无机化学-晶体结构课件.ppt

1、1第三章第三章 晶体结构晶体结构Crystal structure2钻石恒久远钻石恒久远 一颗永流传一颗永流传钠长石钠长石NaAlSi3O8绿柱石绿柱石Be3Al2(SiO3)6 祖母绿祖母绿345教学大纲要求教学大纲要求u晶格的概念，晶体的类型，离子晶体，晶格晶格的概念，晶体的类型，离子晶体，晶格能的概念与计算，能的概念与计算，离子极化离子极化的概念，离子极的概念，离子极化对物质结构和性质的影响。化对物质结构和性质的影响。u分子晶体，原子晶体，金属晶体，金属键理分子晶体，原子晶体，金属晶体，金属键理论，混合晶体。论，混合晶体。6原子核原子核 电电 子子 原原 子子分分 子子物物 质质气气 态

2、态液液 态态固固 态态化学键化学键分子分子间作间作用力用力化学键化学键晶晶 体体非晶体非晶体粒子排列的有序程度粒子排列的有序程度绝大多数绝大多数极少数极少数73-1 晶体的宏观性质（晶体的宏观性质（1）晶体具有晶体具有规则的几何构形规则的几何构形，这是晶体最明这是晶体最明显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同，外显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同，外形上可能差别，但晶体的形上可能差别，但晶体的晶面角晶面角却却不会改变不会改变。83-1 晶体的宏观性质（晶体的宏观性质（2）晶体都有固定的熔点晶体都有固定的熔点非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，最后非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，

3、最后变成液体。变成液体。min/tC/tO.p.m93-1 晶体的宏观性质（晶体的宏观性质（3）晶体表现晶体表现各向异性各向异性，例如热、光、电、硬度例如热、光、电、硬度等常因晶体取向不同而异；而非晶体则为各向同等常因晶体取向不同而异；而非晶体则为各向同性。性。例：例：云母沿层状结构方向易被剥离云母沿层状结构方向易被剥离例：例：石墨层内导电率比层间高石墨层内导电率比层间高一万倍一万倍102004年，物理学家安德烈年，物理学家安德烈海姆和康斯坦丁海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫正在一张诺沃肖洛夫正在一张涂满铅笔笔迹的纸上，用透明胶带粘来粘去。涂满铅笔笔迹的纸上，用透明胶带粘来粘去。靠这种靠这种“粘取粘取

4、”，他们剥离出了石墨烯，随后发现，石墨烯原，他们剥离出了石墨烯，随后发现，石墨烯原子所独具的、像一张铁丝网似的六角形阵列排列方式，有潜力成子所独具的、像一张铁丝网似的六角形阵列排列方式，有潜力成为比钢铁坚硬为比钢铁坚硬10倍、且导电时能量损失很小的新型材料。倍、且导电时能量损失很小的新型材料。2010年，诺贝尔物理学奖的至高荣誉由这两人年，诺贝尔物理学奖的至高荣誉由这两人现任英国现任英国曼彻斯特大学教授的安德烈曼彻斯特大学教授的安德烈海姆和康斯坦丁海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，因诺沃肖洛夫，因“研研究二维材料石墨烯的开创性实验究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。他们而共享。他们6年前制成的石墨年

5、前制成的石墨烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在是世界上最薄的烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在是世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低功率电材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低功率电子元件，如晶体管。相比之下，铜线和半导体都会产生电脑芯片子元件，如晶体管。相比之下，铜线和半导体都会产生电脑芯片75%的能量消耗，人们确定了石墨烯拥有留名史册的本事。的能量消耗，人们确定了石墨烯拥有留名史册的本事。11非晶体的宏观特征非晶体的宏观特征（1 1）只有玻璃转化温度，无）只有玻璃转化温度，无熔点。熔点。（2 2）没有规则的多面体几何）没有规则的多面体几

6、何外型，可以制成玻璃体，外型，可以制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。丝，薄膜等特殊形态。（3 3）物理性质）物理性质各向同性各向同性。（4 4）均匀性来源于原子无序均匀性来源于原子无序分布的统计性规律，无晶分布的统计性规律，无晶界。界。晶体宏观特性晶体宏观特性1.1.规则的几何规则的几何外形外形2.2.固定的熔点固定的熔点3.3.各向异性各向异性12|物质的性质、材料的性能决定于它们的组成和微观结构。|如果你有一双X射线的眼睛，就能把物质的微观结构看个清清楚楚明明白白！13与与X X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 年 份学 科得奖者内 容19

7、01物理伦琴Wilhelm Conral RontgenX射线的发现1914物理劳埃Max von Laue晶体的X射线衍射亨利.布拉格Henry Bragg劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.1917物理巴克拉Charles Glover Barkla元素的特征X射线1924物理卡尔.西格班Karl Manne Georg SiegbahnX射线光谱学戴维森Clinton Joseph Davisson汤姆孙George Paget Thomson1954化学鲍林Linus Carl Panling化学键的本质肯德鲁John Charles Kendrew帕鲁兹Max Ferdina

8、nd Perutz1962生理医学Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、Maurice h.f.Wilkins脱氧核糖核酸DNA测定1964化学Dorothy Crowfoot Hodgkin青霉素、B12生物晶体测定霍普特曼Herbert Hauptman卡尔Jerome Karle鲁斯卡E.Ruska电子显微镜宾尼希G.Binnig扫描隧道显微镜罗雷尔H.Rohrer布罗克豪斯 B.N.Brockhouse中子谱学沙尔 C.G.Shull中子衍射直接法解析结构1915物理晶体结构的X射线分析1937物理电子衍射1986物理1994物理1962化学蛋白质的结构测定

9、1985化学14uX射线是一种波长很短的电磁波，能穿透一定厚度的物射线是一种波长很短的电磁波，能穿透一定厚度的物质，考虑到质，考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近，射线的波长和晶体内部原子间的距离相近，1912年德国物理学家劳厄提出一个重要的科学预见：年德国物理学家劳厄提出一个重要的科学预见：晶晶体可以作为体可以作为X射线的空间衍射光栅射线的空间衍射光栅,即当一束即当一束 X射线通过射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片分析在照相底片上得到

10、的衍射花样，便可确定晶体结构。上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。u1913年英国物理学家布喇格父子在劳厄发现的基础上年英国物理学家布喇格父子在劳厄发现的基础上,不不仅成功地测定了仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构等的晶体结构,并提出了作为并提出了作为晶体衍射基础的著名公式晶体衍射基础的著名公式布喇格定律：布喇格定律：u2d sin=n X射线衍射的原理1516晶体晶体X-射线衍射图射线衍射图1718晶系晶系:Monoclinic 空间群空间群:P2(1)/n a=7.6557(19)b=18.573(5)c=13.117(3)=90 =94.392(3)=90o 晶胞参数晶胞参数19

11、3-1 晶体的微观性质（晶体的微观性质（1）点阵与晶格点阵与晶格从从1912年劳厄（年劳厄（Laue）开始用）开始用x射线研究晶体结构至今，大量射线研究晶体结构至今，大量的事实证明晶体内部的质点具有的事实证明晶体内部的质点具有周期性重复规律周期性重复规律。为了便于研。为了便于研究晶体中微粒（原子，离子或分子）在空间排列的规律和特点，究晶体中微粒（原子，离子或分子）在空间排列的规律和特点，将晶体中按周期重复的那一部分微粒将晶体中按周期重复的那一部分微粒抽象成几何质点（晶格结抽象成几何质点（晶格结点），点），联结其中任意两点所组成的向量进行无限平移，这一套联结其中任意两点所组成的向量进行无限平移，

12、这一套点的无限组合就叫做点的无限组合就叫做点阵点阵。直线点阵直线点阵平面点阵平面点阵平面格子平面格子空间点阵空间点阵空间格子空间格子（晶格）（晶格）203-1 晶体的微观性质（晶体的微观性质（2）晶胞晶胞在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为晶胞晶胞。晶胞是充分反映晶体对称性的基本结构单位，晶胞是充分反映晶体对称性的基本结构单位，其在三维空间其在三维空间有规则地重复排列有规则地重复排列便组成了晶格（晶便组成了晶格（晶体）。体）。晶格晶格晶胞（平行六面体）晶胞（平行六面体）结点结点21晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶体结构中具有代表

13、性的最小重复单位，称为晶胞晶胞。2222 Unit cella、b、c:确定晶胞大小确定晶胞大小 、:确定晶胞形状确定晶胞形状晶胞晶胞参数参数晶胞晶胞 Unit Cell 23根据晶胞参数的不同，把晶体分为七大根据晶胞参数的不同，把晶体分为七大晶系晶系bac立方立方abc四方四方bac正交正交cba三方三方六方六方bacabc单斜单斜bac三斜三斜24晶系晶系边长边长角度角度实例实例立方晶系立方晶系a=b=c=90岩盐岩盐(NaCl)四方晶系四方晶系a=bc=90白锡白锡六方晶系六方晶系a=bc=90=120石墨石墨三方晶系三方晶系a=b=c=90(90单斜硫单斜硫三斜晶系三斜晶系a b c重

14、铬酸钾重铬酸钾25六方H三方R四方P四方I立方P立方I立方F三斜Pb单斜P单斜C正交P正交C正交F正交I七个晶系中又包含十四种晶七个晶系中又包含十四种晶格格26单晶与多晶单晶与多晶多晶体多晶体由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成的晶体，由于单晶体的杂乱排列，的晶体，由于单晶体的杂乱排列，使晶体的各向异性消失。使晶体的各向异性消失。晶界晶界单晶体单晶体是由一个晶核（微小的晶体）各向均匀生长而成的晶是由一个晶核（微小的晶体）各向均匀生长而成的晶体，其内部的粒子基本上是按照某种规律整齐排列的。体，其内部的粒子基本上是按照某种规律整齐排列的。273-3 晶体的基本类型晶体的基本

15、类型根据晶体中根据晶体中质点以及质点质点以及质点之间的作用力，可以之间的作用力，可以把晶体分为：把晶体分为：离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体混合晶体混合晶体 32半径比规则（半径比规则（1）两原子核间距离两原子核间距离=正离子半径正离子半径+负离子半径负离子半径d=r+r-通常通常r+r-dr+r-阳离子阴离子33半径比规则（半径比规则（2）以正、负离子配位数为以正、负离子配位数为6的晶体的一层为例的晶体的一层为例令令r-=1，则，则ac=4；ab=bc=2r+2因因ab2+bc2=ac2r+=0.414；即即r+/r-=0.414a ab bc c正离子正离子

16、负离子负离子34半径比规则（半径比规则（3）当当r+/r-0.414时，负离子接触，正、负离子时，负离子接触，正、负离子彼此不接触。体系的排斥力大于吸引力，该彼此不接触。体系的排斥力大于吸引力，该构型不稳定，趋向于形成配位数少的构型。构型不稳定，趋向于形成配位数少的构型。当当r+/r-0.414时，负离子彼此不接触，正、时，负离子彼此不接触，正、负离子之间接触，此时，吸引力大于排斥力，负离子之间接触，此时，吸引力大于排斥力，该构型可以稳定存在。该构型可以稳定存在。当当r+/r-0.732时，正离子表面可以接触更多时，正离子表面可以接触更多的负离子，晶体的配位数增大。的负离子，晶体的配位数增大。

17、r+/r-0.41435AB型离子晶体离子半径比与晶体构型的对应关系型离子晶体离子半径比与晶体构型的对应关系r+/r-配位数空间构型ZnSNaClCsCl36离子晶体中最简单的结构类型(a)NaCl型Na+Cl-(b)CsCl型型Cl-Cs+(c)立方ZnS型Zn2+S2-空间构型晶胞类型正、负离子的配位数每个晶胞中的分子数示 例CsCl型简单立方81TlCl、CsBr、CsINaCl型面心立方64NaF、MgO、NaBr、KIZnS型由Zn2+和S2-各组成的面心立方在轴向1/4处穿插形成44BeO、ZnSe41利用利用“玻恩玻恩-哈伯循环法哈伯循环法”计算晶格能计算晶格能(g)Cl)s(N

18、a)g(Cl212Na(g)Cl(g)U(g)N+a+NaCl(s)+升升华华焓焓电离能电离能键能21电子亲和能电子亲和能fHmrHm,1rHm,2rHm,4rHm,5rHm,3下一页下一页4243状态函数的改变值只与始态和终态有关，与变化的途径状态函数的改变值只与始态和终态有关，与变化的途径(过程过程)无关无关!441245464748 rH3=rH1+rH4=393.5+283.0 =110.5(kJmol-1)49晶格能与物理性质晶格能与物理性质NaCl型晶体离子电荷核间距/pm晶格能/（kJmol1）熔点/硬度（金刚石10）NaINaBrNaClNaFBaOSrOCaOMgO对晶体结构

19、相同的离子化合物，对晶体结构相同的离子化合物，离子电荷越多，离子电荷越多，核间距越短，晶格能就越大，相应物质的熔点就高核间距越短，晶格能就越大，相应物质的熔点就高，硬度就大。，硬度就大。50 515253545556 57585960复杂负离子，虽然有较大半径，但由于离子内部原子间复杂负离子，虽然有较大半径，但由于离子内部原子间相互结合紧密并形成了对称性极强的原子集团，它们的变相互结合紧密并形成了对称性极强的原子集团，它们的变形性通常不大。形性通常不大。一价负离子：一价负离子：二价负离子：二价负离子：6162 11.5nm0.28nm63u共价键与离子键之间没有严格的界限，当两核间距共价键与离

20、子键之间没有严格的界限，当两核间距为为1 11.5nm1.5nm时，呈离子键；当两核靠近约时，呈离子键；当两核靠近约0.28nm0.28nm时，时，成共价健。成共价健。u通常可以认为，两元素电负性差值远大于通常可以认为，两元素电负性差值远大于1.71.7时，时，成离子键；远小于成离子键；远小于1.71.7时，成共价键；如果两元素时，成共价键；如果两元素电负性差值在电负性差值在1.71.7附近，则它们的成键具有离子键附近，则它们的成键具有离子键和共价键的双重特性，碘化银就是一个很好的例子，和共价键的双重特性，碘化银就是一个很好的例子，离子极化理论可以很好的解释这种现象。离子极化理论可以很好的解释

21、这种现象。64 65 66化合物化合物NaCl MgCl2AlCl3熔点（熔点（）801714192 67u 离子的极化作用可使典型的离子键向典离子的极化作用可使典型的离子键向典型的共价键过渡。这是因为正、负离子型的共价键过渡。这是因为正、负离子之间的极化作用，之间的极化作用，加强了加强了“离子对离子对”的的作用力，而削弱了离子对与离子对之间作用力，而削弱了离子对与离子对之间的作用力的结果。的作用力的结果。加强加强削弱削弱68离子极化对金属化合物性质的影响离子极化对金属化合物性质的影响a金属化合物熔点的变化金属化合物熔点的变化 MgCl2CuCl2b金属化合物溶解性的变化金属化合物溶解性的变化

22、 s0,AgFs0,AgCls0,AgBrs0,AgI，这是由于从，这是由于从F-I离子受到离子受到Ag+的极化作用的极化作用而变形性增大的缘故。而变形性增大的缘故。c金属化合物的颜色的变化极化作用越强，金属化合金属化合物的颜色的变化极化作用越强，金属化合物的颜色越深物的颜色越深 AgCl（白），（白），AgBr（浅黄），（浅黄），AgI（黄）（黄）HgCl2（白），（白），HgBr2（白），（白），HgI2（红）（红）69注 意 70复习题1.试用离子极化解释下列各问题：试用离子极化解释下列各问题：FeCl2熔点为熔点为670，FeCl3熔点为熔点为306；NaCl易溶与水，易溶与水，CuC

23、l难溶与水（已知难溶与水（已知r(Na+)=95pm,r(Cu+)=96pm）;PbI2的溶解度小于的溶解度小于PbCl2的；的；CdCl2无色，无色，CdS黄色；黄色；CuCl白色，白色，Cu2S黑色黑色1分子轨道理论的基本要点分子轨道理论的基本要点 分子轨道理论认为，分子中的电子不再从属于某个特定的原子而分子轨道理论认为，分子中的电子不再从属于某个特定的原子而是在整个分子空间范围内运动。因此，分子中的电子运动状态应是在整个分子空间范围内运动。因此，分子中的电子运动状态应该用相应的该用相应的波函数波函数（简称分子轨道）来描述。每个分子轨道也（简称分子轨道）来描述。每个分子轨道也具有相应的能量

24、具有相应的能量E E，由此可得到分子轨道能级图。，由此可得到分子轨道能级图。分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合（分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合（1inear 1inear combination of atomic orbitalscombination of atomic orbitals）而成的。）而成的。n n个原子轨道线性个原子轨道线性组合，可以形成组合，可以形成n n个分子轨道。其中，个分子轨道。其中，n/2n/2个分子轨道的能量高于个分子轨道的能量高于原子轨道，称为原子轨道，称为反键分子轨道反键分子轨道（antibonding orbitalantibonding

25、orbital），），n/2 n/2个分子轨道的能量低于原子轨道，称为个分子轨道的能量低于原子轨道，称为成键分子轨道成键分子轨道（bonding bonding orbitalorbital）。）。原子轨道要有效组合成为分子轨道，必须遵循三个原则，即能量原子轨道要有效组合成为分子轨道，必须遵循三个原则，即能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。分子中的电子将遵循保里不相容原理、能量最低原理和洪特规则，分子中的电子将遵循保里不相容原理、能量最低原理和洪特规则，依次填入分子轨道之中。依次填入分子轨道之中。s-s原子轨道的组合原子轨道的组合两个原子

26、的两个两个原子的两个ns原子轨道相加（即相叠合），组合成原子轨道相加（即相叠合），组合成为为ns成键分子轨道；相减，则组合成为成键分子轨道；相减，则组合成为*ns反键分子轨反键分子轨道。道。分子轨道对键轴呈圆柱形对称，如图分子轨道对键轴呈圆柱形对称，如图1.13(1)。进。进入入轨道的电子称为轨道的电子称为电子，由电子，由电子构成的键称为电子构成的键称为键。键。p-p原子轨道的组合原子轨道的组合np-np原子轨道的组合可以分成二种情况。原子轨道的组合可以分成二种情况。如图如图1.13(2)所示，二个所示，二个npx原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头“的方式组的方式组合成成键分子轨道和反键分子轨

27、道，对键轴呈圆柱形合成成键分子轨道和反键分子轨道，对键轴呈圆柱形对称。对称。而二个而二个npz原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩”的方式组合成成键分子轨的方式组合成成键分子轨道和反键分子轨道。道和反键分子轨道。分子轨道有一个通过键轴、与分子轨道有一个通过键轴、与z轴垂直的反对称面轴垂直的反对称面图图1.13(3)。进入。进入轨道的电子称为轨道的电子称为电子，由电子，由电子构成的键称为电子构成的键称为键。二个键。二个npy原子轨道也原子轨道也只能以只能以“肩并肩肩并肩”的方式叠合，组合成另一组分子轨道的方式叠合，组合成另一组分子轨道和。它们与、分别互相垂直。二个成键轨道和是简并和。它们与、分别互

28、相垂直。二个成键轨道和是简并的，二个反键轨道和也是简并的。的，二个反键轨道和也是简并的。3分子轨道能级图分子轨道能级图氢原子中只有一个氢原子中只有一个1s电子，二个电子，二个氢原子的氢原子的1s轨道组合成氢分轨道组合成氢分子的子的1s和和*1s分子轨道。二个分子轨道。二个电子均填入能量较低的电子均填入能量较低的1s分分子轨道，体系能量下降，表子轨道，体系能量下降，表明二原子间发生了键合作用，明二原子间发生了键合作用，生成了稳定的氢分子。氢分生成了稳定的氢分子。氢分子的分子轨道表示式为：子的分子轨道表示式为：H2(1s)2图图1.14 氢分子的分子轨道能级图氢分子的分子轨道能级图 (a)(a)能

29、带理论的基本要点能带理论的基本要点 (i)(i)按照分子轨道理论，把整个金属晶体看作一个大分子，把金属中按照分子轨道理论，把整个金属晶体看作一个大分子，把金属中能级相同的原子轨道线性组合（原子轨道重叠）起来，成为整个金属晶体共能级相同的原子轨道线性组合（原子轨道重叠）起来，成为整个金属晶体共有的若干分子轨道，合称为能带有的若干分子轨道，合称为能带(energy band)(energy band)，即金属晶体中的，即金属晶体中的n n个原子个原子中的每一种能量相等的原子轨道重叠所形成的中的每一种能量相等的原子轨道重叠所形成的n n个分子轨道，称为一个能带；个分子轨道，称为一个能带；能带理论的应

30、用能带理论的应用 (i)可以区别可以区别导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体 决定决定于禁带宽度（于禁带宽度（Eg）。）。Eg0.3eV的物质属于导体，的物质属于导体，0.3eVEg3eV的物质属于半导体，的物质属于半导体，Eg5eV的物质的物质属于绝缘体。属于绝缘体。(ii)可以说明可以说明金属的导电性随电性随温度的升金属的导电性随电性随温度的升高而降低高而降低。这是因为温度升高，金属中的原子或。这是因为温度升高，金属中的原子或离子振动加剧，电子在导带中跃迁受到的阻力加离子振动加剧，电子在导带中跃迁受到的阻力加大的缘故。大的缘故。(iii)可以解释可以解释金属具有光泽金属具有光泽。这是由

31、于金属中。这是由于金属中的价电子可吸收波长范围很广的光子射线而跳到的价电子可吸收波长范围很广的光子射线而跳到较高能级，当跳回到较低能级时又可将吸收的光较高能级，当跳回到较低能级时又可将吸收的光子发射出来的缘故。子发射出来的缘故。金属型晶体的晶格金属型晶体的晶格 二二 金属晶体的密堆积结构金属晶体的密堆积结构 金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的。下面用等径刚。下面用等径刚性球模型来讨论堆积方式。性球模型来讨论堆积方式。在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相个球相切，在中心的周围形成切，在中心的

32、周围形成 6 个凹位，将其算为第一层。个凹位，将其算为第一层。自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子位错位错+123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。位。(或对准或对准 2，4，6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。密的堆积方式。下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。第一种是将球对准第一层的球。1234

33、56 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成六堆积方式，形成六方紧密堆积。方紧密堆积。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各，上下层各 3)第三层的第三层的另一种排列另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2，4，6 位，不同于位，不同于 AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C 层。层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形，于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。得到面心立方堆积。得到面心立方堆积。配

34、位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)BCA ABC ABC 形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。我们来加以说明。这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。金属钾金属钾 K 的的立方体心堆积立方体心堆积 还有一种空间利用率稍低的堆积方式，立方体心堆积：立方还有一种空间利用率稍低的堆积方式，立方体心堆积：立方体体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。配位数配位数 8，空间利用率为，空间利用率为 68.02%。六方紧密堆

35、积六方紧密堆积 IIIB，IVB面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积 IB，Ni，Pd，Pt立方体心堆积立方体心堆积 IA，VB，VIB 金属的金属的堆积方式堆积方式96原子晶体原子晶体亦称共价晶体，晶格结点上是中性原子，原子与原子亦称共价晶体，晶格结点上是中性原子，原子与原子之间以共价键相结合（非密堆积），不断向周围空间之间以共价键相结合（非密堆积），不断向周围空间延伸，形成一个巨大的分子。延伸，形成一个巨大的分子。共价键有方向性和饱和性，因此原子晶体一般硬度大，共价键有方向性和饱和性，因此原子晶体一般硬度大，熔点高，不导电，溶解性差，不具延展性熔点高，不导电，溶解性差，不具延展性。代表：代表：

36、金刚石、金刚石、Si、Ge、Sn等的单质，等的单质，SiC、SiO2等等金刚石晶体结构模型二氧化硅晶体结构二氧化硅中二氧化硅中SiO键夹角为键夹角为10928，99分子晶体分子晶体定义：单原子分子或以共价键结合的有限分子，由范定义：单原子分子或以共价键结合的有限分子，由范德华力凝聚而成的晶体。德华力凝聚而成的晶体。特点：以分子间作用力结合，相对较弱。除范德华力特点：以分子间作用力结合，相对较弱。除范德华力外，氢键是有些分子晶体中重要的作用力。外，氢键是有些分子晶体中重要的作用力。范围：全部稀有气体单质、许多范围：全部稀有气体单质、许多非金属单质非金属单质、一些非、一些非金属氧化物和绝大多数有机

37、化合物都属于分子晶体。金属氧化物和绝大多数有机化合物都属于分子晶体。100氯、溴、碘分子的晶体结构氯、溴、碘分子的晶体结构101干冰及其晶胞干冰及其晶胞102103混合晶体混合晶体晶格的结点之间含有晶格的结点之间含有2种或种或2种以上结合力的晶种以上结合力的晶体称为混合晶体体称为混合晶体层状晶体（石墨、云母、黑磷）层状晶体（石墨、云母、黑磷）链状晶体（石棉）链状晶体（石棉）104层状晶体层状晶体石墨石墨C为为sp2杂化，同一平面的杂化，同一平面的C形成离域大形成离域大 键键沿层面导电、导热能力好沿层面导电、导热能力好熔点高，性质稳定熔点高，性质稳定兼具原子晶体、金属晶体和分子兼具原子晶体、金属

38、晶体和分子晶体特征晶体特征pm142pm340105链状晶体链状晶体石棉石棉是镁、铁、钙硅酸盐矿物是镁、铁、钙硅酸盐矿物的总称。链内硅氧原子间为带的总称。链内硅氧原子间为带共价性的离子键，链状阴离子共价性的离子键，链状阴离子之间通过相隔较远的金属阳离之间通过相隔较远的金属阳离子以离子键相结，因此链间结子以离子键相结，因此链间结合力比链内结合力弱，故解理合力比链内结合力弱，故解理时易形成纤维。时易形成纤维。113n如何判断晶体类型？如何判断晶体类型？n从组成上判断：从组成上判断：n从性质上判断：从性质上判断：n是否金属单质？是否金属单质？n有无金属离子？有无金属离子？(有：则多数为离子晶体有：则多数为离子晶体)n是否属于是否属于“原子晶体原子晶体”？金刚石、金刚石、Si、Ge、Sn、B等的单质，等的单质，BN、AlN，SiC、SiO2n以上皆否定，则多数是分子晶体。以上皆否定，则多数是分子晶体。n熔沸点和硬度；熔沸点和硬度；(高：原子晶体；较高：离子高：原子晶体；较高：离子晶体；低：分子晶体晶体；低：分子晶体)n熔融状态的导电性。熔融状态的导电性。(导电：离子晶体导电：离子晶体)