第七章 晶體結構

第七章晶體結構1第一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四固體晶體非晶體——無定型物質兩者有何區(qū)別？晶體無定型物質具有整齊規(guī)則的幾何外形（1）外形不規(guī)則在一定壓力下具有固定的熔點（2）沒有固定熔點具有各向異性（3）各向同性2第二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四時間溫度溫度時間晶體的升溫曲線非晶體的升溫曲線各向異性：晶體在不同方向上的物理性能，如：導電性、導熱性等，在晶體的各個面上不同，這一性質叫各向異性。3第三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四4第四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四晶體的特征(1)具有整齊規(guī)則的幾何外形(2)具有固定的熔點(3)有各向異性質點（分子、原子或離子）在空間有規(guī)則地排列成的，具有整齊的外形，以多面體出現的固體物質叫晶體。晶體：研究晶體結構，主要是兩方面內容：（1）晶體內的粒子是什么？它們是怎樣結合的？（2）晶體內粒子的排列方式。（怎樣排列）5第五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（1）晶格在研究晶體內粒子的排列時，通常把各種粒子抽象地看成幾何的點，這時，整個晶體就被看成是空間按一定規(guī)律整齊排列的點組成的，這些點的總和具有一定的形狀，這些點的總和叫晶格。晶格上的點叫晶格結點。7.1.1晶格和晶胞6第六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四NaCl晶體的晶格Na+

Cl－NaCl晶體的晶胞晶胞是晶體的代表，是晶體中的最小單位。晶胞并置起來，則得到晶體。7第七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（2）晶胞晶格中，含有晶體結構中具有代表性的最小重復單位叫晶胞。晶胞在各個方向的無限重復就是晶體。所以，晶體的性質與晶胞的大小、晶胞的形狀和晶胞中質點的種類（分子、原子或離子）以及質點間的作用力有關。因為晶胞決定晶格，晶格又是晶體的抽象化表示法，所以，晶胞的性質決定晶體的性質；晶格類型與晶胞的大小、形狀有關。8第八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四晶胞（晶格）類型晶胞的特征（大小、形狀）常用六個常數描述；它們是a、b、c、α、β、γ，叫晶胞參數。若晶胞是平行六面體，則a、b、c是棱長，α、β、γ是晶角，分別是bc，ca,ab所組成的夾角。9第九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四根據不同的晶胞，晶胞參數a、b、c、α、β、γ的數值不同，可將晶體分成七種晶系（又叫布拉維系）。10第十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四每一種晶系，按晶體的粒子數不同，又可以分成幾種晶格類型。這樣，七大晶系共有14種晶格類型。11第十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四我們學習最簡單的立方晶系的三種晶格類型：（1）簡單立方晶格（2）體心立方晶格（3）面心立方晶格（1）簡單立方晶格晶胞形狀是正立方體，結點分布在晶胞立方體的八個角頂，共有8個粒子。12第十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（2）體心立方晶格晶胞形狀是正立方體，結點共有9個，其中8個在晶胞立方體的角頂，一個在晶胞立方體的中心。（3）面心立方晶格晶胞形狀是正立方體，結點共有14個，其中8個在晶胞立方體的角頂，6個在晶胞立方體6個面的中心。13第十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四7.1.2晶體的基本類型根據晶格結點上的粒子的種類不同，晶體可以分成四種類型：（1）離子晶體：（2）原子晶體：（3）分子晶體：（4）金屬晶體：晶格結點上交替排列的是正、負離子。晶格結點上排列的是中性原子。晶格結點上排列的是中性分子。晶格結點上排列的是金屬原子或金屬離子14第十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子晶體的特征離子晶體的熔、沸點較高，并且正、負離子電荷越高，兩核間距越小，靜電作用越強，離子鍵越強，則晶體的熔、沸點越高。離子晶體的晶格結點上交替排列的是正、負離子，所以質點間的作用力是很強的離子鍵力（靜電作用力）。1.結點粒子和作用力2.熔、沸點較高離子晶體15第十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子晶體的水溶液或熔融態(tài)導電，是通過離子的定向遷移完成的，而不是通過電子流動導電。因為結點上是正、負離子，只能在結點附近有規(guī)則的振動，不能自由移動。因離子鍵強度大，所以硬度高。但受到外力沖擊時，易發(fā)生錯位，導致破碎。3.導電性4.硬度高延展性差例如：NaClMgO熔點：MgO＞CaO＞NaCl＞KClb.p.1413C°3600C°m.p.801C°2800C°16第十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四++－－++－－++－－++－－錯位++－－++－－++－－++－－

受力時發(fā)生錯位，使正正離子相切，負負離子相切，彼此排斥，離子鍵失去作用，故離子晶體無延展性。如CaCO3可用于雕刻，而不可用于鍛造，即不具有延展性。F17第十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子晶體易溶于極性溶劑中，因為溶劑分子與離子間的作用力（吸引力），足以克服晶體內離子間的吸引力，而且極性分子的偶極矩越大（極性越強）對離子的吸引力越強，使晶體的溶解度越大。5.溶解性6.無確定的分子量離子晶體中，質點是正、負離子，無單獨的分子存在；晶體是個大分子，表示其組成用化學式；進行計算時用式量，而不是分子量。18第十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子離子復雜離子：簡單離子：單個原子形成的離子。如：Cl－、F－、Na＋、S2－……它們可以看成是帶電的球體，其特征有離子電荷、離子半徑、離子的電子構型。多個原子通過共價鍵形成的離子。如：NO3－、CO32－、NH4＋、SO42－、ClO3－……其特征有離子電荷、離子半徑、離子的空間構型及極性取向。19第十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四1.離子電荷離子電荷是指簡單離子的核電荷與它的核外電子的代數和?？烧?、可負。如：Na＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、S2－等。帶正電荷的離子——稱為陽離子（或正離子）；帶負電荷的離子——稱為陰離子（或負離子）；帶有相同電荷的離子，如：Na＋、Ag＋，雖然離子的形式電荷相同，但是，在它們周圍呈現的正電場強度不同。原因：電子構型不同，致使有效核電荷不同。20第二十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四2.離子的電子構型處于基態(tài)離子的價電子構型，稱為離子的電子構型。離子的電子構型陰離子的電子構型：一般是8e－陽離子的電子構型8e－2e－18e－(9~17)e－(18+2)e－21第二十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四(2)8e－構型：(1)2e－構型：(3)18e－構型：(4)(9~17)e－構型：基態(tài)離子價電子層只有2個電子。例如：Li+、Be2+、B3+等，第二周期陽離子。基態(tài)離子價電子層有8個電子。例如：Na+、Mg2+、Al3+等?；鶓B(tài)離子價電子層為18個電子。例如：Ag+、Hg2+、Ga3+、Pb4+等?；鶓B(tài)離子價電子層為9~17個電子。例如：Mn2+(13e-)、Fe2+(14e-)、

Ni2+(16e-)、

Co2+(15e-)、

Ti3+(9e-)、V2+(11e-)等。22第二十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四(5)(18+2)e－構型：基態(tài)離子價電子層最外層有2個電子，次外層有18個電子。例如：Ti+、Sn2+、Pb2+、Bi3+、Sb3+等。如果離子的電荷相同，半徑相近，離子的電子構型不同，有效正電荷的強弱不同，往往是：8e－＜(9~17)e－＜18e－或(18+2)e－可見：含d電子數越多，離子的有效正電荷越大。因為d電子在核外空間的概率分布比較松散，對核電荷的屏蔽作用小，所以有效核電荷數增大。例如：Na+與Ag+。23第二十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四3.離子半徑d值可由晶體的X射線衍射實驗測定得到，例如：MgOd=210pm。正負離子的核間距d是r+和r－之和。dr+r-(1)離子半徑概念24第二十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四1926年，哥爾智密特(Goldschmidt)用光學方法測得了F－和O2－的半徑，分別為133pm和132pm。結合X射線衍射所得的d值，得到一系列離子半徑。=dMgO－=210－132=78(pm)這種半徑為哥爾智密特半徑。1927年，Pauling把最外層電子到核的距離，定義為離子半徑。并利用有效核電荷等數據，求出一套離子半徑數值，被稱為

Pauling半徑。25第二十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子鍵1.離子鍵的形成以NaCl為例。

第一步電子轉移形成離子：

Na－e——Na+，Cl+e——Cl－相應的電子構型變化：2s22p63s1——2s22p6，3s23p5——3s23p6形成稀有氣體原子結構的穩(wěn)定離子。(1)形成過程26第二十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四第二步靠靜電吸引，形成化學鍵。縱坐標的零點當r無窮大時，即兩核之間無限遠時的勢能。體系的勢能與核間距之間的關系如圖所示：V0Vr0r0r27第二十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四圖中可見：

r>r0，當r減小時，正負離子靠靜電相互吸引，勢能V減小，體系趨于穩(wěn)定?？疾霳a+和Cl－彼此接近的過程中，勢能V的變化。r=r0，V有極小值，此時體系最穩(wěn)定，表明形成離子鍵。r<r0，當r減小時，V急劇上升。因為Na+和Cl－彼此再接近時，電子云之間的斥力急劇增加，導致勢能驟然上升。V0V28第二十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四因此，離子相互吸引，保持一定距離時，體系最穩(wěn)定。這就意味著形成了離子鍵。r0和鍵長有關，而V

和鍵能有關。a)元素的電負性差比較大

X>1.7，發(fā)生電子轉移，形成離子鍵；X<1.7，不發(fā)生電子轉移，形成共價鍵。但離子鍵和共價鍵之間，并非可以截然區(qū)分的?？蓪㈦x子鍵視為極性共價鍵的一個極端，而另一極端則為非極性共價鍵。(2)離子鍵的形成條件29第二十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四極性增大非極性共價鍵極性共價鍵離子鍵化合物中不存在百分之百的離子鍵，即使是NaF的化學鍵，其中也有共價鍵的成分。X>1.7，實際上是指離子鍵的成分大于50%。b)易形成穩(wěn)定離子

Na+2s22p6，Cl－3s23p6，達到稀有氣體式穩(wěn)定結構。Ag+4d10，Zn2+3d10d軌道全充滿的穩(wěn)定結構。30第三十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四只轉移少數的電子，就達到穩(wěn)定結構。而C和Si原子的電子結構為s2p2，要失去或得到4e，才能形成穩(wěn)定離子，比較困難。所以一般不形成離子鍵。如：CCl4、SiF4等，均為共價化合物。31第三十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四晶格能晶格能定義：將1mol離子晶體里的正、負離子（克服晶體中的靜電引力）完全氣化而遠離所需要的能量。用U表示，單位：kJ·mol－1

（U為正值）。Na(g)H1Na+(g)H21/2Cl2(g)H3Cl(g)H4Cl－

(g)+Na(s)+NaCl(s)Hf(NaCl)U32第三十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四結合玻恩—哈伯循環(huán)，可得：NaCl(s)的晶格能：U=H1+H2+H3+H4－Hf(NaCl)

=108.8+496+121.5+(－348.7)－(－411)=789kJ·mol－1

U+Hf(NaCl)=H1+H2+H3+H4有些教材晶格能：氣態(tài)的正、負離子，結合成1mol離子晶體時，放出的能量，用U表示。Na+(g)+Cl－(g)=NaCl(s)H=－U（負號表示放熱）33第三十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四影響晶格能的因素：①正、負離子電荷；②正、負離子半徑；③離子晶體的結構類型；晶格能的意義：晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定。離子晶體的熔、沸點越高，硬度越大。這些影響晶格能的因素可由玻恩—朗德方程看出：④離子電子層結構類型34第三十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四玻恩—朗德方程：式中：r0—正、負離子核間距離，A—Madelung常數,與晶體類型有關，n—Born指數,與離子電子層結構類型有關。Z1、Z2—分別為正、負離子電荷的絕對值，ε0—真空介電常數，NA—阿佛伽德羅常數，e—電子的電荷35第三十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四A的取值：CsCl型A=1.763NaCl型A=1.748ZnS型A=1.638n的取值：離子電子層構型HeNeArKrXe

n值

5

7

91012由此可見：正、負離子電荷Z↑，離子半徑r↓，U↑

；熔沸點越高。在晶體類型相同時，例：U(NaCl)<U(MgO)；U(MgO)>U(CaO)。36第三十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子電荷高、半徑小的離子晶體晶格能大，相應表現為熔點高、硬度大等性能。晶格能對離子晶體物理性質的影響：37第三十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四晶格能的求算：晶格能的值不能直接測得，可以通過玻恩—哈伯循環(huán)，由已知的數據間接求得。例如：利用玻恩－哈伯循環(huán)，求NaF的晶格能。已知：Na(s)

的升華熱S=108.8kJ·mol－1；F2(g)

的離解能D=154.8kJ·mol－1；F的電子親合能E=－328kJ·mol－1；Na的第一電離能I1=496kJ·mol－1；Hf(NaF)=－569kJ·mol－138第三十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四Na(g)SNa+(g)I11/2F2(g)F(g)EF－(g)+Na(s)+NaF(s)Hf(NaF)U解：設計成玻恩－哈伯循環(huán)為：根據蓋斯定律：Hf(NaF)+U=S+I1++EU=S+I1++E－Hf(NaF)

∴39第三十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四U=S+I1++E－Hf(NaF)

=923.2kJ·mol－1

=108.8+496++(－328)－(－569)與NaCl比較：40第四十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子鍵的特征離子鍵的特征：無飽和性，無方向性；例如：Na+周圍有6個Cl－，Cl－周圍有6個Na+。Cs+周圍有8個Cl－，Cl－周圍有8個Cs+。在NaCl晶體中：在CsCl晶體中：41第四十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子晶體的空間結構1.常見的離子晶體空間構型在離子晶體中，常見的有四種結構類型：NaCl型CsCl型ZnS型巖鹽氯化銫閃鋅礦42第四十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（1）NaCl型屬立方晶系，NaCl晶胞是正立方體，是面心立方晶格；配位數為：6：6。Na+Cl－屬于此類的離子晶體有NaF、AgF、MgO、CaO……。配位數：某一離子周圍排列的與其帶有相反電荷的離子的數目，叫該離子的配位數。43第四十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（2）CsCl型Cs+Cl－屬立方晶系，CsCl晶胞是正立方體，是簡單立方晶格；配位數為：8：8。屬于此類的離子晶體有CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl……。44第四十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四（3）ZnS型Zn2+S2－屬立方晶系，ZnS晶胞是正立方體，是面心立方晶格；配位數為：4：4。屬于此類的離子晶體有BeO、BeS、MgTe、MgSe……。45第四十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四為什么離子晶體會采取配比不同的空間結構呢？原因：組成各種離子晶體的正、負離子半徑的大小不同而導致的。2.配位數與r+/r－的關系(1)離子晶體穩(wěn)定存在的條件紅球不穩(wěn)定平衡藍球穩(wěn)定平衡46第四十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四+++++不穩(wěn)定a)同號陰離子相切，異號離子相離。+－－－++++－b)同號離子相離，異號離子相切。穩(wěn)定47第四十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四c)同號陰離子相切，異號離子相切。介穩(wěn)狀態(tài)－－－－+++++48第四十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四(2)r+/r－與配位數從六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數之間的關系。ABCD+++ADCB+下圖所示，六配位的介穩(wěn)狀態(tài)的中間一層的俯視圖。ADBC是正方形。AC=BC=2r－∵∴△ABC是等腰直角三角形∴AB2=AC2+BC2AB=2r++2r－∵49第四十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四∴此時，為介穩(wěn)狀態(tài)，如見前面的圖。如果r+再大些：則出現右圖情況，即離子同號相離，異號相切的穩(wěn)定狀態(tài)。+－－－++++－結論：時，配位數為6，能夠存在。50第五十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四從八配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數之間的關系。ABCDABCD下圖所示，八配位的介穩(wěn)狀態(tài)的對角面圖。ABCD是矩形?？梢郧蟮?1第五十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四當r+繼續(xù)增加，達到并超過時，即陽離子周圍可容納更多陰離子時，為8配位。結論為0.414-0.732，6配位NaCl型晶體結構。若r+變小，當

則出現a)種情況，如右圖。陰離子相切陰離子陽離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài)。配位數將變成4。+++++52第五十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四0.225——0.414 4：4ZnS型晶體結構0.414——0.732 6：6 NaCl型晶體結構0.732——1.000 8：8 CsCl型晶體結構若r+再增大，可達到12配位；r+再減小，則形成3配位。這就是半徑比規(guī)則，用半徑比規(guī)則可以判斷離子晶體的空間結構類型?？傊湮粩蹬cr+/r－之比相關：53第五十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四7.3.1金屬鍵7.3金屬晶體7.3.3金屬的原子半徑7.3.2金屬晶體的緊密堆積結構54第五十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四金屬晶體的晶格結點上排列著金屬原子或金屬陽離子，在結點的間隙中有許多從金屬原子上“脫落下來”的自由電子，整個晶體靠共用一些自由電子結合起來，所以質點間的作用力是很強的金屬鍵力。1.結點粒子和作用力金屬鍵——由許多原子或離子共用一些能夠不停地運動的自由電子而形成的特殊形式的共價鍵，叫金屬鍵。所以，金屬鍵又叫改性的共價鍵。7.3.1金屬鍵55第五十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四如：W、Cr等晶體的熔、沸點較高，如：Hg、Ga、K、Na等晶體的熔、沸點較低。。2.熔、沸點差別較大由于金屬晶體內有自由移動的電子，在外電壓的作用下，自由電子可以定向移動，故有導電性。受熱時通過自由電子的碰撞及其與金屬離子之間的碰撞，傳遞能量。故金屬是熱的良導體。3.導電性、導熱性4.延展性好金屬受外力而發(fā)生變形時，金屬鍵不被破壞，56第五十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四故金屬有很好的延展性,與離子晶體的情況相反。自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++雖然錯位變形，但是金屬原子和金屬離子間沒有失去聯系。5.金屬有光澤金屬可以吸收波長范圍很廣的光，并能重新反射出來，故金屬晶體不透明，且有金屬光澤。6.組成是大分子57第五十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四何種元素的原子容易形成金屬晶體呢？一般來說，元素原子的電離能越小，它的原子越容易失去電子變成陽離子和自由電子，則該元素的原子越容易形成金屬晶體。如：堿金屬有較強的金屬性，易形成金屬晶體；而鹵素、氧族元素不能形成金屬晶體。58第五十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四金屬晶體中金屬原子和離子是以緊密堆積的形式存在的，為什么？在金屬晶體中，自由電子絕大多數是s電子，也就是說金屬鍵是由數目眾多的s軌道組成的；我們知道，s軌道沒有方向性，因此金屬鍵既沒有飽和性，也沒有方向性。只要空間條件允許，就可以盡可能多的形成金屬鍵。可是，金屬原子中能用來成鍵的價電子數畢竟很少，為了使這些電子盡可能滿足成鍵的要求，金屬在形成晶1.金屬晶體空間結構——緊密堆積7.3.2金屬晶體的緊密堆積結構59第五十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四體時，總是傾向于組成盡可能緊密的結構，使每個原子盡可能多的與其它原子接觸，以保證軌道最大限度的重疊，結構才穩(wěn)定。如果我們把金屬原子或金屬陽離子看成是剛性球體，它們的排列方式就采取緊密堆積的形式。緊密堆積：就是質點之間的作用力，使質點間盡可能地互相接近，使它們占有最小的空間。我們常用空間利用率的大小，表示緊密堆積的程度?？臻g利用率越大，說明緊密堆積的程度越大，即堆積得越緊密?？臻g利用：指空間被晶格質點占滿的百分數。60第六十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四2.緊密堆積的三種方式金屬的堆積方式①體心立方緊密堆積②六方緊密堆積③面心立方緊密堆積①體心立方緊密堆積(Body-centredCubicPacking)配位數：8空間占有率：68.02%立方體8個頂點上的球互不相切，但均與體心位置上的球相切。61第六十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四例如：金屬鉀K的立方體心堆積②六方緊密堆積(HexgonalclosePacking)在一個層中，最緊密的堆積方式，是一個球與周圍6個球相切，在中心的周圍形成6個凹位，將其算為第一層。屬于體心立方密堆積的金屬有：IA、VB、VIB及Fe、Eu、Ba、Zn、Cd等。62第六十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準1，3，5位。(或對準2，4，6位，其情形是一樣的)123456123456AB，關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。63第六十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA第一種是將球對準第一層的球。123456于是每兩層形成一個周期，即ABAB重復的堆積方式，形成六方緊密堆積。配位數12。(同層6，上下層各3)64第六十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四六方密堆積配位數12，空間利用率為74.05%。屬于六方密堆積的金屬有：IIIB，IVB及Be、Mg、Tc、Re、Ru、Os等。③面心立方緊密堆積(Face-centredCubicclodePacking)第一層、第二層與六方密堆積相同。但是，第三層排布與六方密堆積的排布不同。采取第二種方式：ABCABCABC重復的堆積方式，形成面心立方緊密堆積。(第一層有7個質點，第二層有3個質點，第三層有3個質點、方向與二層不同。)65第六十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四

第三層的另一種排列方式，是將球對準第一層的2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。12345612345612345666第六十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四123456面心立方緊密堆積的前視圖ABCAABC第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個周期。得到面心立方堆積。配位數12。(同層6，上下層各3)67第六十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？BCA68第六十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四面心立方密堆積的配位數為：12，空間利用率為74.05%。屬于面心立方密堆積的金屬有：IB及Ca、Sr、Zr、Ni、Pd、Pt、Rh、Al、Pb等。69第六十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四原子晶體原子晶體的晶格結點上排列著一個個中性原子，原子間以強大的共價鍵相結合。1.結點粒子和作用力熔、沸點極高，硬度極大。(與離子晶體相比)2.熔、沸點，硬度原子晶體不導電，在熔融狀態(tài)下，導電性也很差。3.導電性70第七十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四4.溶解性、延展性原子晶體在大多數溶劑中不溶解；延展性也很差。（因為原子間以共價鍵相結合）5.組成是大分子原子晶體中，質點是原子，無單獨的分子存在；晶體是個大分子，表示其組成用化學式。進行計算時用式量。最常見的原子晶體有金剛石(C)、金剛砂(SiC)、氮化鋁(AlN)、石英(SiO2)、晶態(tài)硅(Si)、晶態(tài)硼(B)等等。71第七十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四原子晶體的空間結構原子晶體的空間結構，要求掌握金剛石的結構，了解石英的結構。金剛石(C采取sp3雜化)72第七十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四Si采取sp3雜化軌道與氧形成硅氧四面體硅氧四面體二氧化硅SiO2的結構：73第七十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四由于石英晶體中，不存在單個的SiO2分子，而是以SiO4四面體形式存在；只是Si：O=1：2，所以SiO2是石英的化學式，不是分子式；由于石英晶體中Si與O以共價鍵結合，因此石英(SiO2)是原子晶體，熔沸點高，硬度大。74第七十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四分子晶體的特征分子晶體的晶格結點上排列著一個個分子(極性分子或非極性分子)，分子間通過分子間力相結合,有些分子晶體中還存在著分子間氫鍵。1.結點粒子和作用力熔、沸點低，硬度小，有揮發(fā)性；特別是非極性分子的分子晶體熔、沸點更低。2.熔、沸點，硬度分子晶體絕大多數不導電,無論是液態(tài),還是溶液；但是少數極性分子的晶體溶于水后能夠導電。3.導電性75第七十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四例如：HF、HCl等晶體，溶于水后能夠導電。（因為溶于水后生成了離子。）4.溶解性、延展性非極性分子的晶體不溶于水；而極性分子的晶體易溶于水。分子晶體延展性差。因為分子間以范德華力相結合）5.組成是小分子分子晶體中存在單獨的小分子它們占據晶格結點，所以表示其組成用分子式。進行計算時用分子量。76第七十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四最常見的分子晶體有干冰(CO2)、冰(H2O)、固態(tài)氨(NH3)、氮(N2)、氧(O2)、氫(H2)及鹵素單質、稀有氣體、有機化合物的固體如：CH4、萘等等。4.5.2分子晶體的空間結構分子晶體的空間結構，干冰的結構，類似于NaCl的面心立方晶格。CO2分子C原子O原子77第七十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四離子的極化作用和變形性離子鍵中往往含有共價成分，為什么？這是因為離子與分子一樣，在陰、陽離子本身的電場作用下，要產生誘導偶極，而導致離子極化，使離子鍵向共價鍵過渡，致使物質的結構和性質發(fā)生變化。1.離子的極化+－±++－+未極化的正離子極化的正離子78第七十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四±－－+－+－未極化的負離子極化的負離子離子在電場作用下，核與電子要發(fā)生相對位移，產生誘導偶極的過程叫離子的極化。±+±－+－+未極化的正、負離子極化的正、負離子－+－79第七十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四2.離子的極化力和變形性在離子極化時，離子具有兩重性(1)極化力(2)變形性離子作為電場，能使周圍異電荷的離子極化而變形，即具有極化別的離子的能力，叫極化力。(1)極化力：離子作為被極化的對象，本身被別的離子極化而變形，即具有變形性。變形性的大小用極化率來衡量。(2)變形性：80第八十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四3.影響離子的極化力的因素極化力的影響因素①離子半徑②離子電荷③離子的電子構型極化能力的實質是離子作為電場時電場強度的體現。電場強度越強，離子的極化力越強。81第八十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四①離子半徑(r)

：r越小，極化力越大。②離子電荷：r相近時，電荷越高，極化力越大。③r相近，電荷相同時，外層電子數越多，極化能力越強。原因是外層電子對核的中和較小，故有效電荷高些。即與離子的外層電子構型有關。Na+>K+>Rb+>Cs+，Li+的極化能力很大，H＋的體積和半徑均極小，故極化能力最強。Mg2+(8e，65pm)<Ti4+(8e，68pm)82第八十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四(18+2)e-或18e-構型>(9－17)e-構型

>8e-構型極化力為：Pb2+，Zn2+>Fe2+，Ni2+>Ca2+，Mg2+Pb2+：(18+2)e-構型Fe2+(12e-)，Ni2+(14e-)

：(9~17)e-構型Ca2+，Mg2+：8e-構型Zn2+：18e-構型83第八十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四4.影響離子的變形性的因素變形性的影響因素①離子半徑②離子電荷③離子的電子構型①離子半徑r

：r

越大，變形性越大。如：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+；F－<Cl－<Br－<I－②離子電荷：

正離子電荷少的變形性大。如：Na+>Mg2+

負離子電荷多的變形性大。如：S2－>

Cl－84第八十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四④離子的電子層構型：

(18+2)e-,18e-構型>(9－17)e-構型>8e-構型

如：Cd2+>

Ca2+；

Cu+>

Na+

r/pm97999695③負離子變形性大于正離子的變形性。原因：負離子外層電子多，易變形。

當正、負離子混合在一起時，著重考慮正離子的極化力，負離子的變形性。但是，18e-構型或(18+2)e-構型的正離子，如：Ag+、Cd2+等既要考慮極化力，也要考慮其變形性。85第八十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四①鍵型過渡離子極化的結果使離子鍵過渡到共價鍵。在正、負離子結合形成離子晶體時，如果正、負離子之間完全沒有極化作用，它們之間的化學鍵是純粹的離子鍵。然而，實際上離子鍵形成時，正、負離子之間或多或少地存在著極化作用，離子極化的結果使離子的電子云變形并相互重疊，這樣就在原有的離子鍵上附加了一些共價鍵成分，所以離子型化合物中都含有一定程度的共價成分，即使Cs與F結合成CsF典型的離子型化合物中，也有8%的共價成分。原因：離子極化的結果86第八十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期四可見：離子型化合物中含共價成分的多少，與離子極化作用的大小有關。極化作用越強，電子云重疊的越多，含共價成分越多，鍵的極性越弱，離子鍵向共價鍵過渡。如：AgFAgClAgBrAgI離子鍵共價鍵過渡到87第八十七頁，共九十三