江苏师范大学无机化学课件10讲解

10.1.4 晶体类型
晶体的分类
金属晶体
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
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
低
小
差 干冰
§10.2 金属晶体
10.2.1 金属晶体的结构 10.2.2 金属键理论
2. 杂质缺陷
由于杂质进入晶体而形成的缺陷称为 杂质缺陷.
3. 非化学计量化合物
非化学计量化合物又叫非整比化合物,它 是指一类具有可变组成但仍能大体保持道尔 顿化学式所示的基本结构的物质.
现代晶体结构理论和实验证明非化学计 量化合物的存在是很普遍的现象.氢化物就如 此.
10.1.3 非晶体 准晶体
10.2.1 金属晶体的结构
金属晶体是金属原子或离子彼此靠金 属键结合而成的。金属键没有方向性，金 属晶体内原子以配位数高为特征。
金属晶体的结构：等径球的密堆积。
金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种： 六方密堆积(Hexgonal close Packing)； 面心立方密堆积(Face-centred Cubic close
Packing)； 体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。
1.六方密堆积：hcp
第三层与第一 层对齐，产生 ABAB…方式。
配位数：12
空间占有率：
74.05%
2.面心立方密堆积：fcc
第三层与第 一层有错位， 以ABCABC… 方式排列。
配位数：12 空间占有率:
按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系
晶系 立方晶系 三方晶系 四方晶系 六方晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
边长 a=b=c a=b=c a = b≠c a = b≠c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
夹角
α=β=γ= 900 α=β=γ≠900 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ= 1200 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ≠ 900 α≠β≠γ≠ 900
⑵ 能带理论对导体、半导体和绝缘体的解释
①导体因有导带而导电； ②绝缘体价层为满带，禁带宽度大(E≥3eV) 而不导电；
自由电子的胶合作用构成金属晶体，这种作 用为金属键。电子海模型可以说明金属的特 性：导电、导热和延展性。
2. 能带理论
⑴ 能带理论 这一理论以分子轨道理论为基础，把金
属晶体看作是一个大分子。 ①金属的价电子少，在成键时价电子不属于 某一个金属原子，而属于整个金属晶体所共 有。 ② 金属晶格中原子很密集，组成许多分子轨 道，相邻的分子轨道之间能量差很小，形成 一个能带。
晶体实例
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。
10.1.2 晶体缺陷
本征缺陷(固有缺陷) 晶体缺陷 杂质缺陷
1. 本征缺陷
若无外来杂质,只 因本身结构不完善所 产生的缺陷称为本征 缺陷,又称固有缺陷.
1. 非晶体
非晶体没有规则的外形，没有特定的晶 面，没有固定的熔点，只有软化温度。在结 构上近程有序，长程无序。非晶体也有特殊 的性能，是一种新型材料。
2. 准晶体
准晶体是介于非晶体和晶体之间的一种 新物质。
准晶体是具有准周期平移格子构造的 固体，其中的质点常呈定向有序排列，但 不作周期性平移重复，其对称要素含与晶 体空间点阵不相容的对称。
74.05%
3.体心立方堆积：bcc
配位数：8
空间占有率： 68.02%
密堆积层间的两类空隙
•四面体空隙： 一层的三个球 与上或下层密 堆积的球间的 空隙。
•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。
10.2.2 金属键理论
1. 电子海模型 金属正离子在电子海中规则排列，靠
第十章 固体结构
§10.1 §10.2 §10.3 §10.4 §10.5
晶体结构和类型 金属晶体 离子晶体 分子晶体 层状晶体
本章教学要求
1．掌握晶体结构特征和晶格的类型，掌握晶体的类型和晶格质点间的 相互作用力的状况以及各晶体的类型与物质性质的关系；
2．掌握晶体的球密堆积和了解晶体的缺陷； 3. 掌握金属键理论和金属晶体的结构特征； 4．掌握离子键本质和离子晶体的特征，半径比规则，晶格能的概念 和各种计算方法； 5．掌握离子极化的概念及其对化合物性质的影响； 6．掌握分子晶体的特点，分子的偶级矩和极化率的概念；
1. 晶体结构的特征
⑴ 晶体：由原子、离子或分子在空间按
一定的规律周期性地重复排列构成的固体。
⑵ 晶体的特征：① 有规则的几何外形；
石 英
② 各向异性；
③ 有固定的熔点。
⑶ 晶面夹角定律：晶面夹角相等。
⑷ 构造理论：具体是由一个个小的几何
体在空间平行地无间隙堆砌而成。
2. 晶格理论的基本概念 ⑴ 晶格(点陈)：把组成晶体的质点以确定的 位置的点在空间作出有规律的排列成一定的 几何形状，称为结晶格子，简称晶格。
③ 能带中能量低而充满 电子的能带为满带；高 能量而未充满电子的能 带为导带；导带和满带 之间的能量空隙为禁带。
Li的1s为满带， 2s为导带。1s和2s之间 为禁带。
④ 金属中相邻的能带
有时可以相互重叠， 满带和空带重叠后形 成导带。碱土金属的 ns和np能带重叠而成 为金属。过渡金属的 (n-1)d为导带，并与ns 和np有重叠，所以都 为金属。
7．掌握分子间作用力和氢键的特性和形成条件，以及它们对物质的 物理性质的影响；
8．掌握层状晶体的结构特点以及它们的性质。
§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 10.1.2 晶体缺陷 10.1.3 非晶体 准晶体 10.1.4 晶体类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论
晶体结构=点阵+结构基元
⑵晶胞：晶体的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ小重复单元，通过晶胞在
空间平移无隙地堆砌而成晶体。 ⑶晶胞的两个要素：
①晶胞的大小与形状：
由晶胞参数a，b，c，
α，β，γ表示， a，b，c 为 六面体边长， α，β，γ 分
别是bc，ca, ab所组成的夹 角。
②晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶 胞中的相对位置。