晶體的基本知識(shí)課件

8.1晶體的基本知識(shí)8.1.1晶體的宏觀特性晶體與非晶體相比較，在宏觀上兩者有以下區(qū)別：◆晶體有規(guī)則的幾何外形，非晶體沒有一定的外形；◆晶體具有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定熔點(diǎn)；◆晶體顯各向異性，而非晶體則顯各向同性。宏觀上判斷晶體與非晶體，應(yīng)綜合以上三方面的特點(diǎn)來考察，單從一個(gè)方面判斷是不充分的。8.1.2晶體的微觀結(jié)構(gòu)概念：點(diǎn)陣、晶格、晶胞、結(jié)點(diǎn)、晶胞參數(shù)。點(diǎn)陣：為了便于研究晶體中微粒（原子，離子或分子）在空間排列的規(guī)律和特點(diǎn)，將晶體中按周期重復(fù)的那一部分微粒抽象成幾何質(zhì)點(diǎn)，聯(lián)結(jié)其中任何兩點(diǎn)所組成的向量進(jìn)行無限平移，這一套點(diǎn)的無限組合就叫做點(diǎn)陣。一維的點(diǎn)陣是直線點(diǎn)陣，二維的點(diǎn)陣是平面點(diǎn)陣，三維的點(diǎn)陣是空間點(diǎn)陣。晶格：平面點(diǎn)陣的點(diǎn)的聯(lián)結(jié)形成平面格子，每個(gè)格子一般為平行四邊形。空間點(diǎn)陣的點(diǎn)的連接形成空間格子。每一個(gè)格子一般是平行六面體。這種空間格子就稱為晶格。8.1晶體的基本知識(shí)晶胞：把晶體中的微粒（原子、離子或分子）抽象地看成一個(gè)結(jié)點(diǎn)，把它們聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成不同形狀的空間格子，這些空間格子都是六面體。假如將晶體結(jié)構(gòu)截裁成一個(gè)一個(gè)彼此互相并置的而且等同的平行六面體的基本單元，它代表晶體的基本重復(fù)單元。我們稱這些基本單元為晶胞。晶胞參數(shù)：晶胞的大小和形狀由6個(gè)參數(shù)決定。它是六面體的3個(gè)邊長，a、b、c和cb、ca、ab所成的3個(gè)夾角α、β、γ。這六個(gè)參數(shù)總稱晶胞參數(shù)（也稱點(diǎn)陣參數(shù)）。按照各種晶體中晶胞參數(shù)的不同，把晶體分為七類：稱之為七大晶系。如下圖七大晶系中最簡單的是立方晶系，立方晶系又分為簡單立方晶格、體心立方晶格和面心立方晶格。8.1晶體的基本知識(shí)8.1晶體的基本知識(shí)8.1.3晶體的基本類型金屬晶體晶體分類離子晶體分子晶體和共價(jià)晶體此外還有混合型晶體、鏈狀晶體和層狀晶體。8.2離子鍵和離子晶體8.2.1離子鍵的形成離子鍵一般存在于金屬元素與非金屬元素所組成的化合物中。成鍵時(shí)，金屬元素原子的外層電子脫離原來的原子軌道，進(jìn)入非金屬元素原子的最外層軌道，從而使雙方都達(dá)到比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。離子鍵的特點(diǎn)：A作用力的實(shí)質(zhì)是靜電引力B離子鍵無方向性,無飽和性。因?yàn)槭庆o電吸引,所以無方向性;且只要是正負(fù)離子之間,則彼此吸引,即無飽和性。8.2.2離子晶體離子鍵在晶體內(nèi)趨于采取緊密的堆積方式：配位數(shù)。舉CsCl、NaCl為例，8.2離子鍵和離子晶體點(diǎn)陣型式是Cs+離子形成簡單立方點(diǎn)陣，Cl-離子形成另一個(gè)立方點(diǎn)陣，兩個(gè)簡單立方點(diǎn)陣平行交錯(cuò)，交錯(cuò)的方式是一個(gè)簡單立方格子的結(jié)點(diǎn)位于另一個(gè)簡單立方格子的體心。如下圖所示。屬立方晶系，配位數(shù)為8∶8，即每個(gè)正離子被8個(gè)負(fù)離子包圍，同時(shí)每個(gè)負(fù)離子也被8個(gè)正離子所包圍。

（a）Cs+與Cl-的兩個(gè)簡單立方點(diǎn)陣平行交錯(cuò)（b）CsCl型晶體8.3原子晶體和分子晶體8.3.1原子晶體原子晶體又稱共價(jià)晶體，結(jié)點(diǎn)上粒子是中性原子，原子間以強(qiáng)大的共價(jià)鍵相結(jié)合，原子晶體具有很高的熔點(diǎn)和硬度，在熔融時(shí)幾乎不導(dǎo)電。常見的原子晶體有金剛石C、碳化硅SiC、碳化硼B(yǎng)4C和氮化鋁AlN等。8.3.2分子晶體分子晶體結(jié)點(diǎn)上的粒子是共價(jià)分子，分子之間通過分子間力相結(jié)合。分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低，在常溫下通常處于液態(tài)或氣體。8.4金屬鍵和金屬晶體所有金屬晶體的配位數(shù)是8或12。改性共價(jià)鍵理論：在固態(tài)或液態(tài)金屬中，金屬原子可以松脫下價(jià)電子，自由地從一個(gè)原子流動(dòng)到另一個(gè)原子，這些電子稱為自由電子。金屬鍵無方向性和飽和性。晶格類型組成晶胞的質(zhì)點(diǎn)結(jié)合力晶體特性實(shí)例原子晶體原子共價(jià)鍵硬度大,熔、沸點(diǎn)很高,在大多數(shù)溶劑中不溶,導(dǎo)電性差金剛石,SiC離子晶體正離子離子鍵熔、沸點(diǎn)高,硬而脆,大多溶于極性溶劑中,熔融狀態(tài)和水溶液能導(dǎo)電NaCl,CaCl,ZnS負(fù)離子分子晶體極性分子分子間力(有氫鍵)熔、沸點(diǎn)低,能溶于極性溶劑中,溶于水時(shí)能導(dǎo)電HCl,HF,NH3,H2O非極性分子分子間力熔