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1、什么叫晶体什么叫晶体?通过结晶过程形成的具有规则通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。几何外形的固体叫晶体。晶体中的微粒晶体中的微粒（分子、原子或分子、原子或离子）离子）按一定的按一定的规则规则排列。排列。晶体的内部结构晶体的内部结构晶格：晶格：把晶体中规则排列的微粒抽把晶体中规则排列的微粒抽象成几何学中的点，并称为结点。这象成几何学中的点，并称为结点。这些点的结合称为点阵，沿着一定的方些点的结合称为点阵，沿着一定的方向按某种规则把结点连结起来，则得向按某种规则把结点连结起来，则得到描述各种晶体内部结构的几何图到描述各种晶体内部结构的几何图像像晶体的空间格子，晶体的空间格子，称为晶格

2、称为晶格。晶胞基本特征：晶胞基本特征：晶胞有三个要素：晶胞有三个要素：晶胞型式晶胞型式:平行六面体平行六面体晶胞中各种粒子比与晶体一致晶胞中各种粒子比与晶体一致晶胞在结构上的对称性要和晶体一晶胞在结构上的对称性要和晶体一致致晶胞：晶胞：在晶格中，能表现出其结在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。构的一切特征的最小部分称为晶胞。（晶体中最有代表性的重复单位）（晶体中最有代表性的重复单位）三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构阴阳离子阴阳离子原子原子分子分子阴阳离子间以阴阳离子间以离子键离子键结合，形成结合，形成离子晶体离子晶体。原子间以原子间以共价键共价键结合，形成结合，形成原

3、子晶体原子晶体。分子间以分子间以分子间作用力分子间作用力（又称（又称范德华力范德华力）结）结合，形成合，形成 分子晶体分子晶体。什么叫离子晶体？什么叫离子晶体？离子晶体的特点？离子晶体的特点？哪些物质属于离子晶体？哪些物质属于离子晶体？离子间通过离子键结合而成的晶体。离子间通过离子键结合而成的晶体。无单个分子存在；无单个分子存在；NaCl 和和CsCl不是表示分不是表示分子式。子式。熔沸点较高，硬度较大，较脆。熔沸点较高，硬度较大，较脆。水溶液或者熔融状态下均导电。水溶液或者熔融状态下均导电。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。97-x)mol根据晶体呈电中性分子间

4、作用力对物质的熔点、沸点有何影响？（3）离子晶体比较离子键的强弱。第一层上放了球的一半三角形空隙，被4个球其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。这种堆积可划出面心立方晶胞。思考：请问在NaCl晶体中Na+与Cl-的个数比是多少？即球数：空隙数=1：2。*根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，比较分子极性的大小。分子内氢键的形成一般使化合物的熔点、沸点、熔化热、汽化热、升华热减小。*根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，比较分子极性的大小。同核双原子分子：原子的电负性相同，原子之间的化学键是非极性键，分子是非极性分子。97，即：2x+(1-x-2x)=0.（1）晶体硼的晶体类型

5、属于_晶体，理由是_。晶胞体积97O中含Ni3+xmol，CsCl的晶体结构示意图瞬间偶极之间的作用力称为色散力H2O还有许多反常的性质，如特别大的介电常数和比热容以及密度等。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+1.食盐（晶体）的形成食盐（晶体）的形成(立方面心）立方面心）第三层 堆积 方式有两种其单位是库仑米(Cm)，实验中常用德拜(D)来表示：2N个四面体空隙，可容纳半径为0.晶胞型式:平行六面体*分子间力主要影响物质的物理性质，如物质的熔点、沸点等。瞬间偶极之间的

6、作用力称为色散力97-x)mol=0.原子晶体离子晶体分子晶体。空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。一般在XHX(Y)中，把“”称作氢键。面心立方最密堆积（A1）图键能:1mol 气态 分子,离解成气体原子时,所吸收的能量.而SO2的空间构型是角型，正、负电荷重心不重合，分子为极性分子晶胞中各种粒子比与晶体一致二氧化硅的晶体结构示意图极性分子的固有偶极与诱导偶极之间的这种作用力称为诱导力。色散力不仅存在于非极性分子间，同时也存在于非极性分子与极性分子之间和极性分子与极性分子之间。诱导力的本质是静电引力，极性分子的偶极矩愈大，非极性分子的变形性愈大，产生的

7、诱导力也愈大；其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。（3）离子晶体比较离子键的强弱。食盐（晶体）的形成(立方面心）氢键是在分子间形成的，该分子中必须含有氢原子，且另一种原子吸引电子的能力很强（具体有F、O、N三种元素），只有这样才能形成氢键。在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个Na+Na+周围与它最接近周围与它最接近且距离相等的且距离相等的NaNa+共有（共有（）个。）个。12立方面心的配位数立方面心的配位数 ：6 6思考：请问在思考：请问在NaClNaCl晶体中晶体中NaNa+与与ClCl-的个的个数比是多少？数比是多少？运用晶胞求晶体中微粒个数比步骤如下：运用

8、晶胞求晶体中微粒个数比步骤如下：（1 1）找到晶体的最小重复单元）找到晶体的最小重复单元晶胞：晶胞：(2)(2)分析晶胞中各微粒的位置分析晶胞中各微粒的位置：（均摊法）（均摊法）（3 3）计算出晶胞中各微粒的个数）计算出晶胞中各微粒的个数顶点：顶点：处于顶点的离子，同时为处于顶点的离子，同时为8 8个晶胞所共个晶胞所共 有，每个离子有有，每个离子有1/81/8属于该晶胞属于该晶胞棱上：棱上：处于棱上的离子，同时为处于棱上的离子，同时为4 4个晶胞所共个晶胞所共 有，每个离子有有，每个离子有1/41/4属于该晶胞属于该晶胞面心：面心：处于面心的离子，同时为处于面心的离子，同时为2 2个晶胞所共个

9、晶胞所共 有，每个离子有有，每个离子有1/21/2属于该晶胞属于该晶胞体内：体内：处于体心的离子，完全属于该晶胞，处于体心的离子，完全属于该晶胞，该离子按该离子按1 1计入晶胞计入晶胞晶胞结构可以看出：在每个晶胞结构可以看出：在每个NaClNaCl晶胞晶胞中中NaNa+的位置有两种：的位置有两种：8 8个位于晶胞的个位于晶胞的顶点，顶点，6 6个位于晶胞的面心，则个位于晶胞的面心，则NaNa+离离子个数子个数=1/8=1/88+1/28+1/26=46=4；ClCl-的位置有两种：的位置有两种：1212个位于晶胞的个位于晶胞的棱边，棱边，1 1个位于晶胞的体心，个位于晶胞的体心，ClCl-离子

10、离子个数个数=1/4=1/412+1=412+1=4。由此可见，由此可见，NaClNaCl晶胞中晶胞中Na+Na+离子与离子与Cl-Cl-离子的个数比为离子的个数比为1 1：1 1，故晶体中，故晶体中Na+Na+离子与离子与Cl-Cl-离子的个数比为离子的个数比为1 1：1 1。练习：练习：ZnSZnS型晶胞中有锌离子与硫离型晶胞中有锌离子与硫离子个数比为（子个数比为（）思考：设思考：设NaNa+与与 ClCl-之间的距离为之间的距离为a,a,求求NaClNaCl的密度的密度D.D.D=D=m m V V =n nM M V V N NN NA A M MV V=4 4N NA A 58.5(

11、2a)(2a)3 3 =2.CsCl晶体（体心立方）晶体（体心立方）在在CsCl晶体中，每个晶体中，每个Cs+同时吸引同时吸引()个个Cl-,每个每个Cl-同时吸引同时吸引()个个Cs+。在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+周围与它最接周围与它最接近且距离相等的近且距离相等的CsCs+共有（共有（）个。）个。886体心立方的配位数为：体心立方的配位数为：8返回思考：设思考：设CsClCsCl晶胞的边长为晶胞的边长为a,a,求求CsClCsCl的密的密度度D.D.若若CsCs+与与 Cl-之间的距离为之间的距离为a，则，则CsCl的密度的密度DD=D=m m V V =n nM

12、 M V V N NN NA A M MV V=8 8N NA A 168.5 a a3 3 =晶体中的晶体中的CsCs+与与ClCl-个数之比为（个数之比为（）1：1NaClCsCl熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290 为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？Na+半径比半径比Cs+小小 Na+与与Cl-的相互作用比的相互作用比Cs+与与Cl-的相互作用强的相互作用强 Na+与与Cs+均带一个单位正电荷均带一个单位正电荷，阴离子均为氯离子。阴离子均为氯离子。NaCl晶体中的离子键较强，晶体中的离子键较强，NaCl晶体的熔沸点较高。晶体的熔沸点较高。结论结论:一

13、般来说，阴、阳离子的电荷数越多，一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。的熔沸点越高。F=q1q2Kr2晶胞：在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。Ca既有A1也A3型堆积；片层间存在范德华力，是混合型晶体。偶极矩是个矢量，它的方向规定为从正电荷中心指向负电荷中心(H Cl)。97，即：2x+(1-x-2x)=0.在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有（）个。同时，取向力与热力学温度成反比。原子晶体离子晶体分子晶体。A1是ABCABCABC型式的堆积，（2）设1mol Ni

14、0.请解释，卤素单质熔沸点变化规律。例如 (H2O)=6.该离子按1计入晶胞第三层 堆积 方式有两种立方面心的配位数：6晶胞型式:平行六面体3x mol+2(0.少数非金属氧化物（如SiC、SiO2）等。138490MZ+Z-97O中含Ni3+xmol，练习：ZnS型晶胞中有锌离子与硫离子个数比为（）NaCl晶体中的离子键较强，练习：比较下列化合物的熔点的高低练习：比较下列化合物的熔点的高低（从低往高排列）（从低往高排列）KCl KCl NaCl NaCl MgO MgO MgSMgS离子晶体离子晶体分子晶体。分子晶体。（2）由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小）由共价键形成的原子晶体中，原

15、子半径越小的，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。的，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石如熔点：金刚石石英石英碳化硅碳化硅晶体硅。晶体硅。（3）离子晶体比较离子键的强弱。一般地说，阴、）离子晶体比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。（4）分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分）分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高；如子质量越大，熔沸点越高；如

16、Cl2Br2N2。每个空隙由3个球围成;其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。顶点：处于顶点的离子，同时为8个晶胞所共分子的极性和变形性，是产生分子间力的根本原因。在极性分子中，正、负电荷中心的距离称偶极长，用符号d表示，单位为米(m)；食盐（晶体）的形成(立方面心）Cu和Zn的相对原子质量分别为63.偶极矩是个矢量，它的方向规定为从正电荷中心指向负电荷中心(H Cl)。空间利用率=100%171030 Cm=1.水溶液或者熔融状态下均导电。Ni2+(0.NaCl晶体的熔沸点较高。KCl NaCl MgO MgS片层间存在范德华力，是混合型晶体。此晶胞中的CO2分子数为_

17、。9gcm-3,晶体属于立方面心结构,晶胞中含4个原子。成键微粒:金属阳离子和自由电子碱土金属元素中Be，Mg属于A3型堆积；CsCl的晶体结构示意图非极性分子在外电场作用下会产生偶极，成为极性分子；突出部分落在正四面体空隙 AB堆积 A3（六方）练习：如图练习：如图6-36-3所示在氯化钠晶体中，与所示在氯化钠晶体中，与每个每个NaNa+等距离且最近的几个等距离且最近的几个ClCl-所围成所围成的空间几何构型为的空间几何构型为 ()()A A十二面体十二面体 B B八面体八面体C C正六面体正六面体 D D正四面体正四面体 B五、金属晶体五、金属晶体 金属键是一种很强的化学键，其本质是金属中

18、金属键是一种很强的化学键，其本质是金属中自由电子在整个金属晶体中自由运动，从而形自由电子在整个金属晶体中自由运动，从而形成了一种强烈的吸引作用。成了一种强烈的吸引作用。金属单质中原子采用金属单质中原子采用“密堆积原理密堆积原理”排列，形排列，形成特殊结构型式。成特殊结构型式。形成：形成：成键微粒成键微粒:金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子存在存在:金属单质和合金中金属单质和合金中方向性方向性:无方向性无方向性金属晶体金属晶体密堆积原理密堆积原理 1619年，开普勒模型（开普勒从雪花的六年，开普勒模型（开普勒从雪花的六边形结构出发提出：金属（固体）是由球密边形结构出发提出：金属（固体）是由

19、球密堆积成的）堆积成的）开普勒对固体结构的推测开普勒对固体结构的推测 冰的结构冰的结构密堆积的定义密堆积的定义密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。尽可能降低，而结构稳定。常见的密堆积类型常见密堆积常见密堆积型式型式面心立方最密堆

20、积（面心立方最密堆积（A1A1）六方最密堆积（六方最密堆积（A3A3）体心立方密堆积（体心立方密堆积（A2A2）最密最密非最密非最密1.1.面心立方最密堆积面心立方最密堆积(A1)(A1)和六方最密堆积和六方最密堆积(A3)(A3)从上面的等径圆球密堆积图中可以看出：从上面的等径圆球密堆积图中可以看出：1.1.只有只有1 1种堆积形式种堆积形式;2.2.每个球和周围每个球和周围6 6个球相邻接个球相邻接,配位数位配位数位6,6,形成形成6 6个三角形空隙个三角形空隙;3.3.每个空隙由每个空隙由3 3个球围成个球围成;4.4.由由NN个球堆积成的层中个球堆积成的层中 有有2N2N个空隙个空隙,

21、即球数：空隙数即球数：空隙数=1=1：2 2。两层球的堆积情况图两层球的堆积情况图 1.1.在第一层上堆积第二层时，在第一层上堆积第二层时，要形成最密堆积，必须把球放要形成最密堆积，必须把球放在第二层的空隙上。这样，仅在第二层的空隙上。这样，仅有半数的三角形空隙放进了球，而另一半空隙上有半数的三角形空隙放进了球，而另一半空隙上方是第二层的空隙。方是第二层的空隙。2.2.第一层上放了球的一半三角形空隙，被第一层上放了球的一半三角形空隙，被4 4个球个球包围，形成四面体空隙；另一半其上方是第二层包围，形成四面体空隙；另一半其上方是第二层球的空隙，被球的空隙，被6 6个球包围，形成八面体空隙。个球包

22、围，形成八面体空隙。两层堆积情况分析两层堆积情况分析密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。以上两种最密堆积方式，每个球的配位数为12。实际上，偶极矩是通过实验测得的97-x)mol根据晶体呈电中性r0为阴阳离子之间的距离，n为波恩指数。例如HF的熔、沸点比HCl高，H2O的熔、沸点比H2S高，分子间氢键还是分子缔合的主要原因。Na+（g）+Cl-(g）突出部分落在正四面体空隙 AB堆积 A3（六方）A3是AB

23、ABABAB型式的堆积，密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。（3）离子晶体比较离子键的强弱。少数非金属单质(晶体硅、金刚石等)例如 (H2O)=6.(BCl3)=0.晶胞型式:平行六面体分子间力是一种永远存在于分子间的作用力，随着分子间距离的增加，分子间力迅速减小，其作用能的大小约比化学键小12个数量级，在几到几百焦耳每摩尔之间。结论:一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。熔沸点较低，硬度较小，易升华。A1、A3型堆积的比较第一层上放了球的一半三角形空隙，被4个球在任何一个分子中都可以找到一个正电荷中心和一个负电荷中心

24、。三层球的堆积情况图三层球的堆积情况图A1型最密堆积型最密堆积A3型最密堆积型最密堆积三层球堆积情况分析三层球堆积情况分析 第二层堆积时形成了两种空隙：第二层堆积时形成了两种空隙：四面体空隙四面体空隙和八面体空隙和八面体空隙。那么，在堆积第三层时就会。那么，在堆积第三层时就会产生两种方式：产生两种方式：1.1.第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空隙上，其排列方式与第一层相同，但与第二隙上，其排列方式与第一层相同，但与第二层错开，形成层错开，形成ABABABAB堆积。这种堆积方式可堆积。这种堆积方式可以从中划出一个以从中划出一个六方单位六方单位来，所以称为

25、来，所以称为六方六方最密堆积（最密堆积（A3A3）。）。2.2.另一种堆积方式是第三层球的突出部分落另一种堆积方式是第三层球的突出部分落在第二层的八面体空隙上。这样，第三层在第二层的八面体空隙上。这样，第三层与第一、第二层都不同而形成与第一、第二层都不同而形成ABCABCABCABC的结构。这种堆积方式可以从中划出一个的结构。这种堆积方式可以从中划出一个立方面心单位立方面心单位来，所以称为来，所以称为面心立方最密面心立方最密堆积（堆积（A1A1）。）。六方最密堆积（六方最密堆积（A3A3）图）图六方最密堆积（六方最密堆积（A3）分解图）分解图A3A3型最密堆积图片型最密堆积图片 将密堆积层的相

26、对位置按照将密堆积层的相对位置按照ABABABABABAB方式作方式作最密堆积，这时重复的周期为两层。最密堆积，这时重复的周期为两层。面心立方最密堆积（面心立方最密堆积（A1）图）图面心立方最密堆积（面心立方最密堆积（A1）分解图）分解图A1 A1 型最密堆积图片型最密堆积图片 将密堆积层的相对位置按照将密堆积层的相对位置按照ABCABCABCABC方式作方式作最密堆积，重复的周期为最密堆积，重复的周期为3 3层。这种堆积可划出层。这种堆积可划出面心立方晶胞。面心立方晶胞。A1A1、A3A3型堆积小结型堆积小结 同一层中球间有三角形空隙，平均每个球摊列同一层中球间有三角形空隙，平均每个球摊列2

27、个空隙。个空隙。第二层一个密堆积层中的突出部分正好处于第一层的空第二层一个密堆积层中的突出部分正好处于第一层的空隙即凹陷处，第二层的密堆积方式也只有一种，但这两隙即凹陷处，第二层的密堆积方式也只有一种，但这两层形成的空隙分成两种层形成的空隙分成两种 正四面体空隙（被四个球包围）正四面体空隙（被四个球包围）正八面体空隙（被六个球包围）正八面体空隙（被六个球包围）突出部分落在正四面体空隙突出部分落在正四面体空隙 AB堆积堆积 A3（六方）（六方）突出部分落在正八面体空隙突出部分落在正八面体空隙 ABC堆积堆积A1（面心立方）（面心立方）第三层第三层 堆积堆积 方式有两种方式有两种A1、A3型堆积的

28、比较型堆积的比较 以上两种最密堆积方式，每个球的配位数为以上两种最密堆积方式，每个球的配位数为12。有相同的堆积密度和空间利用率有相同的堆积密度和空间利用率(或堆积系数或堆积系数)，即球体积与整个堆积体积之比。均为即球体积与整个堆积体积之比。均为74.05%。空隙数目和大小也相同，空隙数目和大小也相同，N个球（半径个球（半径R）；）；2N个四面体空隙，可容纳半径为个四面体空隙，可容纳半径为0.225R的小球；的小球；N个八面体空隙，可容纳半径为个八面体空隙，可容纳半径为0.414R的小球。的小球。A1和和A3堆积的异同堆积的异同 A1是是ABCABCABC型式的堆积，型式的堆积，从从这种堆积中

29、可以抽出一个这种堆积中可以抽出一个立方面心点立方面心点阵阵，因此这种堆积型式的最小单位是一，因此这种堆积型式的最小单位是一个个立方面心晶胞立方面心晶胞。A3是是ABABABAB型式的堆积，型式的堆积，这种堆积型式的最小单位是一个这种堆积型式的最小单位是一个六方晶六方晶胞。胞。A4堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:在CsCl晶体中，每个Cs+同时吸引()个Cl-,每个Cl-同时吸引()个Cs+。成键微粒:金属阳离子和自由电子l有另一个电负性很大且具有孤对电子的原子X(或Y)；*键能一般在40kJmol1以下，比化学键的键能小得多，与范德华力同一数量级。Cu和Zn的相对原子质量分别为63.空间利用

30、率=100%原子间以共价键结合，形成原子晶体。*根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，比较分子极性的大小。NaCl晶体的熔沸点较高。诱导力的本质是静电引力，极性分子的偶极矩愈大，非极性分子的变形性愈大，产生的诱导力也愈大；NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.Zn，Cd属于A3型堆积；(BCl3)=0.另解：也可由题设的演变过程，用数学方法处理。3x mol+2(0.面心立方最密堆积(A1)和六方最密堆积(A3)A1、A3型堆积的比较晶胞中各种粒子比与晶体一致瞬间偶极之间的作用力称为色散力l有

31、另一个电负性很大且具有孤对电子的原子X(或Y)；分子的变形性愈大，色散力愈大。空间利用率的计算空间利用率的计算 空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。整个晶体空间中所占有的体积百分比。球体积球体积 空间利用率空间利用率=100%晶胞体积晶胞体积A3A3型最密堆积的空间利用率计算型最密堆积的空间利用率计算在在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积：，则平行四边形的面积：平行六面体的高：平行六面体的高：22360s

32、inaaaSaaah3623622的四面体高边长为A3堆积的一堆积的一个六方晶胞个六方晶胞33228236223raaaV晶胞)2(3423个球晶胞中有球rV%05.74%100晶胞球VVA1型堆积方式的空间利用率计算型堆积方式的空间利用率计算%05.74344:4232333晶胞球球晶胞空间利用率个球晶胞中含解：VVrVraV2.体心立方密堆积（体心立方密堆积（A2）A2不是最密堆积。不是最密堆积。%.rrVVArVr)r(V02688333643422342 233643433333晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中A2型密堆积图片型密堆积图片3.金刚石型堆积（

33、金刚石型堆积（A4）A4堆积晶胞是立方面心点阵结构堆积晶胞是立方面心点阵结构,因此因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来表示出来,即晶胞的边长即晶胞的边长a与与r的关系为的关系为:该晶胞中有该晶胞中有8个圆球个圆球,各个圆球的分数坐标分各个圆球的分数坐标分别为别为:)434143(),434341()414343()414141()2121(0),21021(0)2121()000(,A4堆积的空间利用率的计算:A4堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:%01.34163335123484348 233512)38(33333rrVVArVrrV晶胞圆球圆球晶胞

34、堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中4、简单立方堆积、简单立方堆积简单立方堆积方式：简单立方堆积方式：A.A形成简单立方晶胞，空间利用率较低形成简单立方晶胞，空间利用率较低5252 ，金，金属钋（属钋（PoPo）采取这种堆积方式。）采取这种堆积方式。简单立方（钋，简单立方（钋，Po）堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结堆 积 方堆 积 方式式晶 胞 类晶 胞 类型型空 间 利空 间 利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积(A1)(A1)面心立方面心立方74.05%12Cu、Ag、Au六方最密六方最密堆积堆积(A3)(A3)六方六方74.05%12Mg、Zn、T

35、i体心立方体心立方密 堆 积密 堆 积(A2)(A2)体心立方体心立方68.02%8(或或14)Na、K、Fe 金刚石型金刚石型堆积堆积(A4)(A4)面心立方面心立方34.01%4Sn简单立方简单立方堆积堆积简单立方简单立方526Po5、常见金属的堆积型式：常见金属的堆积型式：碱金属元素一般都是碱金属元素一般都是A2型堆积；型堆积；碱土金属元素中碱土金属元素中Be，Mg属于属于A3型堆型堆积；积；Ca既有既有A1也也A3型堆积；型堆积；Ba属于属于A2型堆积；型堆积；Cu，Ag，Au属于属于A1型堆积；型堆积；Zn，Cd属于属于A3型堆积；型堆积；Ge，Sn属于属于A4型堆积。型堆积。例例1

36、.（1）中学教材上图示了）中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的（氧化镍）晶体的结构与结构与NaCl相同，相同，Ni2+与最邻近与最邻近O2-的核间距离为的核间距离为a10-8cm，计算，计算NiO晶体的密度（已知晶体的密度（已知NiO的摩尔的摩尔质量为质量为74.7gmol-1）。）。（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。例如在某种各种缺陷。例如在某种NiO晶体中就存在如图晶体中就存在如图7所示所示的缺陷：一个的缺陷：一个Ni 2+空缺，另有两个空缺，另

37、有两个Ni2+被两个被两个Ni3+所所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和和O的比值却发生了变化。某氧化镍品组成为的比值却发生了变化。某氧化镍品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中试计算该晶体中Ni3+与与Ni2+的离子数之比。的离子数之比。分析与解答分析与解答（1）根据）根据NaCl晶体结构，隔离出一个小立体晶体结构，隔离出一个小立体（如图（如图8），小立方体的每个顶点离子为），小立方体的每个顶点离子为8个小立个小立体共有体共有 所以密度所以密度=方本共用，因此小立方体含O2-：4（2）设设1mol Ni0.97O中含中含Ni3+xmol，Ni2

38、+(0.97-x)mol根据晶体呈电中性根据晶体呈电中性 3x mol+2(0.97-x)mol=21mol解之解之x=0.06，Ni2+为为(0.97-x)mol=0.91mol离子数之比离子数之比Ni3+：Ni2+=0.06：0.91=6：91另解：另解：也可由题设的演变过程，用数学方法处理。也可由题设的演变过程，用数学方法处理。设设1mol晶体中存在晶体中存在xmol缺陷，同时有缺陷，同时有2xmol Ni3+，取代了，取代了2x mol Ni2+，所以，所以Ni3+的个数的个数2x与与Ni2+的个数的个数(1-x-2x)之和为之和为0.97，即：，即：2x+(1-x-2x)=0.97，

39、x=0.03。Ni3+：Ni2+个数比个数比=2x：(1-3x)=20.03：(1-30.03)=6：91。练习题练习题:1.硅的结构和金刚石相似硅的结构和金刚石相似,Si的共价半径为的共价半径为117pm,求硅的晶胞体积、晶体密度及空间利用率。求硅的晶胞体积、晶体密度及空间利用率。2.已知金属钛为六方最密堆积结构已知金属钛为六方最密堆积结构,钛的原子半径为钛的原子半径为146pm,若钛为理想的六方晶胞若钛为理想的六方晶胞,试计算其密度。试计算其密度。3.金属钠为体心立方金属钠为体心立方A2结构结构,晶胞参数晶胞参数a=429pm,试试计算钠的金属半径及理论密度。计算钠的金属半径及理论密度。4

40、.有一黄铜合金有一黄铜合金Cu和和Zn的质量分数依次为的质量分数依次为75%,25%,晶胞的密度为晶胞的密度为8.9gcm-3,晶体属于立方面心结构晶体属于立方面心结构,晶胞中含晶胞中含4个原子。个原子。Cu和和Zn的相对原子质量分别为的相对原子质量分别为63.5和和65.4,求求:(1)Cu和和Zn所占的原子百分数所占的原子百分数;(2)每个晶胞含合金的质量是多少克每个晶胞含合金的质量是多少克;(3)晶胞的体积多晶胞的体积多大大;(4)统计原子的原子半径多大。统计原子的原子半径多大。晶胞基本特征：晶胞基本特征：晶胞有三个要素：晶胞有三个要素：晶胞型式晶胞型式:平行六面体平行六面体晶胞中各种粒

41、子比与晶体一致晶胞中各种粒子比与晶体一致晶胞在结构上的对称性要和晶体一晶胞在结构上的对称性要和晶体一致致晶胞：晶胞：在晶格中，能表现出其结在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。构的一切特征的最小部分称为晶胞。（晶体中最有代表性的重复单位）（晶体中最有代表性的重复单位）Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+1.食盐（晶体）的形成食盐（晶体）的形成(立方面心）立方面心）10928 共价键共价键 分子极性的大小用分子极性的大小用偶极矩偶极矩 来量度。在极性来量度

42、。在极性分子中，正、负电荷中心的距离称分子中，正、负电荷中心的距离称偶极长偶极长，用，用符号符号d表示，单位为米表示，单位为米(m)；正、负电荷所带电；正、负电荷所带电量为量为 q和和 q，单位库仑，单位库仑(C)；=q d 偶极矩是个偶极矩是个矢量矢量，它的方向规定为从正电荷，它的方向规定为从正电荷中心指向负电荷中心中心指向负电荷中心(H Cl)。其单位是库。其单位是库仑仑 米米(C m)，实验中常用德拜，实验中常用德拜(D)来表示：来表示：1D=3.336 10 30C m例如例如 (H2O)=6.17 10 30 C m=1.85 D实际上，偶极矩是通过实验测得的实际上，偶极矩是通过实验

43、测得的*偶极矩还可帮助判断分子可能的空间构偶极矩还可帮助判断分子可能的空间构型。例如型。例如NH3和和BCl3都是由四个原子组成都是由四个原子组成的分子，可能的空间构型有两种，一种是的分子，可能的空间构型有两种，一种是平面三角形，一种是三角锥形，根据平面三角形，一种是三角锥形，根据 (NH3)=5.00 10 30 C m(BCl3)=0.00 C m可知，可知，BCl3分子是平面三角形构型，而分子是平面三角形构型，而NH3分子是三角锥形构型。分子是三角锥形构型。*根据偶极矩大小可以判断分子有无极根据偶极矩大小可以判断分子有无极性，比较分子极性的大小。性，比较分子极性的大小。=0，为非极，为非

44、极性分子；性分子；值愈大，分子的极性愈大。值愈大，分子的极性愈大。空间利用率的计算空间利用率的计算 空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。整个晶体空间中所占有的体积百分比。球体积球体积 空间利用率空间利用率=100%晶胞体积晶胞体积方本共用，因此小立方体含O2-：4（2）设设1mol Ni0.97O中含中含Ni3+xmol，Ni2+(0.97-x)mol根据晶体呈电中性根据晶体呈电中性 3x mol+2(0.97-x)mol=21mol解之解之x=0.06，Ni2+为为(0.97-x)mol=0.91mol离子数之比离子数之比Ni3+：Ni2+=0.06：0.91=6：91