/21/2 0 1/2，0 1/2 1/20 1/2 1/24 4个个Na+Na+：1/2 1/2 1/2 1/2 1/21/2，0 0 0 0 1/21/2，0 1/2 00 1/2 0，1/2 0 01/2 0 0第38页/共250页第三

38、十九页，共250页。附图附图附图附图2-1-15NaCl2-1-15NaCl结构的立方结构的立方结构的立方结构的立方(lfng)(lfng)晶胞晶胞晶胞晶胞(a)(a)每个每个每个每个Na+Na+与六个排成八面体形式的与六个排成八面体形式的与六个排成八面体形式的与六个排成八面体形式的Cl-Cl-配位配位配位配位(b)(b)晶胞中的正八面体结构晶胞中的正八面体结构晶胞中的正八面体结构晶胞中的正八面体结构第39页/共250页第四十页，共250页。2 2 2 2、CsClCsClCsClCsCl的晶型结构的晶型结构的晶型结构的晶型结构 一套一套一套一套Cs+Cs+Cs+Cs+简单立方格子和一套简单立

39、方格子和一套简单立方格子和一套简单立方格子和一套Cl-Cl-Cl-Cl-简单立方格简单立方格简单立方格简单立方格子沿子沿子沿子沿1/21/21/21/2（a+b+ca+b+ca+b+ca+b+c）交叠组成）交叠组成）交叠组成）交叠组成(z chn)CsCl(z chn)CsCl(z chn)CsCl(z chn)CsCl晶体，晶体，晶体，晶体，其中含有其中含有其中含有其中含有1 1 1 1个个个个CsClCsClCsClCsCl分子，各离子的坐标如下：分子，各离子的坐标如下：分子，各离子的坐标如下：分子，各离子的坐标如下：Cl-Cl-Cl-Cl-：000 Cs+000 Cs+000 Cs+00

40、0 Cs+：1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 n n附图(f t)2-1-16 n nCsCl结构的立方晶胞 第40页/共250页第四十一页，共250页。3 3 3 3、立方、立方、立方、立方ZnSZnSZnSZnS的晶体结构的晶体结构的晶体结构的晶体结构 一套一套一套一套Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+面心格子和一套面心格子和一套面心格子和一套面心格子和一套S2-S2-S2-S2-简单立方格子沿简单立方格子沿简单立方格子沿简单立方格子沿1/41/41/41/4（a+b+ca+b+ca+b+ca+b+c）交叠组成）交叠组成）交叠组成

41、）交叠组成ZnSZnSZnSZnS晶体，其中含有晶体，其中含有晶体，其中含有晶体，其中含有4 4 4 4个个个个ZnSZnSZnSZnS分子，各离子的坐标分子，各离子的坐标分子，各离子的坐标分子，各离子的坐标(zubio)(zubio)(zubio)(zubio)如下：如下：如下：如下：4 4 4 4个个个个Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+：000000000000，1/2 1/2 01/2 1/2 01/2 1/2 01/2 1/2 0，1/2 0 1/21/2 0 1/21/2 0 1/21/2 0 1/2，0 1/2 0 1/2 0 1/2 0 1/2 1/21/21/21/24 4 4

42、 4个个个个S2-S2-S2-S2-：1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4，3/4 3/4 1/43/4 3/4 1/43/4 3/4 1/43/4 3/4 1/4，3/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 3/43/43/43/4，1/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4 n n 附图2-1-17 n n 立方(lfng)ZnS结构第41页/共250页第四十二页，共250页。二、二、二、二、AB2AB2AB2AB2型离子化合物型离子化合物型离子化合物型离子化合

43、物(A2B(A2B(A2B(A2B型型型型)典型的典型的典型的典型的CaF2CaF2CaF2CaF2结构结构结构结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)：一套：一套：一套：一套Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+面心格子，面心格子，面心格子，面心格子，二套二套二套二套F-F-F-F-面心格子，面心格子，面心格子，面心格子，F-F-F-F-填充于填充于填充于填充于Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+面心格子的全部四面面心格子的全部四面面心格子的全部四面面心格子的全部四面体空隙，其坐标如下：体空隙，其坐标如下：体空隙，其坐标如下：体空隙，其坐标如下：4 4 4 4个个个个Ca2+Ca2+Ca2

44、+Ca2+：000000000000，1/2 1/2 01/2 1/2 01/2 1/2 01/2 1/2 0，1/2 0 1/21/2 0 1/21/2 0 1/21/2 0 1/2，0 1/2 1/20 1/2 1/20 1/2 1/20 1/2 1/28 8 8 8个个个个F-F-F-F-：1/4 1/4 1/41/4 1/4 1/41/4 1/4 1/41/4 1/4 1/4，3/4 3/4 1/43/4 3/4 1/43/4 3/4 1/43/4 3/4 1/4，3/4 1/4 3/43/4 1/4 3/43/4 1/4 3/43/4 1/4 3/4，1/4 3/4 3/4,3/4

45、3/4 3/4 1/4 3/4 3/4,3/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4,3/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4,3/4 3/4 3/4，1/4 1/43/41/4 1/43/41/4 1/43/41/4 1/43/4，1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 1/4，3/4 1/4 1/43/4 1/4 1/43/4 1/4 1/43/4 1/4 1/4附图附图附图附图(f t)2-1-(f t)2-1-18 18 CaF2 CaF2型结构型结构型结构型结构 第42页/共250页第四十三页，共250页。例题：例题：K2OK2

46、O的的结结构构属属反反萤萤石石结结构构，即即O2-O2-呈呈面面心心立立方方堆堆积积(duj)(duj)，K+K+占占据据所所有有四四面面体体空空隙隙。计计算算：（1 1）K2OK2O的的晶晶胞胞常常数数；（2 2）K2OK2O晶晶格格中中能能容容纳纳的的最最大大离离子子半半径径为为多多大大？（3 3）（111111）、（110110）、（100100）晶晶面面的的原原子子面面密密度度。已已知知：K+K+半半径径为为1.381.38，O2-O2-半半径为径为1.40 1.40 解解：K2OK2O的的晶晶胞胞为为O2-O2-构构成成的的正正立立方方体体，K+K+占占据据所所有有四四面面体体空隙：

47、空隙：（1 1）其其晶晶胞胞常常数数a=b=ca=b=c，=90=90 以以O2-O2-为为原原点点建建立立直直角角坐坐标标，则则最最邻邻近近原原点点K+K+的的坐坐标标为为（1/4 1/4 1/4 1/4 1/41/4），根根据据位位置关系有：置关系有：R R O2-+O2-+R R K+=K+=（1/4 1/4 a a）2+2+（1/4 1/4 b b）2+2+（1/4 1/4 c c）2 21/21/2 =3/4 a=3/4 a第43页/共250页第四十四页，共250页。a=4/3 a=4/3（RO2-+RK+RO2-+RK+）=4/3=4/3（1.40+1.381.40+1.38）=6

48、.42=6.42（）（2 2）从从从从K2OK2O的晶胞结构可知，其中最大空隙为八面体空的晶胞结构可知，其中最大空隙为八面体空的晶胞结构可知，其中最大空隙为八面体空的晶胞结构可知，其中最大空隙为八面体空 隙中心，能容纳的离子半径隙中心，能容纳的离子半径隙中心，能容纳的离子半径隙中心，能容纳的离子半径(l z(l z bn jn bn jn)为为为为R R，则有，则有，则有，则有:2 R O2-+2 R=a 2 R O2-+2 R=a R=1.81 R=1.81（）（3 3）K2O K2O的（的（的（的（111111）晶面只有）晶面只有）晶面只有）晶面只有O2-O2-，数量为数量为数量为数量为3

49、1/6+31/2=231/6+31/2=2（110110）晶面有）晶面有）晶面有）晶面有2 2个个个个O2-O2-、4 4个个个个K+K+，（，（，（，（100100）晶面有）晶面有）晶面有）晶面有2 2个个个个O2-O2-，则则则则:（111111）晶面密度）晶面密度）晶面密度）晶面密度 1=2R2 O2-/1=2R2 O2-/（1/22a3/22a1/22a3/22a）=0.345=0.345（110110）晶面密度）晶面密度）晶面密度）晶面密度 2=2=（2R 2O2-+4R2 K+2R 2O2-+4R2 K+）/2a2=0.622/2a2=0.622（100100）晶面密度）晶面密度）

50、晶面密度）晶面密度 3=2R 2O2-/a2=0.299 3=2R 2O2-/a2=0.299第44页/共250页第四十五页，共250页。思考题：思考题：思考题：思考题：1 1、物物物物质质质质的的的的结结结结构构构构都都都都是是是是晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构吗吗吗吗？晶晶晶晶体体体体物物物物质质质质的的的的结结结结构构构构有何特征？有何特征？有何特征？有何特征？2 2、晶晶晶晶体体体体内内内内部部部部的的的的原原原原子子子子主主主主要要要要按按按按照照照照什什什什么么么么规规规规则则则则进进进进行行行行排排排排列列列列？分为哪些类型？分为哪些类型？分为哪些类型？分为哪些类型？3 3、什