晶体的典型讲义结构类型
《几种简单的晶体结构模型》 讲义
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《几种简单的晶体结构模型》讲义一、晶体结构的基本概念在探讨晶体结构模型之前,咱们得先搞清楚啥是晶体。
晶体啊,简单来说,就是内部原子、离子或者分子在空间有规则排列的固体物质。
这种规则排列可不是随便排的,而是遵循着一定的周期性和对称性。
那晶体结构又是什么呢?它指的就是晶体中原子、离子或分子的具体排列方式。
就好像咱们搭积木,积木怎么摆,摆成啥样,这就是结构。
要研究晶体结构,就得了解几个重要的概念。
比如晶格,这可以想象成是一个虚拟的架子,原子啥的就在这个架子的节点上排排站。
还有晶胞,它是能够反映晶体对称性和周期性的最小重复单元。
二、几种简单的晶体结构模型1、简单立方晶体结构咱们先来说说简单立方晶体结构。
这就好比是在一个正方体的每个顶点上都放一个原子。
想象一下,一个正方体,八个顶点,每个顶点一个原子,是不是挺简单明了?这种结构里,原子之间的距离都相等,而且每个原子都被八个相邻的原子包围着。
简单立方晶体结构在实际材料中不常见,但它是理解其他更复杂结构的基础。
2、体心立方晶体结构接下来是体心立方晶体结构。
这就有点不一样了,除了正方体的八个顶点有原子外,正方体的中心还有一个原子。
在这种结构里,原子的紧密程度比简单立方要高一些。
每个原子周围有八个近邻原子,同时还有六个次近邻原子。
很多常见的金属,像铁、铬、钨等,在低温时就会呈现体心立方结构。
3、面心立方晶体结构再看看面心立方晶体结构。
这就更复杂一点啦,正方体的八个顶点有原子,六个面的中心也各有一个原子。
面心立方结构中的原子排列非常紧密,原子间的空隙相对较小。
像铜、铝、金等金属,通常都具有面心立方结构。
4、密排六方晶体结构最后咱们说说密排六方晶体结构。
这可有点特别,它的原子排列是在一个正六棱柱的顶点和上下底面的中心,还有棱柱内部还有三个原子。
这种结构也具有较高的原子紧密程度,在一些金属,比如镁、锌、钛等中经常能看到。
三、晶体结构对材料性能的影响不同的晶体结构会对材料的性能产生很大的影响。
《晶体结构与性质》 讲义
![《晶体结构与性质》 讲义](https://img.taocdn.com/s3/m/832f36f7dbef5ef7ba0d4a7302768e9950e76e11.png)
《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义与特征当物质内部的粒子(原子、分子或离子)在三维空间中呈现出周期性的有序排列时,我们就称这种物质为晶体。
晶体具有一些显著的特征。
首先,晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部粒子的有序排列决定了晶体在宏观上呈现出特定的形状。
其次,晶体具有固定的熔点。
当晶体受热时,温度升高到一定程度,晶体开始熔化,且在熔化过程中温度保持不变,直到完全熔化。
再者,晶体具有各向异性。
这意味着晶体在不同方向上的物理性质(如导电性、导热性、光学性质等)可能存在差异。
二、晶体结构的基本概念1、晶格为了描述晶体中粒子的排列规律,我们引入了晶格的概念。
晶格是由无数个相同的点在空间有规则地排列而成,这些点称为晶格点。
通过连接晶格点,可以得到晶格的框架。
2、晶胞晶胞是晶体结构中能够反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。
晶胞的形状和大小可以用三条棱边的长度 a、b、c 和它们之间的夹角α、β、γ来表示,这六个参数被称为晶胞参数。
3、原子坐标在晶胞中,原子的位置可以用原子坐标来表示。
通常以晶胞的某个顶点为原点,以晶胞的三条棱边为坐标轴,原子在晶胞中的位置可以用其在三个坐标轴上的分数坐标来确定。
三、常见的晶体结构类型1、离子晶体离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成。
典型的离子晶体如氯化钠(NaCl),钠离子和氯离子在空间交替排列。
离子晶体具有较高的熔点和沸点,硬度较大,在熔融状态或水溶液中能够导电。
2、原子晶体原子晶体中,原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
常见的原子晶体有金刚石和二氧化硅。
原子晶体具有很高的熔点和硬度,一般不导电。
3、分子晶体分子晶体中,分子之间通过分子间作用力(范德华力或氢键)结合。
例如干冰(固态二氧化碳)就是一种分子晶体。
分子晶体通常熔点和沸点较低,硬度较小。
4、金属晶体金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成。
金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。
四、晶体的性质1、光学性质晶体对光的折射、反射和吸收等性质与其内部结构密切相关。
晶体结构讲义
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两种等价C原子
全部Na+之间是等价的,全部Cl-之间也等学习价材料 两个面心立方晶格沿体对角线平移1/144
1-3 晶格的周期性
1.3.3 复式晶格 简单晶格 —— 基元是一个原子 复式晶格 —— 基元是一个以上原子
晶体结构 = 点阵〔数学几何点〕 + 基元〔物理〕
学习材料 15
1-3 晶格的周期性
7
1-3 晶格的周期性
Wigner-Seitz 原胞
以某个格点为中心,作其与邻近格点的中垂面,这些 中垂面所包含最小体积的地域为维格纳-赛兹原胞 对称性原胞,不依赖于基矢的选择,与相应的布拉伐 格子有完全相同的对称性
特点:
1.仅包含一个格点,体积与
惯用原胞相等
2.保存了晶格全部的对称性
3.平常很少用,在能带理论
28/ 2288
1-4 晶向和晶面
1.4.1 晶向
晶体根本特点:各向异性
晶列
在布拉伐格子的格点可以看成分列在一系列相互平行的直线 系上,这些直线系称为晶列。
晶列的特点
〔1〕一族平行晶列把全部格点包含 无遗
〔2〕在一平面中,同族的相邻晶列 之间
距离相等
学习材料
29
1-4 晶向和晶面
1.4.1 晶向
(hcp)…
点阵
基元
晶体
晶体结构 = 点阵〔学数习学材料几何点〕 + 基元〔物理〕
6
1-3 晶格的周期性
1.3.1 晶格周期性的描述:原胞和基矢
原胞 (Primitive cell):晶格的最小周期性单元。又称初基晶胞。 基矢:原胞的边矢量 单胞 (Unit cell):晶体学中,为了反映晶格的对称性,选取较
1.3.4 布拉伐格子(Bravais lattice)
晶体的结构与常见结构类型第一讲优秀课件
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4、对称性:指晶体的等同部分能通过一定的操作而发生规 律重复的性质。晶体的外形上,也常有相同的晶面、晶棱和 角顶重复出现。晶体的对称性将在后面详细讨论。
5、最小内能:相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶 体、液体、气体相比较,其内能最小。所谓内能,就是晶 体内部所具有的能量(动能与势能)。对于一个晶体来说, 他要处于一个稳定的状态,在结晶时就要将多余的能量释 放掉,从而达到有规律的排列的质点间引力与斥力的平衡。
3.晶胞与晶胞参数
晶胞—晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体 周期性和对称性的最小重复单元。
不同晶胞的差别:不同晶体的晶胞,其形状、 大小可能不同;围绕每个结点的原子种类、 数量、分布可能不同。
选取结晶学晶胞的原则:
1. 单元应能充分表示出晶体的周期性、对称性; 2. 单元的三条相交棱边应尽量相等,或相等的数
晶体结构与非晶结构比较
石英晶体,
SiO2非晶体 (含Na)
请同学们思考晶体与非晶体的不同?
长程有序:质点在三维空间呈周期性排列
NaCL晶体结构
晶体:内部质点在三维空间中呈周期性排列的固体。
什么是周期性排列?如何表达这种周期性排列?
结构的周期性:每隔一定距离都能重复出现的性质。
如:NaCl
a 要素:①周期性重复的内容——结构基元
晶体的结构与常见 结构类型第一讲
石英晶体
萤石晶体
食盐晶体
雪花 水分子晶体
2.1 晶体的概念与基本性质
人们通过对天然矿物外 部形态的观察发现,绝大多 数天然矿物常具有独特的规 则几何多面体的外形,即其 外表多为平整的面所包围, 同时还具有由二个面相交的
直线和直线会聚的夹角。
水晶原矿
1669年丹麦学者斯丹诺(Nicolaus Steno, 1638-1686) 对晶体的复杂外形观察后提出了面角守恒定律 (同种晶体 之间,对应晶面夹角相等),从而奠定了几何晶体学基础。
晶体的典型结构类型课件
![晶体的典型结构类型课件](https://img.taocdn.com/s3/m/0b51534b6fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64ded.png)
晶体的典型结构类型课件一、教学内容1. 晶体的基本概念与分类2. 立方晶系的典型结构3. 晶体的缺陷与性质二、教学目标1. 了解晶体的基本概念,掌握晶体的分类方法。
2. 掌握立方晶系的典型结构特点及其应用。
3. 理解晶体缺陷的类型及其对晶体性质的影响。
三、教学难点与重点1. 教学难点:晶体缺陷的类型及其对晶体性质的影响。
2. 教学重点:立方晶系的典型结构特点及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具:晶体模型、PPT课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 实践情景引入(10分钟)通过展示晶体模型,引导学生观察晶体的特点,提出问题:“晶体有哪些类型?它们有何特点?”2. 立方晶系的典型结构(20分钟)(1)讲解立方晶系的基本概念,展示立方晶系的典型结构。
(2)分析立方晶系的晶格常数、原子配位数等参数。
(3)举例说明立方晶系在实际应用中的优势。
3. 晶体缺陷(20分钟)(1)介绍晶体缺陷的分类:点缺陷、线缺陷、面缺陷。
(2)讲解各类缺陷对晶体性质的影响。
4. 例题讲解(15分钟)选择一道关于晶体结构的典型例题,引导学生运用所学知识解决问题。
5. 随堂练习(15分钟)设计一些有关晶体结构与缺陷的练习题,检验学生对课堂所学知识的掌握情况。
六、板书设计1. 晶体的基本概念与分类2. 立方晶系的典型结构晶格常数原子配位数3. 晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷七、作业设计1. 作业题目:(1)简述晶体的基本概念与分类。
(2)分析立方晶系的典型结构特点及其应用。
(3)阐述晶体缺陷对晶体性质的影响。
2. 答案:(1)晶体是由原子、离子或分子按一定规律排列而成的固态物质。
根据晶体结构的不同,可分为立方晶系、四方晶系、六方晶系等。
(2)立方晶系的典型结构特点:晶格常数相等,原子配位数为12。
立方晶系在材料科学、半导体等领域具有广泛应用。
(3)晶体缺陷对晶体性质的影响:点缺陷影响晶体的电导率、线缺陷影响晶体的力学性能、面缺陷影响晶体的光学性能等。
《晶体结构与性质》 讲义
![《晶体结构与性质》 讲义](https://img.taocdn.com/s3/m/f195b1f56aec0975f46527d3240c844768eaa069.png)
《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义和基本特征在我们生活的世界中,存在着各种各样的物质,而其中一部分物质以一种特殊的、有序的方式排列,形成了晶体。
那什么是晶体呢?晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体具有一些独特的基本特征。
首先,晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部的粒子排列具有高度的规律性。
比如我们常见的氯化钠晶体(食盐),呈现出立方体的形状。
其次,晶体具有固定的熔点。
当对晶体加热时,温度升高到一定程度,晶体开始熔化,这个温度就是熔点,且在熔化过程中温度保持不变。
此外,晶体还具有各向异性,这意味着在不同的方向上,晶体的物理性质,如导电性、导热性等可能会有所不同。
二、晶体的结构类型晶体的结构类型多种多样,常见的有离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。
典型的离子晶体如氯化钠,钠离子和氯离子交替排列,形成一个紧密的结构。
离子晶体的特点是硬度较大、熔点较高、熔融状态下能导电。
原子晶体中,原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
金刚石就是一种典型的原子晶体,其中每个碳原子都与周围的四个碳原子以共价键相连,形成一个坚固的三维结构。
原子晶体具有硬度高、熔点高的特点。
分子晶体是由分子通过分子间作用力(范德华力或氢键)结合而成的晶体。
干冰(固态二氧化碳)就是分子晶体,二氧化碳分子之间的作用力相对较弱,所以分子晶体通常熔点较低、硬度较小。
金属晶体则是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的。
金属具有良好的导电性、导热性和延展性,这都与其特殊的金属晶体结构有关。
三、晶体结构的微观分析要深入理解晶体的性质,我们需要从微观角度来分析晶体的结构。
在离子晶体中,离子的半径和电荷对晶体的性质有着重要影响。
离子半径越小、电荷越高,离子键越强,晶体的熔点和硬度就越高。
对于原子晶体,共价键的键能和键长决定了晶体的稳定性和物理性质。
键能越大、键长越短,原子晶体越稳定,熔点和硬度也越高。
晶体的典型结构类型知识讲解
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Cs+ 1/2 1/2 1/2
类似的晶体:CsBr,CsI, NH4Cl等
Cl-离子 Cs+离子
氯化铯晶体结构
闪锌矿型结构
化 学 式:β-ZnS
晶体结构 空间格子
立方晶系,a=0.540nm;Z=4,3Li44L36P
立方面心格子,S2-离子呈立方最紧密堆积,位于 立方面心的结点位置,Zn2+离子交错地分布于
配位数: CN+=8;CN-=4
多面体: 简单立方体
连接形式: 〔CaF8〕之间以共棱形式连接
? 晶胞组成: Ca2+ =8×1/8+6×1/2=4; F- =4+4=8
? 性质:八面体空隙全部空着—负离子扩散 ? 属于萤石结构的晶体有:
BaF2;PbF2;CeO2;ThO2;UO2; 低温ZrO2(扭曲、变形)
化学式为:C
晶体结构为:立方晶系,a=0.356nm,3L44L36L29PC
空间格子: C原子组成立方面心格子,C原子位于立方面 心的所有结点位置和交替分布在立方体内的四个小立方体 的中心。
金刚石结构
键型: 每个C原子周围有四个C, 碳原子之间形成共价键。
形成: 自然界、实验室
性质: 金刚石是硬度最大的矿物 具有半导体的性能和极好 的导电性。
的八面体空隙中。
配位多面体及其连接法
? 对结构比较复杂的晶体,用这种方 法。如对于硅酸盐的晶体结构常用。
? 而对于简单的晶体就不一定好用, 如氯化钠的晶体结构:
? Na+离子的配位数是6,构成Na-Cl八 面体,NaCl结构就是由Na-Cl八面体以共 棱方式相连而成的。
结构类型
(1) 金刚石晶体结构
位移型转变
金红石型结构
《金属晶体》 讲义
![《金属晶体》 讲义](https://img.taocdn.com/s3/m/283c8a42c381e53a580216fc700abb68a982ad9c.png)
《金属晶体》讲义一、引入在我们的日常生活中,金属无处不在。
从我们使用的厨具到交通工具,从电子设备到建筑结构,金属都发挥着重要的作用。
那么,是什么赋予了金属独特的性质呢?这就不得不提到金属的晶体结构。
二、金属晶体的定义与特点金属晶体是由金属原子通过金属键结合而成的晶体。
金属键是一种特殊的化学键,它使得金属原子能够紧密地堆积在一起,形成有序的结构。
金属晶体具有以下几个特点:1、良好的导电性和导热性:由于金属原子中的价电子在整个晶体中自由移动,所以金属能够很好地传导电流和热量。
2、具有金属光泽:这是因为金属中的自由电子能够吸收并反射可见光。
3、延展性和可塑性:金属原子之间的结合没有方向性和饱和性,因此金属可以在受到外力作用时发生原子的相对滑动而不破坏金属键,从而表现出良好的延展性和可塑性。
三、金属晶体的常见结构类型1、体心立方结构(BCC)在体心立方结构中,每个晶胞包含 8 个顶角原子和 1 个体心原子。
例如,碱金属中的钠、钾等在低温时就具有这种结构。
这种结构的致密度约为 068,原子配位数为 8。
2、面心立方结构(FCC)面心立方结构的晶胞包含 8 个顶角原子和 6 个面心原子。
许多常见的金属,如金、银、铜等都具有这种结构。
面心立方结构的致密度约为 074,原子配位数为 12,是金属晶体中原子排列最紧密的结构之一。
3、密排六方结构(HCP)密排六方结构的晶胞由 12 个顶角原子、2 个面心原子和 3 个体内原子组成。
镁、锌等金属采用这种结构。
其致密度与面心立方结构相近,原子配位数也是 12。
四、金属晶体的原子堆积方式1、简单立方堆积这是最简单的一种堆积方式,每个原子都与相邻的 6 个原子接触,空间利用率很低。
2、体心立方堆积在体心立方堆积中,除了顶角的原子外,晶胞中心还有一个原子。
这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积要高。
3、面心立方最密堆积这是原子堆积最紧密的一种方式,原子按照ABCABC……的顺序堆积,空间利用率达到最高。
晶体结构与常见晶体结构类型PPT课件
![晶体结构与常见晶体结构类型PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/fc639de9ba1aa8114531d999.png)
Z 底对角 线
底对角 线 面对角 线
1,`1 2,m,2/m 222,mm2,mmm
4,`4,4/m,422, 4mm, `42m, 4/mmm
3,`3, 32,3m, `3m
6,`6, 6/m,622, 6mm, `62m, 6/mmm
23,m3,432, `43m, m`3m
晶体的分类
晶族和晶系
过该点的任意直线的两端可以找到与其等距离的点。
对应的对称操作:对此点的反伸(倒反)。
C
一个晶体中可以有对称中心,也可以没有对称中心;如果有对称中心,那么只能有一个, 且位于晶体的几何中心。
第37页/共63页
2 、对称面m(mirror plane):一个假想的平面,它能将晶体分成互成镜 像反 映的两个相同部分。
§ 2.1 晶体的周期结构与点阵
晶体的定义
由原子、分子或离子等微粒在空间按一定规律、周 期性重复排列所构成的固体物质。
晶态结构示意图
第1页/共63页
非晶态结构示意图
周期结构与点阵
(1)结构周期:晶体内部质点在三维空间周期性重复排列构成周期结构。
以NaCl晶体为例
Cl Na
0.563nm
2
第2页/共63页
第8页/共63页
第9页/共63页
(4)复式点阵(格子)
若晶体的基元中包括两种或两种以上的原子,则基元中每种原子可分别构成彼此完 全相同的点阵,但它们之间存在相对位移,形成复式点阵。
复式格子的特点 复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套构而成。
第10页/共63页
基元
结点
复式格子的特点
第11页/共63页
对称要素:在进行对称操作时所应用的辅助几何要素(点、线、
晶体类型课件
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3
材料科学
用于合金制备、陶瓷材料和超导体等领域。
晶体类型ppt课件
欢迎来到晶体类型ppt课件!在本课件中,我们将深入探讨晶体的各种类型、 结构及应用领域。让我们一起开始这个神奇的晶体之旅!
晶体是什么
晶体是由原子、离子或分子组成的有序固体。其粒子呈现定期排列,形成集 中体积的结构。
晶体结构定义
晶格参数
晶体结构中定量描述晶格的长度、角度和对称性。
晶胞
晶胞是晶格的基本单元,由晶体结构中最小的重 复单元组成。
点阵类型
晶体结构中的点阵类型包括立方、四方、六方、 三斜等。
晶体形态
晶体形态由晶体的外部表面和几何形状决定。
晶体的分类
离子晶体
由正负离子构成,通过离子键分子间的范德华力相互吸引。
共价晶体
由共价键连接的原子构成。
金属晶体
由金属原子构成,通过金属键相互吸引。
其他类型的晶体
1 共同晶体
由两个或多个不同晶体结 构的晶体相互共生而成。
2 缺陷晶体
晶体中存在点缺陷、线缺 陷或面缺陷。
3 液晶体
在一定温度范围内,具有 介于液体和晶体之间的特 性。
晶体的应用领域
1
电子学
晶体管和半导体器件的制造与应用。
2
光学
晶体的各种光学性质在激光技术、光学器件等方面的应用。
《金属晶体》 讲义
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《金属晶体》讲义一、金属晶体的定义与特点金属晶体是指由金属原子通过金属键结合而成的晶体。
在金属晶体中,金属原子失去部分或全部外层电子,形成自由电子,这些自由电子在整个晶体中自由运动,与金属阳离子相互作用,将金属原子紧密地结合在一起。
金属晶体具有以下特点:1、良好的导电性和导热性:由于存在自由电子,它们能够在电场的作用下定向移动,从而形成电流,实现良好的导电性;自由电子在热的作用下也能迅速传递热能,使得金属具有良好的导热性。
2、金属光泽:自由电子能够吸收并反射可见光,使金属具有独特的金属光泽。
3、延展性:金属晶体中的原子可以相对滑动而不断裂金属键,从而使金属具有良好的延展性,可以被拉成丝或压成薄片。
4、硬度和熔点有较大差异:不同金属的晶体结构和金属键强度不同,导致其硬度和熔点差异较大。
二、金属晶体的结构类型常见的金属晶体结构有以下三种类型:1、体心立方堆积(bcc)体心立方堆积的晶胞中,每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 1 个位于体心的原子。
例如,碱金属中的锂、钠、钾等在常温下采用这种堆积方式。
这种结构的空间利用率相对较低。
2、面心立方堆积(fcc)面心立方堆积的晶胞中,每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 6 个位于面心的原子。
铜、银、金等金属通常采用这种堆积方式。
面心立方堆积的空间利用率较高,具有较好的延展性和塑性。
3、密排六方堆积(hcp)密排六方堆积的晶胞是一个六棱柱,每个晶胞包含 12 个位于顶角的原子和2 个位于体内的原子。
镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式。
三、金属键的本质金属键是一种特殊的化学键,其本质是金属原子失去电子形成的正离子与自由电子之间的强烈相互作用。
金属原子的价电子数较少,原子核对价电子的束缚较弱,在一定条件下容易失去电子。
这些失去的电子不再属于某个特定的原子,而是在整个晶体中自由运动,形成“电子气”。
金属正离子沉浸在“电子气”中,它们与自由电子之间的静电吸引力使得金属原子紧密结合在一起,形成金属晶体。
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题.含答案解析
![高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题.含答案解析](https://img.taocdn.com/s3/m/8e8d95effab069dc502201fd.png)
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性:晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的,规则的多面体外形。
对称性:晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性:沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中微粒数的计算方法如下:①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用,每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用,每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用,每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有,即为1注意:在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。
如熔点:金刚石>碳化硅>硅(3)离子晶体一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,相应的晶格能大,其晶体的熔、沸点就越高。
晶格能:1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
(4)分子晶体①分子间作用力越大,物质熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,熔、沸点越高。
④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。
(5)金属晶体金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。
《金属晶体》 讲义
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《金属晶体》讲义一、金属晶体的定义和特点在我们日常生活中,金属制品无处不在,从厨房的锅碗瓢盆到交通工具的零部件,从建筑结构中的钢梁到电子设备中的芯片。
而这些金属之所以具有独特的性质,很大程度上归因于它们的内部结构——金属晶体。
金属晶体,简单来说,就是由金属原子通过金属键结合而成的晶体。
金属键是一种特殊的化学键,它使得金属原子能够紧密地堆积在一起,形成有序的结构。
金属晶体具有一些显著的特点。
首先,它们具有良好的导电性和导热性。
这是因为在金属晶体中,存在大量自由移动的电子,这些电子能够迅速传递电荷和能量。
其次,金属晶体通常具有较高的强度和延展性。
这意味着它们能够承受较大的外力而不易断裂,同时还能够被拉伸、弯曲或压制成各种形状。
二、金属晶体的结构类型常见的金属晶体结构有三种主要类型:体心立方结构(BCC)、面心立方结构(FCC)和密排六方结构(HCP)。
1、体心立方结构在体心立方结构中,每个晶胞的中心有一个原子,而八个顶点上各有一个原子。
这种结构的金属,如钨、钼等,具有较高的熔点和硬度,但延展性相对较差。
2、面心立方结构面心立方结构的晶胞,除了八个顶点上各有一个原子外,每个面的中心还有一个原子。
具有这种结构的金属,如铜、铝等,通常具有良好的延展性和导电性。
3、密排六方结构密排六方结构的晶胞由六个呈六边形排列的原子组成上下底面,在上下底面之间还有三个原子。
镁、锌等金属具有这种结构。
不同结构的金属晶体,其性能也会有所差异。
这取决于原子的排列方式以及原子间的结合强度。
三、金属晶体中的原子堆积方式为了更有效地利用空间,金属原子在形成晶体时会采用特定的堆积方式。
1、简单立方堆积这是最基本的堆积方式,每个原子都与周围的六个原子相切。
但这种堆积方式空间利用率较低,实际中较少出现。
2、体心立方堆积在体心立方堆积中,除了顶点的原子外,晶胞中心还有一个原子。
这种堆积方式的空间利用率有所提高。
3、面心立方最密堆积这是一种空间利用率很高的堆积方式,每个原子都与周围的 12 个原子相切,如金、银等金属常采用这种堆积方式。
《晶体的结构和性质》PPT课件
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2
3
2a3 8 2r3
V球243 r3 (晶胞2个 中)球 有
V球V晶胞 10% 074.05%
A1型堆积方式的空间利用率计算
解: V晶胞
a3
32 2
r3
晶胞中含 4个球 :
V球
4
4 r3
3
空间利用率 V球 V晶胞 74 .05 %
2.体心立方密堆积(A2)
• A2不是最密堆积。每个球有八个最近的配体
==90°, =120°
c
c
ba
a b
单斜 Monoclinic
abc ==90°, 90°
三斜 Triclinic
abc ===90°
晶胞中质点个数的计算
精选ppt
21
晶体结构的表达及应用
• 一般晶体结构需给出: • 晶系; • 晶胞参数; • 晶胞中所包含的原子或分子数Z; • 特征原子的坐标。
配位多面体的极限半径比
配位多面体 比(r+/r-)min
平面三角形 0.155
配位数
3
半径
四面体
4
0.225
八面体
6
0.414
构性判断
半径比(r+/r-) 0.225-0.414
四面体配位 0.414-0.732
八面体配位 >0.732
推测构型
影响晶体结构的其它因素
• M-X间的共价键,方向性; • 有的过渡金属形成M-M键,使配位多面
• 根据形成晶体的化合物的种类不同可以 将晶体分为:离子晶体、分子晶体、原 子晶体和金属晶体。
1. 离子晶体
• 离子键无方向性和饱和性,在离子晶体中 正、负离子尽可能地与异号离子接触,采 用最密堆积。
晶体结构和类型-PPT精品
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n —Born指数,与离子电子层结构类型有关。
•八面体空隙: 一层的三个球 与错位排列的 另一层三个球 间的空隙。
2020/5/30
晶体的分类
组成 粒子
粒子间 作用力
物理性质
熔沸点
硬度
熔融导 电性
例
金属晶体
原子 离子
金属键
高低
大小
好
Cr, K
原子晶体 原子 共价键 高
大
差 SiO 2
离子晶体 离子 离子键 高
大
好 NaCl
分子晶体
分子
分子间 力
1 2
Br
2
(l)
气化热 △ rHm,3
升 华 焓
△
rHm,1 1
2
1
2
键能
Br
△
2 (g)
rHm,4
△fHm
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
KBr(s)
U △ rHm,6
Br (g) +
K + (g)
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△fHm= △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6
NaCl
Al2O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4· 5H2O
按带心型式分类,将七大晶系分为14种型式。
例如,立方晶系分为简单立方、体心立方和面心
立方三种型式。
2020/5/30
2020/5/30
1.六方密堆积:hcp
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第三层与第一 层对齐,产生 ABAB…方式。
典型晶体结构类型
![典型晶体结构类型](https://img.taocdn.com/s3/m/29db503830b765ce0508763231126edb6e1a765a.png)
典型晶体结构类型晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
根据晶体中化学键和原子排列的性质,可以将晶体结构分为许多不同的类型。
下面将介绍一些典型的晶体结构类型。
1.离子晶体结构:离子晶体是由离子通过静电力相互作用形成的晶体。
其中,阳离子和阴离子通过离子键连接。
离子晶体的典型例子包括氯化钠(NaCl)和氧化铝(Al2O3)。
在这些晶体中,正离子在晶体中形成一个晶格,负离子在晶体中形成另一个晶格。
离子晶体结构稳定,具有高熔点和良好的电导性。
2.共价晶体结构:共价晶体是由共价键连接的原子或分子形成的晶体。
在共价晶体中,原子通过共用电子形成稳定的化学键。
典型的共价晶体结构包括金刚石、石英和硅晶体。
这些晶体具有高硬度、高熔点和良好的热导性。
3.金属晶体结构:金属晶体是由金属元素形成的晶体。
金属晶体的特点是原子间有大量自由电子可以运动,因此具有良好的导电性和导热性。
金属晶体结构可以分为紧密堆积结构和体心立方结构。
紧密堆积结构中,原子排列紧密,如铜和铝。
体心立方结构中,原子在晶格的每个球站的中心和每个面心站位的中心分别占据一个位置,如铁和钨。
4.分子晶体结构:分子晶体是由分子通过范德华力连接形成的晶体。
在分子晶体中,分子通过互相排列并通过弱范德华力相互作用形成3D晶体结构。
分子晶体具有较低的熔点和较弱的化学键。
典型的分子晶体包括蓝绿宝石和冰。
5.共价网络晶体结构:共价网络晶体是由每个原子通过共价键连接形成的大的晶体结构。
共价网络晶体具有非常高的熔点和硬度。
典型的共价网络晶体包括石墨和二硫化碳。
除了这些典型的晶体结构类型,还有许多其他类型的晶体结构,例如层状晶体、孔隙晶体和液晶体等。
每种晶体结构具有独特的性质和应用。
了解不同类型的晶体结构有助于我们理解晶体的性质,并在材料科学和工程中应用晶体材料。
晶体的结构类型和同构型化合物
![晶体的结构类型和同构型化合物](https://img.taocdn.com/s3/m/35088c9da48da0116c175f0e7cd184254b351b3f.png)
晶体的结构类型和同构型化合物晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列而成的宏观物质,在自然界和人工合成中普遍存在。
晶体的结构类型和同构型化合物是研究晶体性质和应用的关键内容之一。
本文将就晶体的结构类型和同构型化合物进行详细探讨。
一、晶体的结构类型晶体的结构类型主要包括离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
下面将分别介绍这几种晶体的结构特点。
1. 离子晶体离子晶体是由正负离子通过离子键相互作用形成的。
常见的离子晶体有NaCl、CaF2和ZnS等。
这种晶体的特点是具有高熔点和脆性,能导电,且易溶于极性溶剂。
2. 共价晶体共价晶体是由原子通过共价键相互连接而成的。
典型的共价晶体有金刚石和石英等。
这种晶体的特点是硬度大,熔点高,电导率低,且不易溶于常见溶剂。
3. 金属晶体金属晶体是由金属原子通过金属键相互连接而成的。
金属晶体具有高电导性、高延展性和高熔点等特点。
典型的金属晶体有铜、铝和铁等。
4. 分子晶体分子晶体是由分子通过范德华力相互作用而形成的。
常见的分子晶体有冰、纤维素和药物晶体等。
这种晶体的特点是熔点较低,硬度较小,不导电,且易溶于常见溶剂。
二、同构型化合物同构型化合物指的是具有相同化学组成但晶体结构不同的化合物。
同构型化合物的研究对于理解化合物结构与性质之间的关系具有重要意义。
下面将以硫化物和氧化物为例介绍同构型化合物。
1. 硫化物硫化物是一类重要的同构型化合物。
例如,FeS和CoS都具有类似的结构,都是正方晶系,但FeS的晶体结构中铁离子替代了一部分硫离子,而CoS的晶体结构中钴离子替代了一部分硫离子。
这种同构型化合物的存在使得它们在性质上有所不同,如磁性、导电性等。
2. 氧化物氧化物也是一类常见的同构型化合物。
以二氧化硅(SiO2)和二氧化锆(ZrO2)为例,它们都是由氧化物离子和金属离子组成的晶体。
二氧化硅和二氧化锆都具有类似的结构,但由于金属离子不同,导致它们的性质也不同,如硬度、熔点等。
第9章第36讲物质的聚集状态常见晶体类型2025年高考化学一轮复习讲义(新人教版)
![第9章第36讲物质的聚集状态常见晶体类型2025年高考化学一轮复习讲义(新人教版)](https://img.taocdn.com/s3/m/421fdc162a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9dcd.png)
第36讲物质的聚集状态常见晶体类型[复习目标] 1.了解晶体和非晶体的区别。
2.了解常见晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
3.了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。
4.了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
考点一物质的聚集状态晶体与非晶体1.物质的聚集状态(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态,还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶①等离子体:由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。
具有良好的导电性和流动性。
②液晶:介于液态和晶态之间的物质状态。
既具有液体的流动性、黏度、形变性等,又具有晶体的导热性、光学性质等。
2.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性(2)得到晶体的途径①熔融态物质凝固;②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华);③溶质从溶液中析出。
(3)晶体与非晶体的测定方法①测熔点:晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点。
②最可靠方法:对固体进行X射线衍射实验。
1.在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化()2.晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列()3.晶体的熔点一定比非晶体的熔点高()4.具有规则几何外形的固体一定是晶体()5.缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块()答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√一、物质聚集状态的多样性1.下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是()A.液晶中分子的长轴取向一致,表现出类似晶体的各向异性B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体答案 B解析等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,故B 错误;纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化,熔点可能下降,故C正确。
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构
![全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构](https://img.taocdn.com/s3/m/250e7053a31614791711cc7931b765ce05087a20.png)
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构一、晶体结构的概念和基本特点1.晶体结构的定义:晶体是由重复排列的原胞构成的固体。
2.晶体结构的基本特点:(1)有序性:晶体具有一定的有序性,原子、离子或分子排列有规律。
(2)三维性:晶体结构在三个维度上都有周期性重复性。
(3)稳定性:晶体结构对外界条件的变化具有较高的稳定性。
二、晶体结构的描述和表示方法1.晶胞:晶胞是由原胞重复平移所得到的一个最小重复单元,可以完全描述晶体的结构。
2.原胞:原胞是晶体中重复出现的、具有最简单结构的单元。
3.晶体参数:晶体参数包括晶胞的长度和夹角,用来描述晶体的形状和结构特征。
4.晶格:晶格是由原胞构成的、具有无限重复的空间点阵。
晶格可以用晶面和晶轴来表示。
三、晶体的结构类型和晶系分类1.结构类型:晶体的结构类型有离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
2.晶系:晶系是根据晶格的对称性将晶体分为不同的类型。
晶系包括立方系、四方系、单斜系、正交系、斜方系、菱方系和三斜系。
四、晶体的基本结构单元1.离子晶体的基本结构单元是离子。
(1)离子晶体的特点:离子晶体由正、负离子通过电荷吸引力相互结合而成。
(2)离子晶体的类型:离子晶体包括简单离子晶体和复式离子晶体。
2.共价晶体的基本结构单元是原子。
(1)共价晶体的特点:共价晶体由共享电子键结合而成,键强较大。
(2)共价晶体的类型:共价晶体包括晶体分子、网络共价晶体和金刚石型晶体。
3.金属晶体的基本结构单元是金属离子。
(1)金属晶体的特点:金属晶体由金属阳离子和自由移动的电子云组成。
(2)金属晶体的类型:金属晶体包括简单金属晶体和合金。
4.分子晶体的基本结构单元是分子。
(1)分子晶体的特点:分子晶体由分子之间的相互作用力相互结合而成。
(2)分子晶体的类型:分子晶体包括极性分子晶体和非极性分子晶体。
五、晶体的性质与应用1.晶体的性质:晶体具有各向异性、光学性、热学性、电学性等特点。
2.晶体的应用:(1)光学应用:晶体在光学领域有着广泛的应用,如光学仪器、激光技术等。
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格子类型:四方原始格子。Ti4+位于结点位置,体心的属另一 套格子。O2-处在一些特殊位置上,
质点坐标:Ti4+ :000;1/2 1/2 1/2; O2- : uu0; (1-u)(1-u)0; (1/2+u)(1/2-u)1/2;
(1/2-u)(1/2+u)1/2
晶体结构:O2-可看成是变形 六方密堆积,Ti4+ 离子填充1/2的八面 体空隙
配位数: CN+=6;CN-=3
多面体: 〔TiO6〕八面体
连接方式:Ti-O八面体以共 棱方式连接成链, 链与链之间以共顶 方式相连。
与金红石结构相同的晶体有: SnO2;PbO2; MnO2;MoO2; WO2;MnF2; MgF2;VO2
2.10
碘化镉型结构
化学式: CdI2
晶体结构:三方晶系 a=0.424nm;c=0.684nm; Z=1
空间格子:Cd2+离子占有六方原始格子的结点位置,I-离子 交叉分布于三个Cd2+离子三角形中心的上下方; 相当于两层I-离子中间夹 一层Cd2+离子,构成 复合层。
Cl-离子处于立方 原始格子的八个 角顶上,Cs+离子 位于立方体的中 心(立方体空隙) CN+=CN-=8, 单位晶胞中有一个 Cl-和一个Cs+
配位多面体:在空间以共面形 式连接。
离子坐标: Cl- 000
Cs+1/2 1/2 1/2
类似的晶体:CsBr,CsI, NH4Cl等
Cl-离子 Cs+离子
连接形式: 〔CaF8〕之间以共棱形式连接 晶胞组成: Ca2+ =8×1/8+6×1/2=4; F- =4+4=8
性质:
八面体空隙全部空着—空洞—负离子扩散
属于萤石结构的晶体有:
BaF2;PbF2;CeO2;ThO2;UO2;低温ZrO2(扭曲、变形)
2.8
反萤石结构
晶体结构:其结构与萤石完全相同,只是阴阳离子的位置完
石 盐构为:立方晶系,a=0.356nm
空间格子: C原子组成立方面心格子
C原子位于立方面心的所 有结点位置和交替分布在 立方体内的四个小立方体 的中心
键型: 每个C原子周围有四个C 碳原子之间形成共价键
形成: 自然界形成+实验室合成
性质: 金刚石是硬度最大的矿物 具有半导体的性能和极好 的导电性
S2-: 000;2/3 1/3 1/2
Zn2+:00u ; 2/3 1/3 (u-1/2)
空间格子: S2-按六方紧密堆积排 列 Zn2+充填于1/2的四面 体 空隙,形成六方格子。
配位数: CN+=CN-=4
多面体: 〔ZnS4〕四面体共顶连接 键型: Zn、S为极性共价键
属纤锌矿型结构的晶体有:
结点的坐标为: 4 CI— : 000, 1/2 1/2 0 , 1/2 0 1/2 , 0 1/2 1/2 4 Na+ : 1/2 1/2 1/2 ,00 1/2 , 0 1/2 0 , 1/2 0 0 (5)立方面心格子CI-、 Na+各一套 (6)同结构晶体有:MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO
与金刚石结构相同的有:
硅、锗、灰锡、合成的立 方氮化硼等
2.3
石墨结构
化学式: C
晶体结构:六方晶系(2H),
a= 0.146nm ,
c=0.670nm
三方晶系(3R)
结构表现:C原子组成层状排 列,层内C原子成 六方环状排列,每 个碳原子与三个相 邻的碳原子之间的 距离为0.142nm, 层与层之间的距离 为0.335nm
全互换, 即阳离子占据的是F-的位置,阴离子占 据的是Ca2+ 的位置
配位数: CN+=4;CN-=8
晶胞组成:阴离子 =8×1/8+6×1/2=4
阳离子 =4+4=8
属于反萤石结构的晶体有: Li2O;Na2O;K2O等
2.9
金红石型结构
化学式: TiO2 晶体结构: 四方晶系,a=0.459nm;c=0.296nm;Z=2
配位数:
CN+=CN-=4;极性共价键,配位型共价 晶体。
配位多面体: 〔ZnS4〕四面体,在空间以共顶方式相连接 属于闪锌矿型结构晶体有:
β-SiC;GaAs;AlP;InSb等。
2.6
化学式: 晶体结构:
纤锌矿型结构
α-ZnS 六方晶系; a=0.382nm;c=0.625nm;Z=2
质点坐标:
2.5
闪锌矿型结构
化 学 式:β-ZnS
晶体结构:立方晶系,a=0.540nm;Z=4
空间格子:立方面心格子,S2-离子呈立方最紧密堆积,位于 立方面心的 结点位置,Zn2+离子交错地分布于1/8 小立方体的中心,即1/2 的四面体空隙中。
结构投影图:(俯视图)用标高来表示,0-底面;25- 1/4;50-1/2;75 -3/4。(0-100;25- 125;50-150是等效的)
--- Na+ 离子的配位数是6 ,构成Na--CI八面体。 NaCI 结构是由Na--CI八面体以共棱的方式相连而成
--- Na+ 离子位于面心格子的结点位置上, CI—离子也 位于另一套这样的格子上,后一个格子与前一个格 子相距1/2晶棱的位移。
CI-
Na+ NaCl结构〔NaCl6〕八面体的连接方式
BeO;ZnO;AlN等。
2.7 萤石型结构
化学式: CaF2
晶体结构:立方晶系,a=0.545nm,Z=4
空间格子: Ca2+位于立方面心的结点位置,F-位于立方体 内八个小立方体的中心,即Ca2+按立方紧密堆积 的方式排列, F-充填于全部四面体空隙中。
配位数: CN+=8;CN-=4
多面体: 简单立方体
石墨的多型
键型:层内为共价键,层间为分子键
性质:碳原子有一个电子可以在层内移动,平行于层的方向 具有良好的导电性。石墨的硬度低,熔点高,导电性 好。 石墨与金刚石属同质多像变体。
2.4 氯化铯型结构
晶体化学:Cs Cl 晶体结构:立方晶系,a=0.411nm
Z=1 空间格子:Cs Cl是原始格子
晶体的典型结构类型
精品jing
2.1
NaCI型结构
矿物名称:石盐。
化学式为:NaCI CI- Na+
结构描述:
(1)立方晶系,a=0.563nm,Z=4
(2)Na+ CI—离子键,NaCI为离子晶体. (3)CN+ = CN- =6
(4)--- CI—离子按立方最紧密堆积方式堆积, Na+离子充 填于全部八面体空隙。