第七章固体结构与性质(1)PPT课件
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(二)金属键 金属晶体中金属原子间的结合力,称为金
属键。特征:无饱和性,方向性。
.
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金属晶体
(三)金属键的能带理论
应用分子轨道理论研究金属晶体中结合力逐 步开展成了金属键的能带理论。
1、金属晶体块的大分子概念 该理论把任何一块金属晶体都看作一个大分
子。然后应用M·O理论来描述金属晶体内电子 的运动状态。
4、能带的重叠
当金属原子相邻亚层原子轨道间能级相近时形成的能 带会出现重叠现象。
能带理论可以用来证明金属的一些物理性质: 如金属光泽;导热性;延展性;绝缘体的绝缘性;半导
体和导电性等。
.
11
混合型晶体和晶体缺陷
五、混合型晶体和晶体缺陷
(一)混合型晶体
有一些晶体,晶体内同时存在若干种不同的作 用力,具有若干种晶体的结构和性质,这类晶体 称为混合型晶体 。
.
13
混合型晶体和晶体缺陷
(三)实际晶体的键型变异
多数实际晶体实际是混合键型或过渡键型 (又称杂化键型),键型过渡现象又称为键型 变异。
实际晶体中不仅存在着离子键与共价键间 的过渡键型,而且存在着各种结合力间的过渡 键型,有的甚至很难确定是什么键型,这就是 物质结构的复杂性。
.
14
离子极化
六、离子极化对物质性质的影响 (一)离子的电子构型
把晶体中规则排列的微粒抽象成几何学中的点,并称 为结点。这些点的结合称为点阵,沿着一定的方向
.
3
晶体和非晶体
按某种规则把结点连结起来,则得到描述各种晶体内 部结构的几何图像——晶体的空间格子,称为晶格。 2、晶胞
在晶格中,能表现出其结构的一切特征的最小部 分称为晶胞。 (三)单晶体和多晶体
单晶体——由一个晶核(微小的晶体)各向均匀生 成而成,其内部的粒子基本上按某种规律整齐排列。 如冰糖、单晶硅等。
.
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原子晶体和分子晶体
三、原子晶体和分子晶体
(一)原子晶体
晶格结点上是原子,原子间共价键相结合,为原 子晶体。如金刚石,由于共价键结合力强,所以原子 的晶体熔点高,硬度大,如金刚石、金刚砂,熔融不 导电。属原子晶体的物质为数不多,单质Si、B、 SiC、 SiO2、 B4C、 BN 、AlN等。
(二)分子晶体
2、能带的概念
由n条能级相近的原子轨道组成能量几乎连续 的n条分子轨道,总称为能带。如由2s原子轨 道组成的能带,叫2s能带。
.
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金属晶体
3、能带的种类
满带——充满电子的低能量能带,如金属锂的1s能 带就是满带。
导带——充满电子的高能量能带,如金属锂的2s能 带就是导带。
禁带——带隙是电子的禁区。
这种介于液态和晶态间的各向异性的凝聚 流体,称为液晶。
.
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离子晶体
二、离子晶体及其性质
(一)离子晶体的特征和性质
由离子间静电引力结合成的晶体——离子晶体。
晶体内(或分子内)某一粒子周围最接近的粒子数 称为该粒子的配位数。如NaCl晶体中Na+、Cl-配位数 均为6。
性质:静电作用力较大,故一般熔点较高,硬度 较大、难挥发,但质脆,一般易溶于水,其水溶液或 熔融态能导电。
石墨为典型例子,石墨中,C原子取SP2杂化, 呈层状结构,剩余的电子形成大π键——由多个 原子共同形成的大π键。其中的电子沿层面活动 力强,与金属中自由电子类似,故石墨沿层面电 导率大。
wenku.baidu.com
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混合型晶体和晶体缺陷
(二)实际晶体的缺陷及其影响 1、空穴缺陷 晶体内某些晶格结点上缺少粒子,从而出 现空穴。 2、置换缺陷 晶体内组成晶体的某些粒子被少量别的粒子 取代造成晶体的缺陷。 3、间充(或填隙)缺陷 晶体内组成晶体粒子堆积的空隙位置被外来粒 子所填充。
(三)离子晶体的稳定性 1、离子晶体的晶格能
晶格能——标准态下,使单位物质的量的离子晶体使其变为 气态组合离子所吸收的能量,称为离子晶体的晶格能
2、离子晶体的稳定性 对晶体构型相同的离子化合物,离子电荷数越多,核间距越
强,晶格能越大,熔点越高,硬度较大。晶格能大小可以衡量某 种离子晶体稳定性的标志。U越大,离子晶体越稳定。
(二)离子晶体中最简单的结构类型
离子晶体中三种典型的结构类型:NaCl型、CsCl 型和立方ZnS型。
1、NaCl型
晶胞形状是立方体,配位数均为6,如
KI、LiF、NaBr、MgO、CaS等均属此类。
.
6
0-=
2、CsCl型 晶胞也是立方体,配位数均为8,如TlCl、CsBr、 CsI等属此列。
3、立方ZnS型 晶胞也是正立方体,配位数均为4,如BeO、ZnSe 等。 化学组成相同而晶体构型不同称同质多晶现象。
第七章 固体的结构与性质
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1
固体的结构与性质
晶 离 原 金混离基
体 子 子 属合子本
和 晶 晶 晶型极要
非 体 体 体晶化求
晶
和
体
体
分
和
子
晶
晶
体
体
缺
陷
.
2
晶体和非晶体
一、晶体和非晶体 (一)晶体的特征: 1、有一定的几何外形,非晶体如玻璃等又称无定形体; 2、有固定的熔点; 3、各向异性:
一块晶体的某些性质,如光学性质、力学性质、导电 导热性质、机械强度等,从晶体的不同方向去测定,常 不同。 (二)晶体的内部结构 1、晶格
多晶体——由很多单晶体杂乱聚结而成,失去了 各向异性特征。
.
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晶体和非晶体
(四)非晶体物质
非晶体物质指结构无序(有的可能近程有 序)的固体物质。
晶体和非晶体间并不存在鸿沟,在一定条 件下,可相互转化。 (五)液晶
有些有机物质的晶体熔化后,在一定温度范 围内微粒分布部分地保留着远程有序性,因而 部分地仍具有各向异性。
由分子间力(有的可能有氢键)结合,结点是中 性分子,这类晶体叫分子晶体,如干冰等。分子晶体 物质一般熔点低、硬度小、易挥发,熔融不导电。
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金属晶体
四、金属晶体 (一)金属晶体的内部结构
金属晶体中,结点上排列的是金属原子,金属阳 离子,对金属单质,晶体中原子在空间的排布,可近 似看成是等径圆球的堆积。为形成稳定结构采取尽可 能紧密的堆积方式,所以金属一般密度较大,配位数 较大。
1、阴离子(F-、Cl-、S2-等)均为8-电子构型。 2、阳离子构型有多种:
离子的电子构型对离子晶体性质的影响, 需要从离子极化的角度来讨论。 (二)离子极化的概念 1、离子极化
.
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离子极化
孤立简单离子,离子的电荷分布是球形对 称的,不存在偶极,但当把离子置于电场中, 离子的核和电子云就发生相对位移,离子变形 而出现诱导偶极,这个过程称为离子的极化。
属键。特征:无饱和性,方向性。
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金属晶体
(三)金属键的能带理论
应用分子轨道理论研究金属晶体中结合力逐 步开展成了金属键的能带理论。
1、金属晶体块的大分子概念 该理论把任何一块金属晶体都看作一个大分
子。然后应用M·O理论来描述金属晶体内电子 的运动状态。
4、能带的重叠
当金属原子相邻亚层原子轨道间能级相近时形成的能 带会出现重叠现象。
能带理论可以用来证明金属的一些物理性质: 如金属光泽;导热性;延展性;绝缘体的绝缘性;半导
体和导电性等。
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混合型晶体和晶体缺陷
五、混合型晶体和晶体缺陷
(一)混合型晶体
有一些晶体,晶体内同时存在若干种不同的作 用力,具有若干种晶体的结构和性质,这类晶体 称为混合型晶体 。
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混合型晶体和晶体缺陷
(三)实际晶体的键型变异
多数实际晶体实际是混合键型或过渡键型 (又称杂化键型),键型过渡现象又称为键型 变异。
实际晶体中不仅存在着离子键与共价键间 的过渡键型,而且存在着各种结合力间的过渡 键型,有的甚至很难确定是什么键型,这就是 物质结构的复杂性。
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离子极化
六、离子极化对物质性质的影响 (一)离子的电子构型
把晶体中规则排列的微粒抽象成几何学中的点,并称 为结点。这些点的结合称为点阵,沿着一定的方向
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晶体和非晶体
按某种规则把结点连结起来,则得到描述各种晶体内 部结构的几何图像——晶体的空间格子,称为晶格。 2、晶胞
在晶格中,能表现出其结构的一切特征的最小部 分称为晶胞。 (三)单晶体和多晶体
单晶体——由一个晶核(微小的晶体)各向均匀生 成而成,其内部的粒子基本上按某种规律整齐排列。 如冰糖、单晶硅等。
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原子晶体和分子晶体
三、原子晶体和分子晶体
(一)原子晶体
晶格结点上是原子,原子间共价键相结合,为原 子晶体。如金刚石,由于共价键结合力强,所以原子 的晶体熔点高,硬度大,如金刚石、金刚砂,熔融不 导电。属原子晶体的物质为数不多,单质Si、B、 SiC、 SiO2、 B4C、 BN 、AlN等。
(二)分子晶体
2、能带的概念
由n条能级相近的原子轨道组成能量几乎连续 的n条分子轨道,总称为能带。如由2s原子轨 道组成的能带,叫2s能带。
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金属晶体
3、能带的种类
满带——充满电子的低能量能带,如金属锂的1s能 带就是满带。
导带——充满电子的高能量能带,如金属锂的2s能 带就是导带。
禁带——带隙是电子的禁区。
这种介于液态和晶态间的各向异性的凝聚 流体,称为液晶。
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离子晶体
二、离子晶体及其性质
(一)离子晶体的特征和性质
由离子间静电引力结合成的晶体——离子晶体。
晶体内(或分子内)某一粒子周围最接近的粒子数 称为该粒子的配位数。如NaCl晶体中Na+、Cl-配位数 均为6。
性质:静电作用力较大,故一般熔点较高,硬度 较大、难挥发,但质脆,一般易溶于水,其水溶液或 熔融态能导电。
石墨为典型例子,石墨中,C原子取SP2杂化, 呈层状结构,剩余的电子形成大π键——由多个 原子共同形成的大π键。其中的电子沿层面活动 力强,与金属中自由电子类似,故石墨沿层面电 导率大。
wenku.baidu.com
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混合型晶体和晶体缺陷
(二)实际晶体的缺陷及其影响 1、空穴缺陷 晶体内某些晶格结点上缺少粒子,从而出 现空穴。 2、置换缺陷 晶体内组成晶体的某些粒子被少量别的粒子 取代造成晶体的缺陷。 3、间充(或填隙)缺陷 晶体内组成晶体粒子堆积的空隙位置被外来粒 子所填充。
(三)离子晶体的稳定性 1、离子晶体的晶格能
晶格能——标准态下,使单位物质的量的离子晶体使其变为 气态组合离子所吸收的能量,称为离子晶体的晶格能
2、离子晶体的稳定性 对晶体构型相同的离子化合物,离子电荷数越多,核间距越
强,晶格能越大,熔点越高,硬度较大。晶格能大小可以衡量某 种离子晶体稳定性的标志。U越大,离子晶体越稳定。
(二)离子晶体中最简单的结构类型
离子晶体中三种典型的结构类型:NaCl型、CsCl 型和立方ZnS型。
1、NaCl型
晶胞形状是立方体,配位数均为6,如
KI、LiF、NaBr、MgO、CaS等均属此类。
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2、CsCl型 晶胞也是立方体,配位数均为8,如TlCl、CsBr、 CsI等属此列。
3、立方ZnS型 晶胞也是正立方体,配位数均为4,如BeO、ZnSe 等。 化学组成相同而晶体构型不同称同质多晶现象。
第七章 固体的结构与性质
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1
固体的结构与性质
晶 离 原 金混离基
体 子 子 属合子本
和 晶 晶 晶型极要
非 体 体 体晶化求
晶
和
体
体
分
和
子
晶
晶
体
体
缺
陷
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晶体和非晶体
一、晶体和非晶体 (一)晶体的特征: 1、有一定的几何外形,非晶体如玻璃等又称无定形体; 2、有固定的熔点; 3、各向异性:
一块晶体的某些性质,如光学性质、力学性质、导电 导热性质、机械强度等,从晶体的不同方向去测定,常 不同。 (二)晶体的内部结构 1、晶格
多晶体——由很多单晶体杂乱聚结而成,失去了 各向异性特征。
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晶体和非晶体
(四)非晶体物质
非晶体物质指结构无序(有的可能近程有 序)的固体物质。
晶体和非晶体间并不存在鸿沟,在一定条 件下,可相互转化。 (五)液晶
有些有机物质的晶体熔化后,在一定温度范 围内微粒分布部分地保留着远程有序性,因而 部分地仍具有各向异性。
由分子间力(有的可能有氢键)结合,结点是中 性分子,这类晶体叫分子晶体,如干冰等。分子晶体 物质一般熔点低、硬度小、易挥发,熔融不导电。
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金属晶体
四、金属晶体 (一)金属晶体的内部结构
金属晶体中,结点上排列的是金属原子,金属阳 离子,对金属单质,晶体中原子在空间的排布,可近 似看成是等径圆球的堆积。为形成稳定结构采取尽可 能紧密的堆积方式,所以金属一般密度较大,配位数 较大。
1、阴离子(F-、Cl-、S2-等)均为8-电子构型。 2、阳离子构型有多种:
离子的电子构型对离子晶体性质的影响, 需要从离子极化的角度来讨论。 (二)离子极化的概念 1、离子极化
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离子极化
孤立简单离子,离子的电荷分布是球形对 称的,不存在偶极,但当把离子置于电场中, 离子的核和电子云就发生相对位移,离子变形 而出现诱导偶极,这个过程称为离子的极化。