第十章 固体结构（1）（课件）- 《无机化学第6版》同步教学（高教版）

§10.1 晶体结构和类型 第十章 固体结构 §10.5 层状晶体 §10.4 分子晶体 §10.3 离子晶体 §10.2 金属晶体 10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 §10.1 晶体结构和类型 10.1.4 晶体类型 10.1.3 非晶体 准晶体 10.1.2 晶体缺陷 10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 1. 晶体结构的特征 晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。 特征：(1) 晶体具有规则的多面体外形； (2) 晶体呈各向异性； (3) 晶体具有固定的熔点。 2. 晶格理论的基本概念 从晶体的周期性结构中，选取重复出现的最小单元，即得到结构基元。将其用一个几何点来表示，就得到一组点阵点，整个晶体可以被抽象为一组点，这就是空间点阵。 如果将空间点阵用直线网格的形式表示出来，所得到的空间格子就是晶格。不同的晶体可以具有相同的晶格 (a) (b) (d) (c) 晶格 (点阵) 是晶体的数学抽象。点阵和晶格都是从晶体中抽象出的几何图像，通过点和线反映了晶体结构的周期性。 晶体被晶格切分为无数个平行六面体小晶块，每个晶块都是晶体的最小重复单元，这一平行六面体被称为晶胞。 晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。 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。 按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。 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。 立方晶系的三种晶格 晶胞的内容包括粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置。 简单立方 体心立方 面心立方 10.1.2 晶体缺陷 晶体中一切偏离理想的晶格结构都称为晶体缺陷。 1. 本征缺陷 由于晶体中晶格结点上微粒涨落所导致的缺陷为本征缺陷。 2. 杂质缺陷 由于杂质进入晶体后所形成的缺陷为杂质缺陷。 取代式杂质缺陷。 3. 非化学计量化合物 化合物的组成中各元素原子的相对数目不能用整数比表示的化合物为非化学计量化合物。 如：方铁矿理想化学式为 FeO， 实际组成范围为：Fe0.89O ~ Fe0.96O。 又如：镧镍合金吸氢材料 LaNi5Hx。 10.1.3 非晶体 准晶体 1. 非晶体 非晶体具没有规则的外形，内部微粒排列是无规则的，没有特定的晶面。 如：玻璃、石蜡、橡胶、塑料等。 ——“过冷的液体” 2. 准晶体 准晶体呈现完美的长程有序，但又因缺少空间周期性，使其像晶体而又不是晶体。 这类物质介于非晶态和晶态之间，是一种新物态，即准晶态。 如：液晶。 晶体的分类 10.1.4 晶体类型 组成粒子 粒子间作用力 物理性质 例 熔沸点 硬度 熔融导电性 金属晶体 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 SiO2 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 10.2.1 金属晶体的结构 §10.2 金属晶体 10.2.2 金属键理论 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。 10.2.1 金属晶体的结构 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： 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