无机化学课件：第七章 固体的结构与性质

物质：活泼金属(Na, K, Ba, Sr, Mg, Ca等)的含氧酸盐、卤化物、氧化物
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：
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。
2、CsCl型 晶胞也是立方体，配
位数均为8，如TlCl、CsBr、 CsI
X=F, Cl, Br, I.
O CO
O C
多数有机物晶体、蛋白质晶体、 核酸晶体等属于分子晶体。
O
O
C
OO
COOC
C
OO
C
O
O
C
OO
O
O
C
OO
COOC
O
OC
O
O
C
O
C
§7.4 金属晶体
一、金属晶体 金属晶体：晶格结点上排列着的原子或者正离子以金属键结合形
五、液晶
介于晶体和液体之间的介晶状态，具有晶体的 各向异性，又具有液体的流动性和连续性。 热致液晶 溶致液晶 高分子液晶
1、离子晶体
NaCl
2、分子晶体
CO2
晶体
（结点上微粒 的种类及粒子 间相互作用力）
3、原子晶体 4、金属晶体
金刚石 Fe
5、混合型晶体 石墨
§7.2 离子晶体 一、离子晶体的结构和性质 离子晶体：正负离子间静电引力结合成的晶体。 配位数：晶体内某一粒子周围最接近的粒子数。 如NaCl晶体中Na+、Cl-配位数均为6。 性质：一般熔点较高，硬度较大、难挥发，但质脆， 一般易溶水，其水溶液或熔融态能导电。
MgO
R
小
U
大
熔点 高
硬度 大
CaO SrO BaO 大 小 低 小
§7.3 原子晶体和分子晶体
一、原子晶体 原子晶体：晶格结点上排列着的中性原子以共价键结合形成的晶体。
1. 占据晶格结点的质点是原子，质点间互
相作用力是共价健，
2. 原子晶体熔沸点高，硬度大，延展性差
3. 整个晶体为一大分子
4. 空间利用率低（共价健有方向性、饱和
化学组成相同而晶体构型不同称同质多晶
现象。 CsCl：常温CsCl型 ，高温NaCl 型
Na+ (g)+ Cl- (g) rHm NaCl(s)
三、离子晶体的稳定性
r Hm -788 .1kJ mol -1
U 788.1kJ mol-1
1、离子晶体的晶格能（U）
晶格能——标准态下，使单位物质量的离子晶体变为
第七章 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
§7.1 晶体和非晶体
一、晶体的特征： 1、有一定的几何外形（宏观和微观）； 2、有固定的熔点； 3、单晶各向异性(物理性质 ) 光学性质、力学性质、导电导热性质、 机械强度等物理性质。 非晶体（玻璃、沥青、石蜡等） 冷却凝固时无规则外形、无固定 熔点、物理性质是各向同性。
用途： 耐磨材料，耐火材料，半导体材料。
二、分子晶体
分子晶体：晶格节点上排列着极性或非极性共价分子，分 子间以分子间作用力或氢键结合形成的晶体。
性质：分子晶体物质一般熔点低、硬度小、易挥发， 熔融不导电。（强极性除外）
物质：一般为非金属元素组成的共价化合物。
如：SiX4,H2O,CO2,SF6,I2等。 CO2晶体 面心立方晶格
NaCl:立方体，SiO2： 六角柱体，方解石： 棱面体
二、晶体的内部结构
1、晶格
把晶体中微粒抽象成几何结点。把这些点沿着一定的 方向连结起来形成的几何图像——晶格（点阵） 2、晶胞 完全代表晶格特征的最小单元称为晶胞。
三、单晶体和多晶体
单晶：晶胞的位向一致的晶体，或者说一个空间点阵贯穿整个晶体。 如冰糖、单晶硅、金刚石。各向异性 多晶：晶胞的位向不一致的晶体。由很多单晶杂乱推积在一起，失去了各向异性。多晶硅
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
离子晶体为什么会有 不同的空间构型？
CsCl型
这主要由正、负离子的半径比（ r+ / r- ）决定。
r+ / r-增大 , 则 C.N. 增大； r+ / r- 减小 , 则 C.N. 减小。
离子晶体空间构型除了与 r+ / r- 有关外 ，还与离子的电子构型、离子互相极化 作用以至外部条件（如温度）等有关。
液相或汽相沉积
三态：玻璃态、高弹态、粘流态
石英玻璃：
石英玻璃： SiO2
石英光导纤维
非晶态高分子化合物
三态：玻璃态、高弹态、粘流态
玻璃态(常温下塑料） 温度很低时，线性高分子、链节都不能 运动，如同玻璃体一般坚硬。
线性高分子
高弹态(常温下橡胶)
温度升高到一定程度时，整个链还不能 运动，但其中链节可以自由运动了。 表现出很高的弹性。
粘流态
外界温度继续升高，整条分子链都可以 自由运动，而成为流动的黏液。
Tg 玻璃化温度 玻璃态向高弹态转变的温度 Tf 粘流化温度 高弹态向粘流态转变的温度
Tg >室温 塑料 越高越好 <室温 橡胶 越低越好
Tf 成型加工的下限温度；对于加工，Tf越低越好；对于耐热性，Tf越高越好。 Td (分解温度) 成型加工的上限温度。Tg与Tf的差值越大，其应用温度范围越宽， 橡胶的耐寒、耐热性越好
四、非晶体
1、概述
微粒无序排列，无规则几何外形 无一定熔点。
射频等离子体化学气相沉积 Ge 、Si、α-Si:H、GaAs等
较
传统玻璃：硅酸盐【Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2
为 非晶态合金(金属玻璃) 关 非晶态半导体 注 非晶态高分子
液相急剧冷却 非晶态材料制备
气态Biblioteka Baidu分离子所需要的能量。
对晶体构型相同的离子化合物，离子电荷数越多，核间距越短， 晶格能越大。
Z↑,U↑ . 例:U(NaCl)<U(MgO)
R↑,U↓ 例:U(MgO)>U(CaO) 2、离子晶体的稳定性 U越大，熔点越高，硬度较大；离子晶体越稳定。
用途：较广。耐火材料、建筑材料、加热介质、医药等。
性）
金刚石 （ C 的 C.N.= 4 ），空间利用率仅
34% 。C 用 sp3 杂化，与另 4 个 C 形成共
价单键，键能达 400 kJ·mol-1
性质：具有很高的熔点和硬度。 固态 和熔融态都不易导电，且 在一般溶剂中不溶解。
物质：C(金刚石，立方型），Si, Ge, As, SiC(金刚砂), SiO2(石英), B4C, BN(立方型), GaAs等。