07-3原子晶体和分子晶体、07-4金属晶体（课件）- 《无机化学第4版》同步教学（高教版）

第七章 固体结构与性质 7.3 原子晶体和分子晶体 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 金刚石、单质硅、单质硼、碳化硅、石英、氮化硼 熔点高 硬度大 不导电 共价键 原子 原子 晶体 物质示例 一般性质 粒子间作用力 结点粒子种类 晶体 类型 实例 硬度9.5, 熔点2700℃ 共价键 C原子Si原子 金刚砂 硬度10, 熔点>3550℃ 共价键 C原子 金刚石 金刚石 每个C原子以sp3杂化与相 邻四个C原子以C-C(σ键) 结合形成正四面体 7.3.1 原子晶体 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 晶体 类型 结点粒 子种类 粒子间 作用力 一般 性质 物质示例 分子 晶体 分子 分子间力 (氢键) 熔点低 硬度小 不导电 易挥发 稀有气体 多数非金属单质 非金属之间化合 物、有机化合物 干冰 CO2分子 分子间力 冰 H2O分子 分子间力 氢键 氧原子 碳原子 CO2 7.3.2 分子晶体 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 7.4 金属晶体 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 晶体 类型 结点粒子 种类 粒子间作用力 一般性质 物质示例 金属 晶体 金属原子 金属阳离子 金属键 熔点、硬度差别大 导电性、导热性、延 展性好,有金属光泽 金属 合金 Cu Cu 原子 Cu 离子 金属键 熔点 Hg -38.87℃、W 3410℃ 硬度 Na 0.4、Cr 9.0 金属单质晶体中，金属原子采取尽可能紧密方式堆积，所以一般金属密度较大 每个原子被较多的相同原子包围，一般配位数较大 7.4.1 金属晶体的内部结构 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 等径圆球的三种密堆积基本构型 ABCA ABA ABA 配位数=12 配位数=12 配位数=8 面心立方密堆积　 六方密堆积　体心立方密堆积 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 金属键——自由电子气把金属阳离子“胶 合”成金属晶体的结合力 含义 金属原子的电负性和电离能较小，价电子 容易脱离原子的束缚，在阳离子之间可以 自由运动，形成离域的自由电子气 特征: 无饱和性和方向性 使金属具有良好的导电性、导热性和 延展性 7.4.2 金属键 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 应用分子轨道理论研究金属晶体中原子间的结合力，逐渐发展成金属键的能带理论 把一块金属看作一个大分子，用分子轨道 理论来描述金属晶体内电子的运动状态。 假定原子核位于金属晶体的晶格结点上， 构成一个联合核势场，电子分布在分子轨 道内，而价电子作为自由电子 ( 即离域电 子 )，可在晶体内金属原子间运动，不属 于任何一个原子 金属晶体块的大分子概念 7.4.1 金属键能带理论 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 能带概念 假如一块锂金属有n个原子组成，n个2s 原子轨道组成n个分子轨道，这n个分子 轨道的能级非常接近，几乎形成能量连 续的能带。 能带——由n条能级相同的原子轨道组成 　　　　能量几乎连续的n条分子轨道 2s 能带——由2s 原子轨道组成的能带 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 如　Li 1s22s1 1s分子轨道能带 按能带的能级和电子在能带中的分布不同， 能带有多种：满带，导带和禁带 能带种类 满带：充满电子的低能量能带　　　 导带 禁带 满带 n个2s n个1s 半满 满 能量 原子轨道　能带　电子充填情况 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 导带 禁带 满带 n个2s n个1s 半满 满 能量 原子轨道　能带　电子充填情况 如　Li 1s22s1 2s分子轨道能带 有空的分子轨道存在，在这种能带的电子， 只要吸收微小的能量，就能跃迁到带内能 量稍高的空轨道上运动，从而使金属具有 导电、导热作用 导带：未充满电子的能带 　　　 第7章 固体的结构与性质 第7章 固体的结构与性质 导带 禁带 满带 n个2s n个2s 半满 满 能量 原子轨道　能带　电子充填情况 如 Li 1s22s1 1s能