14晶体结构解析.pptx
《14晶体结构解析.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《14晶体结构解析.pptx(66页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Chapter 1 物质结构 元素周期律1.4 晶体结构晶体的特征晶体的特征固体固体晶体晶体非晶体非晶体无定型物质无定型物质两者有何区别?两者有何区别?(1)(2)(3)晶体晶体 无定型物质无定型物质具有整齐规则的几何外形具有整齐规则的几何外形 外形不规则外形不规则在一定压力下具有固定的熔在一定压力下具有固定的熔点点 没有固定熔点没有固定熔点 具有各向异性具有各向异性 各向同性各向同性各各向向异异性性:晶晶体体在在不不同同方方向向上上的的物物理理性性能能,如如:导导电电性性、导导热热性性等等,在在晶晶体体的的各各个个面面上上不不同同,这这一一性性质叫各向异性。质叫各向异性。晶体:晶体:质点(分
2、子、原子或离子)在空间有规则地质点(分子、原子或离子)在空间有规则地排列成的,具有整齐的外形,以多面体出现的固体排列成的,具有整齐的外形,以多面体出现的固体物质叫晶体。物质叫晶体。晶格和晶胞晶格和晶胞NaCl晶体的晶格晶体的晶格Na+ClNaCl晶体的晶胞晶体的晶胞晶格:晶格:在研究晶体内粒子的排列时,通常把各种粒子在研究晶体内粒子的排列时,通常把各种粒子抽象地看成几何的点,这时,整个晶体就被看成是空抽象地看成几何的点,这时,整个晶体就被看成是空间按一定规律整齐排列的点组成的,这些点的总和具间按一定规律整齐排列的点组成的,这些点的总和具有一定的形状,这些点的总和叫晶格。晶格上的点叫有一定的形状
3、,这些点的总和叫晶格。晶格上的点叫晶格结点。晶格结点。晶胞:晶胞:晶格中,含有晶体结构中具有代表性的晶格中,含有晶体结构中具有代表性的最小重最小重复单位复单位叫晶胞。晶胞在各个方向的无限重复就是晶体。叫晶胞。晶胞在各个方向的无限重复就是晶体。所以,晶体的性质与晶胞的大小、晶胞的形状和所以,晶体的性质与晶胞的大小、晶胞的形状和晶胞中质点的种类(分子、原子或离子)以及质点间晶胞中质点的种类(分子、原子或离子)以及质点间的作用力有关。的作用力有关。因为晶胞决定晶格,晶格又是晶体的抽象化表示因为晶胞决定晶格,晶格又是晶体的抽象化表示法,所以,晶胞的性质决定晶体的性质;晶格类型与法,所以,晶胞的性质决定
4、晶体的性质;晶格类型与晶胞的大小、形状有关。晶胞的大小、形状有关。晶格类型晶格类型晶胞的特征(大小、形状)常用六个常数描述;它们晶胞的特征(大小、形状)常用六个常数描述;它们是是a、b、c、,叫,叫晶胞参数晶胞参数若晶胞是平行六面体,若晶胞是平行六面体,则则a、b、c是棱长,是棱长,、是晶角,是晶角,分别是分别是bc,ca,ab 所组成的夹角。所组成的夹角。晶胞的两个要素:晶胞的两个要素:一是一是晶胞的大小、型晶胞的大小、型式式。晶胞的大小、型式由。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们三个晶轴及它们间的夹角间的夹角.所确定。所确定。另一是另一是晶胞的内容晶胞的内容。由组成晶胞的原子或分子
5、由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所及它们在晶胞中的位置所决定。决定。布拉维系布拉维系-七大晶系七大晶系边长边长:a=b=c夹角夹角:=900实例实例:Cu,NaCl立方立方边长边长:a=b c夹角夹角:=900实例实例:Sn,SnCl2四方四方边长边长:a=b c夹角夹角:=900 =1200实例实例:Mg,AgI六方正交正交边长边长:a b c夹角夹角:=900实例实例:I2 HgCl2边长边长:a b c夹角夹角:=900 900实例实例:S,KClO3单斜单斜边长边长:a b c夹角夹角:900实例实例:CuSO4.5H2O三斜三斜菱方菱方边长边长:a=b=c夹角夹角:=90实
6、例实例:Al2O3,CaCO3,As,Bi晶体类型晶体类型 根根据据晶晶格格结结点点上上的的粒粒子子的的种种类类不不同同,晶晶体体可可以分成四种类型:以分成四种类型:(1)离子晶体:)离子晶体:(2)原子晶体:)原子晶体:(3)分子晶体:)分子晶体:(4)金属晶体:)金属晶体:晶晶格格结结点点上上交交替替排排列列的的是是正正、负离子。负离子。晶格结点上排列的是中性原子。晶格结点上排列的是中性原子。晶格结点上排列的是中性分子。晶格结点上排列的是中性分子。晶晶格格结结点点上上排排列列的的是是金金属属原原子子或金属离子或金属离子离子晶体的特征离子晶体的特征 1.结点粒子和作用力结点粒子和作用力离子晶
7、体的晶格结点上交替排列的是正、负离子,所离子晶体的晶格结点上交替排列的是正、负离子,所以质点间的作用力是很强的离子键力(静电作用力)。以质点间的作用力是很强的离子键力(静电作用力)。2.熔、沸点较高熔、沸点较高离子晶体的熔、沸点较高,并且正、负离子电荷越离子晶体的熔、沸点较高,并且正、负离子电荷越高,两核间距越小,静电作用越强,离子键越强,则高,两核间距越小,静电作用越强,离子键越强,则晶体的熔、沸点越高。晶体的熔、沸点越高。例如:例如:NaCl MgO 熔点:熔点:MgO CaO NaCl KClb.p.1413 C 3600 Cm.p.801 C 2800 C3.导电性:导电性:离子晶体的
8、水溶液或熔融态导电,是通过离子晶体的水溶液或熔融态导电,是通过离子的定向迁移完成的,而不是通过电子流动导电离子的定向迁移完成的,而不是通过电子流动导电。因为结点上是正、负离子,只能在结点附近有规则的因为结点上是正、负离子,只能在结点附近有规则的振动,不能自由移动。振动,不能自由移动。4.硬硬度度高高 延延展展性性差差:因因离离子子键键强强度度大大,所所以以硬硬度度高高。但受到外力冲击时,易发生错位,导致破碎但受到外力冲击时,易发生错位,导致破碎。+错位错位+F受力时发生错位,使正正受力时发生错位,使正正离子相切,负负离子相切,离子相切,负负离子相切,彼此排斥,离子键失去作彼此排斥,离子键失去作
9、用,故离子晶体无延展性用,故离子晶体无延展性。如如 CaCO3 可可 用于雕刻,用于雕刻,而不可用于锻造,即不具而不可用于锻造,即不具有延展性有延展性。5.溶解性:溶解性:离子晶体易溶于极性溶剂中,因为溶剂分离子晶体易溶于极性溶剂中,因为溶剂分子与离子间的作用力(吸引力),足以克服晶体内离子与离子间的作用力(吸引力),足以克服晶体内离子间的吸引力,而且极性分子的偶极矩越大(极性越子间的吸引力,而且极性分子的偶极矩越大(极性越强)对离子的吸引力越强,使晶体的溶解度越大。强)对离子的吸引力越强,使晶体的溶解度越大。6.无确定的分子量:无确定的分子量:离子晶体中,质点是正、负离离子晶体中,质点是正、
10、负离子,无单独的分子存在;晶体是个大分子,表示其组子,无单独的分子存在;晶体是个大分子,表示其组成用化学式;进行计算时用式量,而不是分子量。成用化学式;进行计算时用式量,而不是分子量。离子晶体的空间结构离子晶体的空间结构1.常见的离子晶体空间构型常见的离子晶体空间构型 在离子晶体中,常见的有四种结构类型:在离子晶体中,常见的有四种结构类型:NaCl型型 CsCl型型 ZnS型型 CaF2型型 岩盐岩盐 氯化铯氯化铯 闪锌矿闪锌矿 萤石萤石(1)NaCl 型型 属立方晶系,属立方晶系,NaCl晶胞是正立方体,是晶胞是正立方体,是面心立方晶格;配位面心立方晶格;配位数为:数为:6 :6。Na+Cl
11、 属于此类的离子属于此类的离子晶体有晶体有NaF、AgF、MgO、CaO。配位数:配位数:某一离子周围排列的与某一离子周围排列的与其带有相反电荷的离子的数目,其带有相反电荷的离子的数目,叫该离子的配位数。叫该离子的配位数。(2)CsCl 型型Cs+Cl 属立方晶系,属立方晶系,CsCl晶胞是正立方晶胞是正立方体,是简单立方晶体,是简单立方晶格;格;配位数为:配位数为:8 :8。属于此类的离子晶体有属于此类的离子晶体有CsBr、CsI、NH4Cl。(3)ZnS 型型Zn2+S2 属立方晶系,属立方晶系,ZnS晶晶胞胞是是正正立立方方体体,是是面面心心立立方方晶晶格;格;配位数为:配位数为:4 :
12、4。属属于于此此类类的的离离子子晶晶体体有有BeO、BeS、MgTe、MgSe。(4)CaF2 型型 属立方晶系,属立方晶系,CaF2晶胞也是晶胞也是正立方体,晶胞内结点分布更加正立方体,晶胞内结点分布更加复杂,在复杂,在 Ca2+周围有周围有 8 个个 F,而而F 周围有周围有 4 个个 Ca2+;因此,;因此,CaF2 型离子晶体配位数为型离子晶体配位数为 8:4。属属于于此此类类的的离离子子晶晶体体有有PbF2、HgF2、SrCl2、BaCl2。此此外外,还还有有更更复复杂杂的的离离子子晶晶体体构构型型TiO2(金金红红石石型型);它它属属于于四四方方晶晶胞胞,在在 Ti4+周周围围有有
13、 6个个 O2,而而O2 周周围围有有 3个个 Ti4+;因因此此,TiO2 型型离离子晶体配位数为子晶体配位数为 6:3。为什么离子晶体会采取配比不同的空间结构呢?为什么离子晶体会采取配比不同的空间结构呢?原因:原因:组成各种离子晶体的正、负离子半径的大组成各种离子晶体的正、负离子半径的大小不同而导致的。小不同而导致的。2.配位数与配位数与 r+/r 的关系的关系(1)离子晶体稳定存在的条件离子晶体稳定存在的条件红球红球 不稳定平衡不稳定平衡蓝球蓝球 稳定平衡稳定平衡+不稳定不稳定 a)同号阴离子相切,同号阴离子相切,异号离子相离。异号离子相离。+b)同号离子相离,同号离子相离,异号离子相切
14、。异号离子相切。稳定稳定(2)r+/r 与配位数与配位数 从六配位的介稳状态出发,探讨半径比与配从六配位的介稳状态出发,探讨半径比与配位数之间的关系。位数之间的关系。ABCD+ADCB+下图所示,六配位的介稳状态下图所示,六配位的介稳状态的中间一层的俯视图。的中间一层的俯视图。ADBC 是正是正方形。方形。AC=BC=2rABC是等腰直角三角形是等腰直角三角形AB2=AC2+BC2AB=2r+2r此时,为介稳状态,如见前面的图。此时,为介稳状态,如见前面的图。如果如果 r+再大些再大些:则出:则出现右图(现右图(b)种情况,即种情况,即离子同号相离,异号相切离子同号相离,异号相切的稳定状态。的
15、稳定状态。+结论:结论:r+/r-0.414时时,配配位数为位数为 6,能够存在。,能够存在。从从八八配配位位的的介介稳稳状状态态出出发发,探探讨讨半半径径比比与与配配位数之间的关系。位数之间的关系。ABCDABCD 下图所示,八配位的介稳状态的对角面图。下图所示,八配位的介稳状态的对角面图。ABCD 是矩形。是矩形。可以求得可以求得 结论:结论:r+/r-为为 0.414-0.732,6 配位配位 NaCl 型晶体结型晶体结构。构。当当 r+继续增加,达到并超过继续增加,达到并超过 r+/r-0.732时,即阳时,即阳离子周围可容纳更多阴离子时,为离子周围可容纳更多阴离子时,为 8 配位。配
16、位。若若 r+变小,当变小,当r+/r-0.414时,则出现时,则出现 a)种情况,种情况,如如下下图。阴离子相切阴离子阳离子相离的不稳定状态。图。阴离子相切阴离子阳离子相离的不稳定状态。配位数将变成配位数将变成 4。+0.225 0.414 4 :4 ZnS 型晶体结构型晶体结构 0.414 0.732 6 :6NaCl 型晶体结构型晶体结构 0.732 1.000 8 :8CsCl 型晶体结构型晶体结构 注意:讨论中将离子视为刚性球体,这与实际情况有出入。注意:讨论中将离子视为刚性球体,这与实际情况有出入。但这些计算结果仍不失为一组重要的参考数据。因而,我们可以但这些计算结果仍不失为一组重
17、要的参考数据。因而,我们可以用离子间的半径比值作为判断配位数的参考。用离子间的半径比值作为判断配位数的参考。若若 r+再增大,可达到再增大,可达到 12 配位;配位;r+再减小,则形成再减小,则形成 3 配位。配位。这就是这就是半径比规则,半径比规则,用半径比规则可以判断离用半径比规则可以判断离子晶体的子晶体的空间结构类型空间结构类型。总之,配位数与总之,配位数与 r+/r 之比相关:之比相关:应用半径比规则判断离子晶体的空间构型时,有两应用半径比规则判断离子晶体的空间构型时,有两种例外情况:种例外情况:(1)若求得的)若求得的r+/r值很接近于极限值,值很接近于极限值,如:如:GeO2 r+
18、/r =0.40 (接近于接近于0.414),GeO2含有两种空间构型。含有两种空间构型。既不完全是既不完全是ZnS型,也不完全是型,也不完全是NaCl型。型。(2)有时,用半径比规则判断的构型与实际相矛盾,这)有时,用半径比规则判断的构型与实际相矛盾,这 时要遵重事实。如:时要遵重事实。如:RbCl的半径比的半径比r+/r=0.8 应该是应该是CsCl型,配位数应该是型,配位数应该是8:8,实际是实际是NaCl 型的,配位数为型的,配位数为 6:6金属晶体的特征金属晶体的特征 金属晶体的晶格结点上排列着金属原子或金属阳金属晶体的晶格结点上排列着金属原子或金属阳离子,在结点的间隙中有许多从金属
19、原子上离子,在结点的间隙中有许多从金属原子上“脱落下脱落下来来”的自由电子,整个晶体靠共用一些自由电子结合的自由电子,整个晶体靠共用一些自由电子结合起来,所以质点间的作用力是很强的金属键力。起来,所以质点间的作用力是很强的金属键力。1.结点粒子和作用力结点粒子和作用力 金属键金属键由许多原子或离子共用一些能够不由许多原子或离子共用一些能够不 停地运动的自由电子而形成的特殊停地运动的自由电子而形成的特殊 形式的共价键,叫金属键。形式的共价键,叫金属键。所以,金属键又叫改性的共价键。所以,金属键又叫改性的共价键。如:如:W、Cr等晶体的熔、沸点较高,等晶体的熔、沸点较高,如:如:Hg、Ga、K、N
20、a等晶体的熔、沸点较低。等晶体的熔、沸点较低。2.熔、沸点差别较大熔、沸点差别较大 由由于于金金属属晶晶体体内内有有自自由由移移动动的的电电子子,在在外外电电压压的的作作用用下下,自自由由电电子子可可以以定定向向移移动动,故故有有导导电电性性。受受热热时时通通过过自自由由电电子子的的碰碰撞撞及及其其与与金金属属离离子子之之间间的的碰碰撞撞,传传递递能能量。故金属是热的良导体。量。故金属是热的良导体。3.导电性、导热性导电性、导热性4.延展性好延展性好 金金属属受受外外力力而而发发生生变变形形时时,金金属属键键不不被被破破坏坏,故故金金属属有很好的延展性有很好的延展性,与离子晶体的情况相反。与离
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 14 晶体结构 解析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。