第七章固体结构与性质(1)PPT课件
离子晶体及其性质
7-2-3 离子晶体的稳定性
离子晶体的晶格能 晶格能——标准态下，拆开1mol离子晶体 变为气态离子所需吸收的能量 7-2-3 离子晶体稳定性
NaCl(s) 298.15℃ Na+(g) + Cl-(g) 标准态
Ｕ＝786 kJ· -1 mol
晶格能越大，离子晶体越稳定
离子晶体的稳定性
NaCl型 NaI NaCl NaBr NaFBaOSrO CaOMgO 离子电荷 1 1 1 1 2 2 2 2 核间距/pm 318 294 279 231 277 257 240 210 晶格能 -1 704 747 785 923 3054 3223 3401 3791 kJ· mol 熔点/℃ 661 747 801 993 1918 2430 2614 2852 硬度 2~ － － 2.5 2.5 3.3 3.5 4.5 5.5 (金刚石=10)
+ + _ + _ + Na+ _ + _ +
_ + _ + _ + _ +
7-2-2 离子晶体中最简单的结构类型
AB型：NaCl型、 CsCl型、立方ZnS型 NaCl型
7-2-2 离子晶体中最简单的结 晶格类型:面心立方 - 构类型 Cl
阳离子配位数：6 阴离子配位数：6 例 KI、LiF、NaBr、 MgO、CaS
电荷相同，核间距越小，晶格能越大 离子电荷数越多，晶格能越大 晶格能越大，熔点越高，硬度越大
无机化学多媒体电子教案
第二节结束
第七章 固体结构与性质
第二节 结束
无机化学多媒体电子教案
第七章 固体结构与性质 第二节离子晶体及其性质
无机化学第七章固体的结构与性质
ZnS型 同质多晶现象：
高温晶下胞：N正aC立l型方形
化学组成相同而晶阳体离构子型配不位同数的：现4象
阴离子配位数：4
S2- Zn2+
例 BeO、ZnSe
7-2-3 离子晶体的稳定性
离子晶体的晶格能
晶格能——标准态下，拆开1mol离子晶体 变为气态离子所需吸收的能量
NaCl(s)
7-1-1 离子晶体的特征和性质
晶体 结点粒 粒子
类型 子种类 间作 一般性质 物质示例
用力
离子 阳、阴 晶体 离子
静电 引力
熔点较高、 活泼金属 略硬、脆, 氧化物、
熔体、溶液易导电 盐类
NaF Na+、F-
硬度2~2.5, 熔点993℃
MgF2 Mg2+、F-
F- _
Na+
_
+ _ +
硬_ 度+5, +_ _+
H 5 = －U = ? ， NaCl 的晶格能 U 的相反数；
Na ( s ) H 1
Na ( g ) H 3
熔点_12+61℃_
+
_+ _ _+ _
+ + +
7-2-2 离子晶体中最简单的结构类型
AB型：NaCl型、 CsCl型、立方ZnS型
NaCl型
晶格类型:面心立方
Cl- 阳离子配位数：6 Na+ 阴离子配位数：6
例 KI、LiF、NaBr、 MgO、CaS
CsCl型
Cl- Cs+
ZnS型
S2- Zn2+
在加热时，由开始软化到完全熔化, 整 个过程中温度不断变化。
固体物理课件
e 2 晶体中有3N个振动模 晶体中有 个振动模 C = k ( ∑ B k T ) (eℏω j / kBT − 1)2 V 1） 爱因斯坦模型 ） j =1 B 假设N个原子构成的晶体 个原子构成的晶体， 假设 个原子构成的晶体，
所有的原子以相同的频率 ω0振动 2） 德拜模型 ） 以连续介质的弹性波来代表格 波，将晶格看作是各向同性的 连续介质
V (r + R) = V (r )
布洛赫定理
具有晶格周期性时， 布洛赫定理 —— 势场 V ( r ) 具有晶格周期性时，电子的波 函数满足薛定谔方程 ℏ2 2 [− ∇ + V ( r )]ψ ( r ) = E ψ ( r ) 2m —— 方程的解具有以下性质
ψ ( r + Rn ) = e ik ⋅R ψ ( r )
ω = 2
−
− i (ωt − naq )
2
β
m
ω
aq sin m 2
−π a
β
π π < q ≤ a a
q=
µn = µn+ N 2π
Na
× h —— h为整数 为整数
π a o 晶格振动波矢的数 目=晶体的原胞数 晶体的原胞数
能量本征值 ε n = ( n q + 1 ) ℏ ω q
q
晶格振动的能量量子； 声子 —— 晶格振动的能量量子；或格波的能量量子 当这种振动模处于 系统能量本征值
原子的振动 —— 晶格振动在晶体中形成了各种模式的波
模型 运动方程 试探解
m µ n = − β (µ n − µ n−1 ) − β (µ n − µ n+1 )
..
一维晶格振动 一维无限长原子链， ， ， 一维无限长原子链，m，a，β
无机化学-第七章固体的结构与性质
H 6
NaCl ( s ) H 5
Na + ( g ) +
Cl－ ( g )
H 6 = f HmӨ = - 410.9 kJ·mol－1 ，NaCl的标准生成热。
由盖斯定律 H 6 = H 1 + H2 + H 3 + H 4 + H 5
所以
H 5 = H 6 － ( H1 + H 2 + H 3 + H 4 )
H 2 = 1/2 D = 119.7 kJ·mol－1 ，Cl 2 ( g ) 的离解能 D
的一半； 2021/5/31
无机化学
Na ( s ) + 1/2 Cl2 ( g )
H 1 Na ( g )
H 2 Cl ( g )
H 3
H 4
Na + ( g ) +
Cl－ ( g )
H 6
NaCl ( s ) H 5
a, b, c 为六面体 边长， α, β, γ 分别是bc , ca, ab 所组成的夹 角。
晶胞在三维空间中的无限重复排列
晶格
晶体
晶胞参数 差异
七种晶系
七种晶系的性质
晶系 立方晶系 四方晶系 六方晶系 菱形晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
七种晶系
边长
a=b=c a = b≠c a = b≠c a=b=c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
给抽象的结果赋予实质性内容，即将 晶体的结构单元置于晶格的节点上，就是 晶体。
在晶体有规律的排列中，可以找到代 表晶体结构的最小的平行六面体单位，即 晶胞。
单晶体和多晶体
单 晶 体 晶 体 多 晶 体
《光电材料》PPT课件
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光吸收结果： ➢光导电 ➢光致发光
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3 光导电
本征半导体的光吸收和发光，一般说来都源于电子跨 越能隙的跃迁，即直接跃迁。价带中的电子吸收一定波 长的可见光或近红外光可以相互脱离而自行漂移，并参 与导电。即产生所谓光导电现象。
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光电流：光辐射激发产生的载流子，一方面在复合中 心消失掉，另一方面在电场作用下可以移动一段距离 后，这种载流子的迁移产生的电流，称为光电流。
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2. 非本征半导体的光吸收
光电性质：施主和受主杂质将会使 半导体的光吸收增强，导电性增加。
发光性质：只有当激发态电子越过 能隙与空穴复合时，才会发生半导体 的发光。
光辐射
导带
杂质能级
价带
n型半导体可以向导带提供足够的电子，但在价带中如果没 有空穴，因此不会发光。同样，p型半导体价带中有空穴， 但其如果导带中却没有电子，因此也不会发光。
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7.1.2 陶瓷材料的光吸收
陶瓷材料的禁带宽度较大， 一 般 为 3-10 电 子 伏 特 ， 相 当 于 紫 外光区的能量。因此，当可见光 光辐体晶体时，如此的能量不足 以使其电子越过能隙，由价带跃 迁至导带。所以，晶体不会被激 发，也不会发生光的吸收，陶瓷 晶体在可见光区内都应该是透明 的。
光层扫描曝光，受光照区域的电阻率下降（光导电），在 感光层上形成由静电荷分布构成的潜像（电荷图象）。
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3． 静电成像 对应图中3的位置，用含有炭精粉粒的显像剂与感光层接
触，在静电场的作用下，炭精粉粒附在感光层的曝光区域上， 形成可见的炭精粉图象，这过程也称显像过程。
7 《材料科学基础》第七章 材料中的相变
2. 二级相变
在临界T、P时，两相的化学势及一阶偏导数相等， 但化学势的二阶偏导数不相等。
1
恒压热容：
T P 2 T P
1
P T 2 P T
2 2 C P 2 1 T 2 T 2 T P P
2
V —— 新相的体积 ； △G
V
—— 单位体积中旧相和新相之间的自由能之差G液－G固；
A —— 新相的总表面积；γ —— 新相的界面能。
假设生成的新相晶胚呈球形，则：
4 3 G r n GV 4r 2 n 3 4 3 T r nH 4r 2 n 3 T0
不涉及化学反应，如液体蒸发、α-石英与α-磷石英间的 转变。
广义的相变：包括过程前后相组成发生变化的情况，相
变过程可能伴随多组分系统的化学反应。
相变类型很多，如V
L、V S、L S、S1 S2、L1 L2等。
相变可以表现为：
从一种结构转变为另一种结构。
例：V-L-S转变、同质多相转变
* Gk GK f
2 cos 1 cos 2 f
4
讨论： 1）θ = 0°，cosθ = 1，f（θ ）= 0，Δ Gh*= 0；
2）θ = 90°，cosθ ＝ 0 ，
核化势垒降低一半；
1 ， G GK 2
* k
3）θ =180°，cosθ = -1， Δ Gh*= Δ Gh 。
例：熔体析晶
无核相变(连续型相变)：通过扩散偏聚方式进行的
相变。亦称为斯宾纳多分解（Spinodal Decomposition）、 调幅分解。
例：玻璃分相、固溶体出溶
《固体物理教案》课件
《固体物理教案》PPT课件第一章：引言1.1 固体物理的重要性介绍固体物理在科学技术领域中的应用，如半导体器件、磁性材料等。
强调固体物理对于现代科技发展的关键性作用。
1.2 固体物理的基本概念定义固体物理的研究对象和方法。
介绍晶体的基本特征和分类。
1.3 教案安排简介本教案的整体结构和内容安排。
第二章：晶体结构2.1 晶体的基本概念解释晶体的定义和特点。
强调晶体结构在固体物理中的核心地位。
2.2 晶体的点阵结构介绍点阵的基本概念和分类。
讲解点阵的周期性和空间群的概念。
2.3 晶体的空间结构介绍晶体的空间结构描述方法。
讲解晶体中原子的排列方式和空间群的对称性。
第三章：晶体物理性质3.1 晶体物理性质的基本概念介绍晶体物理性质的分类和特点。
强调晶体物理性质与晶体结构的关系。
3.2 晶体介电性质讲解晶体的介电性质及其与晶体结构的关系。
介绍介电材料的制备和应用。
3.3 晶体磁性质讲解晶体的磁性质及其与晶体结构的关系。
介绍磁材料的制备和应用。
第四章：固体能带理论4.1 能带理论的基本概念介绍能带理论的起源和发展。
强调能带理论在固体物理中的重要性。
4.2 紧束缚模型讲解紧束缚模型的基本原理和应用。
介绍紧束缚模型的数学表达式和计算方法。
4.3 平面紧束缚模型讲解平面紧束缚模型的基本原理和应用。
介绍平面紧束缚模型的数学表达式和计算方法。
第五章：半导体器件5.1 半导体器件的基本概念介绍半导体器件的定义和特点。
强调半导体器件在现代电子技术中的重要性。
5.2 半导体二极管讲解半导体二极管的工作原理和特性。
介绍半导体二极管的制备和应用。
5.3 半导体晶体管讲解半导体晶体管的工作原理和特性。
介绍半导体晶体管的制备和应用。
第六章：超导物理6.1 超导现象的基本概念介绍超导现象的发现和超导材料的特点。
强调超导物理在凝聚态物理中的重要性。
6.2 超导微观理论讲解超导微观理论的基本原理，如BCS理论。
介绍超导材料的制备和应用。
第七章 最新分子结构与性质
总之，杂的能量变了
轨道的形状变了
结果当然是更有利于成键！
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2. 杂化形式——几个原子轨道杂化就可以得到几个杂化轨道
sp3杂化——四面体型
2p 2s 2s 2p
sp3
激发
杂化
四个 sp3 杂化轨道
杂化轨道
基态碳原 子的结构 CH4中共价 键形成
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sp2杂化——平面三角形型
定义 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收 的能量，以符号U 表示。 MX (S) M+ (g) + X- (g) 作用 度量离子键的强度。晶格类型相同时，U与正、 负离子电荷数成正比，与离子间距离r0成反比。 化合物
NaF NaCl NaBr NaI MgO CaO SrO BaO
离子电荷
+1,-1 +1,-1 +1,-1 +1,-1 +2,-2 +2,-2 +2,-2 +2,-2
ro/pm ΔU/kJ· -1 t (m. p.)/℃ mol
231 282 298 323 210 240 257 256 923 786 747 704 3 791 3 401 3 223 3 054 993 801 747 661 2 852 2 614 2 430 1 918
正、负离 子的性质
正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原 子失去电子数目。 负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性 原子获得电子的数目;出现在离子晶体中的负离子
2 还可以是多原子离子(SO 4 ) 。
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2. 离子半径 (radius)
严格讲，离子半径无法确定（电子云无明确边界） 核间距（nuclear separation）的一半
固体物理A
同一个晶格中两族取向不同的晶面族
通过晶格的任一格点可作无数取向不同的晶面， 因此在晶格中存在无数取向不同的晶面族。
晶面指数标定步骤
1)在点阵中设定参考坐标系， 设置方法与确定晶向指数时相 同； 2)求得待定晶面在三个晶轴上 的截距，若该晶面与某轴平行， 则在此轴上截距为无穷大；若 该晶面与某轴负方向相截，则 在此轴上截距为一负值； 3)取各截距的倒数； 4)将三倒数化为互质的整数比， 并加上圆括号，即表示该晶面 的指数，记为( h k l )。
证明n度旋转轴中n只能取1、2、3、4、6
B A
A
B
P11 书证明过程
任何一种晶体一定属于7个晶系之一, 其晶格一定是14种Bravais晶格之一， Bravais晶格即反映晶格的周期性也 反映其对称性。 32点群，230空间群
2、倒格子定义
定义： 基矢 a1 , a 2 , a 3
体积较大的周期单元 晶格中体积最小的周期单元
每个原胞中实际上只包含一个格点。 每个晶胞中所含格点数因结构而 每个原胞有8个顶角， 异。 例：面心立方晶格
每个顶角为相邻8个原胞所共有， 所以， 每个原胞所含格点数为8×1/8=1 晶胞结构——立方体， 面心格点：两个相邻晶胞共有，只有 1/2属于一个晶胞； 顶角格点：只有1/8属于一个晶胞； 总格点数=8×1/8+6×1/2=4
a2 a1 a1
a2
a2
1. 空间点阵原胞：空间点 阵中最小的重复单元， 只含有一个格点，对于 同一空间点阵，原胞的 体积相等。
a1
v a1 [a2 a3 ]
原胞及基矢的选取——不唯一
三维晶格的原胞与基矢
一般用 a1 , a2 , a3 来表示三维晶格的基矢。通常， 以基矢 a1 , a2 , a3 为三个棱边组成的平行六面体为原 胞。（典型晶格有习惯原胞选取方式）
物质结构教案课件
物质结构教案PPT课件第一章：物质的组成与结构1.1 物质的定义与分类物质的概念物质的分类：纯净物、混合物1.2 元素与化合物元素的定义与性质化合物的定义与性质元素与化合物的关系1.3 原子结构原子的定义与性质原子核与电子层原子的大小与质量1.4 分子结构分子的定义与性质分子间的相互作用分子的形状与结构第二章：晶体结构2.1 晶体的定义与性质晶体的概念晶体的特点：有序排列、周期性、规则形状晶体的性质：熔点、硬度、导电性2.2 晶体的类型离子晶体分子晶体金属晶体原子晶体2.3 晶体结构的原子排列晶胞的概念晶胞中原子的排列方式晶体的空间群第三章：化学键与分子间作用力3.1 化学键的定义与分类化学键的概念离子键共价键金属键3.2 分子间作用力分子间作用力的概念范德华力氢键疏水作用力3.3 键长、键能与键角键长的定义与测量键能的概念与计算键角的概念与测量第四章：物质的状态与相变4.1 物质的状态固态液态气态等离子态4.2 相变与相图相变的概念相图的定义与类型相变的类型与原因4.3 相律与相图的应用相律的概念与表达式相图的应用领域相图与物质性质的关系第五章：物质的性质与结构的关系5.1 物质的化学性质化学反应与化学键化学键的断裂与形成物质的化学稳定性5.2 物质的物理性质熔点与沸点密度与比热容导电性与磁性5.3 物质的结构与性质的关系结构决定性质性质反映结构结构与性质的调控与应用第六章：金属结构与性能6.1 金属的电子结构自由电子的概念金属的电子气模型金属的导电性与导热性6.2 金属的晶体结构金属晶体的类型：面心立方、体心立方、简单立方金属晶体的原子排列金属晶体的性质：硬度、韧性、延展性6.3 合金的结构与性能合金的定义与分类合金的性能：强度、韧性、耐腐蚀性常见合金的应用领域第七章：非金属结构与性能7.1 非金属的晶体结构非金属晶体的类型：原子晶体、分子晶体、离子晶体非金属晶体的原子排列非金属晶体的性质：硬度、熔点、导电性7.2 非金属材料的结构与性能陶瓷的结构与性能玻璃的结构与性能塑料的结构与性能7.3 纳米材料的结构与性能纳米材料的概念纳米材料的结构特点纳米材料的性能：强度、韧性、催化性第八章：有机化合物的结构与性能8.1 有机化合物的基本概念有机化合物的定义与特点有机化合物的命名规则有机化合物的结构表示方法8.2 有机化合物的结构与性能碳原子的杂化类型有机化合物的键角与空间结构有机化合物的性能：熔点、沸点、溶解性8.3 有机化合物的同分异构现象同分异构体的概念同分异构体的类型：构型异构、构态异构、位置异构同分异构体与性能的关系第九章：生物大分子的结构与性能9.1 生物大分子的概念与分类生物大分子的定义蛋白质的结构与性能核酸的结构与性能糖类的结构与性能9.2 生物大分子的相互作用生物大分子之间的相互作用力生物大分子的折叠与组装生物大分子的功能与性能9.3 生物大分子的应用生物大分子的药物应用生物大分子的生物传感器应用生物大分子的生物材料应用第十章：物质结构与技术进展10.1 材料科学技术的进展新材料的研发与设计材料制备技术的发展材料性能的调控与优化10.2 物质结构表征技术X射线晶体学核磁共振谱学质谱学电子显微学10.3 物质结构与可持续发展绿色化学与环保材料生物可降解材料资源循环利用与节能减排第十一章：晶体学基础11.1 晶体学的基本概念晶体的基本特征晶格与晶胞晶体的对称性11.2 晶体的分类与点群晶体的分类点群的概念与表示空间群的概念与表示11.3 晶体的生长与制备晶体生长的基本原理晶体生长的方法与技术晶体制备的应用领域第十二章：电子显微学12.1 电子显微镜的基本原理电子显微镜的工作原理电子束与样品的相互作用电子显微镜的分辨率12.2 透射电子显微镜（TEM）TEM的工作原理与结构TEM的应用领域TEM样品制备技术12.3 扫描电子显微镜（SEM）SEM的工作原理与结构SEM的应用领域SEM样品制备技术第十三章：材料性能测试与分析13.1 材料性能的测试方法机械性能测试：拉伸、压缩、弯曲、冲击热性能测试：热导率、比热容、熔点电性能测试：电阻、电导、介电常数13.2 材料分析方法光谱分析：紫外、可见、红外、拉曼色谱分析：气相色谱、液相色谱质谱分析13.3 材料性能的表征与评价材料性能的表征参数材料性能的评价方法材料性能的优化与调控第十四章：材料设计与应用14.1 材料设计的基本原理材料设计的目标与方法材料设计的软件与工具材料设计的案例分析14.2 材料的应用领域金属材料：航空航天、汽车、建筑陶瓷材料：电子、光学、生物聚合物材料：包装、医疗、纺织14.3 材料的选择与评价材料的选择标准材料的评价方法材料的应用前景第十五章：物质结构与未来挑战15.1 物质结构的现代研究方法高通量实验方法：X射线衍射、核磁共振计算化学方法：分子动力学、量子化学实验与计算的结合15.2 物质结构研究的挑战与机遇纳米材料的结构与性能关系生物大分子的结构与功能关系新能源材料的结构与性能关系15.3 物质结构研究的未来方向智能化材料设计生物仿生材料研究可持续发展的材料研究重点和难点解析本文档详细介绍了物质结构的基本概念、各类材料的结构与性能、晶体学基础、电子显微学、材料性能测试与分析、材料设计与应用以及物质结构研究的未来挑战等十五个章节。
固体物理11090214PPT课件
7．Kittel C. Introduction to Solid State Physics, 8th ed. John Wiley ﹠ Sons Inc.,2005
➢ 面心立方（face-centered cubic, fcc）堆积 排列方式： ABCABC (立方密堆积)
典型晶体：Ca、Sr、Al、Cu、Ag
2.固体分类
（1）晶体（晶态） ：原子按一定的周期、排列规则的固体（长程有 序），例如：天然的岩盐、水晶以及人工的半导体锗、硅单晶都是 晶体.
图1 图3
图2
图1和图2是CaCO3和雪花结 晶的结构； 图3是高温超导体 YBaCuO 晶 体的结构。
（2）非晶体（非晶态）：原子的排列没有明确的周期性（短程有
中译本：固体物理导论 （原著8版）化学工业出版社，2005 8． Busch G. Sc文，瑞士联邦技术学院教材，1972) 9．M A Omar Elementary Solid State Physics: Principle and
Applications 中译本：固体物理学基础 北京师范大学出版社 1987 10．H E Hall Solid State Physics John Wiley ﹠ Sons Ltd 1974 (英国曼彻斯特大学教材) 11. Ashcroft, Mermin Solid State Physics 1976
表面物理——在研究体内过程的基础上进入了固体表面 （界面）的研究，半导体实际界面的研究在改善和稳定 半导体器件性能上已显示锐利的锋芒。
固体的结构与性质
二 晶体的内部结构 1 晶格 把晶体中规则排列的粒子看作几何点，叫作结点。 把晶体中规则排列的粒子看作几何点，叫作结点。将结点 按照一定方向和某种规则连接起来， 按照一定方向和某种规则连接起来，得到可以描述晶体内 部结构的空间格子，简称晶格。晶格有14种不同形状。 部结构的空间格子，简称晶格。晶格有 种不同形状。 种不同形状
晶体类型 结点上的粒子
离子晶体 正、负离 子
原子晶 体 原子 极性分 子
分子晶体 非极性分子
金属晶体 金属原子、 金属原子、金属 正离子(离子间隙 正离子 离子间隙 处有自由电子) 处有自由电子 金属键
结合力
离子键
共价键
性 质 特 征
熔、沸点 硬度 机械性能
较高 硬 脆
高 硬 不脆
分子间 力、氢 键 低 软 软
如，Na的3s1形成3s能带： Na的 形成3 能带：
(σ*3s) (σ3s)
能量较低的σ3s能带充满电子，称满带； 3s能带没 能量较低的σ3s能带充满电子，称满带；σ*3s能带没 σ3s能带充满电子 有电子，为空带，又称导带,在满带和导带之间有禁带。 有电子，为空带，又称导带,在满带和导带之间有禁带。
标准态下
Na+(g)+Cl-(g)
U=786kJ·mol-1
z1 z 2 U ∝ d
z：阴、阳离子所带电荷数 ： d：核间距 ：
对于晶体构型相同的离子晶体：离子所带电荷数越高、 对于晶体构型相同的离子晶体：离子所带电荷数越高、核 间距越短，晶格能越大，晶体越稳定。 间距越短，晶格能越大，晶体越稳定。 2 离子晶体的稳定性 晶格能越大，离子晶体越稳定，其熔点越高，硬度越大。 晶格能越大，离子晶体越稳定，其熔点越高，硬度越大。 思考：按熔点高低将下列物质排列： 思考：按熔点高低将下列物质排列：NaCl、MgO、CaO、KCl。 、 、 、 。 MgO > CaO >NaCl>KCl
物质结构与性质1备课
。
(4)由图像知 CaC2 晶胞结构在 NaCl 晶胞结构的基础上沿竖直
－ 方向拉长，所以距离中心 Ca2＋最近的 C2 2 分别在四个侧面中
心，故数量为 4。
答案
(2)1s22s22p63s23p63d10
3 (4)4
(3)sp杂化、sp2杂化
命题规律 从近几年新课标区“物质结构与性质”模块的高考试题 来看，稳定和创新是命题的特点，其命题热点主要集中考察以 下知识点： 1．能量最低原理、电子排布式、轨道表示式、电离能、 电负性等。 2．σ 键、π 键、分子的极性、“相似相溶原理”等分子结 构与性质。 3．晶体类型对物质性质的影响，以及四种晶体的结构与 性质差异。 从题型上看，一般给出一定的知识背景，然后设置 3～4 个小问题，每一个小题考查相应的知识要点仍是今后命题的基 本模式。
考点一
原子、分子结构与性质
练习巩固
【练习 1】 （2009 年福建卷）Q、R、X、Y、Z 五种元素的原子序数
依次递增。已知： ①Z 的原子序数为 29，其余的均为短周期主族元素； ②Y 原子价电子(外围电子)排布 msnmpn； ③R 原子核外 L 层电子数为奇数； ④Q、X 原子 p 轨道的电子数分别为 2 和 4。 请回答下列问题： (1)Z2 的核外电子排布式是
(4)图 1 表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内 4 个氮原 子分别位于正四面体的 4 个顶点(见图 2)，分子内存在空腔， 能嵌入某离子或分子并形成 4 个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是 ______________(填标号)。 a．CF4 c．NH+ 4
解析 不要答成所有电子的排布式。 (2)C、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为 N＞O＞C，注 意 N 元素第一电离能要比 O 元素的大。 (3)①NH3 分子空间构型为三角锥形，N 原子 sp3 杂化，根据题 干中给出的信息可知 N2H4 分子中氮原子轨道的杂化类型也是 sp3。 ②反应中有 4 mol N—H 键断裂，即有 1 mol N2H4 反应，根据 反应方程式可知，1 mol N2H4 参加反应有 1.5 mol N2 生成，而 每摩尔 N2 中有 2 mol π 键。则答案为 3 mol。
无机化学 晶体和非晶体
能流动 各向异性
无机化学多媒体电子教案
第一节结束
第七章 固体结构与性质
第一节 结束
7-1-2 晶体的内部结构
晶格点阵
Cl- Na+ Cl+ +
Cl
晶体内部的微粒的排布是 有序的，在不同方向按确ห้องสมุดไป่ตู้7-1-2 晶体的内部结构 Na Cl Na 定的规律重复性地排列。 Na+
Cl
Cl- 晶格点阵——沿一定 方向按某种规律把结 + Na 点联接起来的几何图 形。
7-1-2 晶体的内部结构
无机化学多媒体电子教案
第七章 固体结构与性质 第一节晶体与非晶体
第一节 晶体与非晶体
7-1-1 晶体的特征
有一定的几何外形
7-1-1晶体的特征
食盐 石英 方解石 非晶体(无定形体)——没有一定的几何外形 如玻璃、松香、石蜡 微晶体——如碳黑
7-1-1 晶体的特征
有固定的熔点 即晶体在熔化时温度保持不变，直至 全部熔化后，温度才开始上升。 如 冰的熔点 0℃
非晶体无固定的熔点 在加热时，由开始软化到完全熔化, 整 个过程中温度不断变化。
如 松香 50~70℃软化,70℃以上全部熔化
7-1-1 晶体的特征
各向异性 晶体的某些性质，如光学性质、力学 性质、导热、导电性、机械强度、溶 解性等在不同方向不同。
如：云母 可按纹理面方向裂成薄片
非晶体各向同性
晶体和非晶体在性质上的差异 是两者内部结构不同而造成的 晶体内部的微粒的排布是有序的，在不 同方向按确定的规律重复性地排列，造 成晶体的各向异性。 非晶体内部微粒的排列是无序的、不规律的 石非 英 晶 玻 体 璃 石英晶体(晶体) ( )
固体物理课件ppt完全版_图文
一、简单立方晶格（SC格子） 1·配位数：每个原子的上下左右前后各有一个最近邻
原子 — 配位数为6
2·堆积方式：最简单的原子球规则排列形式 — 没有 实际的晶体具有此种结构
简单立方晶 格堆积方式
简单立方晶 格典型单元
3·原胞： SC格子的立方单元是最小的周期性单元 — 选取其本身为原胞
4·晶格的三个基矢：
③
∵面上原子密度大，对X 射线的散射强
∴简单的晶面族，在 X 射 线的散射中，常被选做 衍射面
金刚石晶格中双层密排面
第四节 倒格子
晶格的周期性描写方式: 正格子
※ 坐标空间（ 空间）的布拉伐格子表示 ※ 波矢空间（ 空间）的倒格子表示
Reason?
∵晶体中原子和电子的运动状态，以及各种微观粒子 的相互作用 → 都是在波矢空间进行描写的 晶格振动形成的格波，X 射线衍射均用波矢来表征
晶
列
1· 晶列：在布拉伐格子中，所有格点可以分列在一
系列相互平行的直线系上，这些直线系称
为晶列
2· 晶向：同一个格子可以形成方向不同的晶列，每 一个晶列定义了一个方向，称为晶向
3·晶向指数: 若从一个原子沿晶向到最近的原子的
位移矢量为
， 则用
标志晶向，称为晶向指数
同一晶向族的各晶向
4· 晶面：布拉伐格子的格点还可以看成分列在平行 等距的平面系上，这样的平面称为晶面。
倒易点阵本质
如果把晶体点阵本身理解为周期函数，则倒 易点阵就是晶体点阵的傅立叶变换，所以倒
易点阵也是晶体结构周期性的数学抽象，只
是在不同空间(波矢空间)来反映,其所以要变 换到波矢空间是由于研究周期性结构中波动 过程的需要。
一个三维周期性函数u(r)（周期为T=n1a1+ n2a2+ n3a3）
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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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15
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。
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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5
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。
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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。
第七章 固体的结构与性质
Байду номын сангаас
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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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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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4
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。
（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。
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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。
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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
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。
（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。
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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
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 。
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。
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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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。
（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。