《硅酸盐物理化学》讲义

附图2-1-5 (a)密排球面平面图 (b)双层密排球面平面图
附图2-1-6 (a)六方（hcp）密堆积 (b)面心立方(fcc)密堆积
附图2-1-7 (a)四面体空隙；
(b)八面体空隙
c. 结构中的原子关系、四面体和八面体及其数 量关系。 一个原子周围紧邻有12个原子，8个四面 体空隙和6个八面体空隙，对于n个原子体系有 2n个四面体空隙和n个八面体空隙
附图2-1-8 三种主要金属结构及相应密堆积方式 堆积系数： A1、A3为74.05%，A2为68.02%

晶胞包含的原子数和空隙种类、数量
面心：4个原子，8个四面体空隙、 4个八 面体空隙 六方： 6个原子，12个四面体空隙、 6个八 面体空隙 体心：2个原子，4个四面体空隙、 2个八 面体空隙
化学键型主要由原子的电负性决定，典 型的金属键、离子键和共价键，不同键型的 物质具有不同的结构。
三、 共价键的本质
第二节 分子轨道与能带
一、分子轨道理论
1 、分子中核外电子的运行轨迹称为分子轨道， 由原子轨道组成。 2 、两个原子轨道组合成两个分子轨道，一个 成键轨道（能量低于原 子轨道），一个反键轨 道，两个电子填充于成键轨道。 3 、不同原子轨道有效组成分子轨道必须满足 能量相近，轨道最大重叠和对称性匹配等三个 条件。主要有σ 和π 键等。
第二篇 第一章 结晶状态
基本要求：了解电子构型对材料性质的影响以
及能带理论模型对材料性质的影响，掌握结构 与球的密堆积，离子晶体的结构特征，结晶化 学定律，硅酸盐结构的特点和分类，鲍林规则。 第一节 电子构型与原子键合 第五节 二元化合物 第二节 分子轨道与能带 第六节 多元化合物 第三节 单质晶体 第七节 硅酸盐结构 第四节 离子晶体通论 第八节 硼酸盐结构
晶体 烟水晶
非晶体 有色玻璃
第一节
电子构型与原子键合
一、电子构型与量子力学 1、电子的波粒二象性
电子具有波动性和粒子性，符合测不准原理。
2、描述电子行为的薛定锷方程式 3、电子的能量是量子化的（非连续）。 4、电子构型与四个量子数
主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。
二、 电子构型对材料性质的影响 1、电子构型的相似与化学性质的相似 2、对材料光学性质的影响（颜色、光谱 性质） 3、对化学键型的影响
●材料—物质(具有使用功能或使用效能)，材料 的发展史是人类文明进程的标志。
天然材料 50万年前，动物、植物和矿物。 旧石器和新石器 约1万年前，陶器、瓷器； 7千年前，青铜器；5千年前，铁器； 水泥，19世纪中后叶。 上世纪初，合成高分子材料，合成 塑料、合成橡胶、合成纤维等。 各种有机、无机功能材料、复合材料 形状记忆材料、电致变色材料等。

2、 金属键的结构特征与金属的特性
金属键无方向性、无饱和性，结构高度对 称，堆积紧密，密度大，具有良好的塑性、导 电、导热性。
二、非金属元素单质的晶体结构
3、相关知识准备 《无机化学》 、 《物理化学》、《结构 化学》、《结晶学》等。 4、主要教学内容 结晶状态； 晶体缺陷； 熔体和玻璃体； 胶体（粘土—水系统） 相平衡与相图。
主要参考文献
1.浙江大学等校编，《硅酸盐物理化学》，中国建筑工 业出版社，1980 2.叶瑞伦等编，《 无机材料物理化学》， 中国建筑工 业出版社，1986 3.W. D.金格瑞编著，《 陶瓷导论》， 中国建筑工业 出版社，1982 4.韦丹编著，《固体物理》，清华大学出版社，2007 5. 周公度编著，《无机结构化学》，科学出版社，1982 6. Paul C.Hiemenz著，《胶体与表面化学原理》，北 京大学出版社，1986 7. 胡志强主编,《无机材料科学基础教程》,化学工业出 版社, 2003 8. P.贝尔塔等著, 《玻璃物理化学导论》 , 中国建筑 工业出版社,1983
2.金刚石与石墨的能级、能带与导电性
附图2-1-4 金刚石和石墨的能级图及能带图
第三节 单质晶体
按化学键本质将晶体分为金属晶体、离子 晶体、共价晶体和分子晶体。 由同种元素组成的晶体称为单质晶体，有 金属晶体、共价晶体和分子晶体。 一、由金属元素组成的单质晶体 1、 结构与球的密堆积 a. 等径球体堆积原理 b.两种最紧密堆积方式 ABABA，ABCABC
二、能带理论 1 、能带理论相似于分子轨道理论，但前 者的电子是离域的，为整个晶体，后者 局限于分子中。 2、能带、导带和禁带
附图2-1-1 导体和非导体的能带模型
三、能带理论模型对材料导电性的解释
1、 金属钠的能带形成与导电性
附图2-1-2 金属键与能带的形成
附图2-1-3 钠原子相互结合在一起时，能级变宽 成能带，外层电子能级首先变宽
烧制材料
合成材料 复合材料 智能材料
●材料学的分支
金属材料
无机非金属材料
高分子ห้องสมุดไป่ตู้料
复合材料 ●不同的材料形式各异、性能不同，不同的行业 对其性能要求不同，如何认识、把握它们？ ●材料学的主要任务：掌握材料的合成与制备， 材料的组成、结构、性能之间的关系和规律。
2、学习方法 用物理学和化学的方法去探求材料 的组成、结构、性能三者的规律以及它 们之间的相互关系，着重树立物质结构 从微观、亚微观到宏观不同层次与宏观 性能之间的关系的认知方法。
硅酸盐物理化学
Physical Chemistry for silicate
课程名称: 硅酸盐物理化学 教师姓名: 教师编号: 张智强 13040007
绪 论
1、课程的研究对象
主要针对无机非金属材料（硅酸盐 材料）的组成、结构、性能三个方面的 问题，研究这三者之间的关系和规律， 着重探明物质的反应规律、结构变化与 性能的内在联系。

什么叫结晶状态？有什么特征？


什么叫非结晶状态？有什么特征？
物质从结构的角度分为:
晶态和非晶态。
晶态--物质内部的原子或分子呈有序排列。 非晶态--物质内部的原子宏观排列无序。
晶体与非晶体的宏观特征
晶体 ●规则的几何外形 ●晶面角守恒 ●各向异性 ●有固定的熔点 非晶体 ● 无确定的外形 ●介稳性 ●各向同性 ●无固定的熔点