第一章+物质的聚集状态5

nullnull晶体的特性： a. 具有规则的几何外形，非晶体则没有。 b. 具有确定的熔点，非晶体只有软化温度。 c. 具有各向异性，即在不同的方向上有不 同的导电性、导热性等。 四. 固体和晶体结构nullnull立方晶体的晶轴a、b、c和它们的夹角、 、P186/图21-3null 立 方 四 方 七个晶系（P186/表21-1）根据a、b、c三条晶轴的长度和、、三个夹角的大小不同可以把全部晶体分为七个晶系null 正 交 菱 形 六 方 a= b  c =  = 90  = 120null 单 斜 三 斜a  b  c ；  =  = 90 ；   90 a  b  c ；       90 平面点阵及有关的图案 平面点阵及有关的图案 晶体外形的对称性是晶体内部原子、分子和离子等结构粒子有序排列的反映。从内部结构看，晶体都具有周期性的点阵结构直 线 点 阵 直 线 点 阵 平 面 点 阵空 间 点 阵 空 间 点 阵 null氯化铯晶体及其空间点阵 null晶格：空间点阵的基本结构单元a. 氯化钠的晶体结构 c. 面心立方晶格 b. 金属铜的晶体结构氯化铯晶体：简单立方晶格null14种布拉维格子（P191） 通过对大量晶体的考察，法国的布拉维在1848年指出，七个晶系的晶体总共有14种晶格（14种布拉维格子）nullnull一个晶格所含的结点数就得按如下的规则计算： 1. 处于晶格顶角的结点为8个毗邻的晶格共有，每个晶格只分摊到这个结点的1/8； 2. 处于晶格面心的结点为2个毗邻的晶格共有，每个晶格只分摊到面心结点的1/2； 3. 处于晶格体心的结点只能属于1个晶格，体心晶格就有1个体心结点。 所以简单、底心、面心、体心四类晶格所含的结点数分别为： 简单晶格的结点数为 8(1/8) = 1个； 底心晶格的结点数为 8(1/8) + 2(1/2) = 2个； 面心晶格的结点数为 8(1/8) + 6(1/2) = 4个； 体心晶格的结点数为 8(1/8) + 1= 2个。null CsCl NaCl Cu 晶胞：实际晶体最小的结构重复单元晶 格简单立方面心立方面心立方null计算晶胞所含离子数（原子数）的和计算晶格所含的结点数的方法相同：顶角上的一个原子算1/8个，面上的一个原子算 1/2 个，体内的一个原子算 1 个。因为在晶胞的棱边上也有原子，这些原子常为4个相互毗邻的晶胞所共有；所以处在晶胞棱边上的1个原子只能算1/4个。 CsCl: 1个Cs+离子和1个Cl离子, 即1个CsCl分子 NaCl：4个Na+离子和4个Cl离子，即4个NaCl分子 Cu： 4个Cu原子null晶体的类型 a. 金属晶体 b. 离子晶体 c. 共价晶体 d. 分子晶体null金属晶体金属键没有方向性。如果把金属原子看作一个个小小的圆球，许多金属原子紧密地堆砌在一起就形成了球密堆积结构。球密堆积结构是金属晶体的基本结构。 球密堆积结构 球密堆积结构 紧密堆积的一层圆球 密置层 非密置层 二类不同的球密堆积结构 二类不同的球密堆积结构 第一类堆积方式 六方密堆积 （六方晶格） 金属晶体的晶胞 金属晶体的晶胞 六方密堆积结构 2个金属原子二类不同的球密堆积结构 第二类堆积方式 立方密堆积 （面心立方晶格） 二类不同的球密堆积结构 金属晶体的晶胞 金属晶体的晶胞 立方密堆积结构 4个金属原子null六方密堆积和立方密堆积是金属晶体的二种最常见的结构，在这二种结构中每个金属原子周围都紧密地排列着12个相邻的金属原子。换句话说，在具有六方密堆积和立方密堆积结构的金属晶体中，金属原子的配位数都是12 。 null体心立方堆积结构 （体心立方晶格）2个金属原子金属原子配位数=8金属晶体的晶胞 除六方密堆积和立方密堆积二种最紧密的堆积结构外，还有一种堆得比较松的常见堆积结构，叫体心立方堆积。null1 体心立方晶格 每个晶胞含2个金属原子数 (4r)2 = a2 + 2a2 = 3a2 4r = (3)1/2 a r = (3)1/2 a / 4 空间利用率: 2{4[(3)1/2 a / 4]3/3}/ a 3  100 % = 68 %null2 面心立方晶格 每个晶胞含4个金属原子数 (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 4r = (2)1/2 a r = (2)1/2 a / 4 空间利用率: 4{4[(2)1/2 a / 4]3/3}/ a 3  100 % = 74 % 3 六方晶格 每个晶胞含2个金属原子数 空间利用率: 74 %null例题： 金属钙具有面心立方晶格，钙的原子半径为 180 pm。 （1）计算晶胞的边长。（2）1cm3 钙晶体中有多少个晶 胞。（3）计算金属钙的密度。Ca的摩尔质量40.08 g/mol 解： （1） 已知： (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 a = 4r/ (2)1/2 已知 r为 180 pm , 代入: a = 2 (2)1/2  180 = 509 pm = 5.09  10-8 cm1 pm = 1012 mnull（2） 晶胞体积 V = a3 V = (5.09  10-8 cm)3 晶胞个数： 1cm3 / (5.09  10-8 cm)3 = 7.51  1021个 （3) 1cm3 金属钙的质量： 40.08  4  7.51  1021 / (6.023 x 1023) = 2.030 g 金属钙的密度为： 2.030 g / cm3null离子晶体离子键也没有方向性，在离子晶体中的正负离子也是紧密地堆积在一起。null金属离子的配位数：最邻近的相反离子的数目 NaCl，Na+：6， Cl-：6 AB型离子晶体：阳离子的配位数 = 阴离子的配位数 NaCl：经验式或最简式 负离子比正离子大，金属离子（正离子）的配位数取 决于正负离子的半径比nullr+/r-比: 0.225  r+/r-< 0.414, 0.414  r+/r-< 0.732, 0.732  r+/r- < 1 配位数: 4 6 8 离子晶体 类型: ZnS型 NaCl型 CsCl型 四面体空隙 八面体空隙 P125 nullCsCl的晶胞和简单立方晶格金属离子就嵌在立方体的中央1个Cs+离子和1个Cl离子，即1个CsCl分子 (2rCs+ + 2rCl)2 = a2 + 2a2nullNaCl的晶胞和面心立方晶格Na+分布在八面体空穴中4个Na+离子和4个Cl离子，即4个NaCl分子2rNa+ + 2rCl = anull面心立方晶格和ZnS的晶胞Zn2+占据一半的四面体空穴4个Zn2+离子和4个S2离子null共价晶体共价晶体中，原子间通过共价键形成遍及整个晶体的共价网络。由于共价键有方向性，晶体中原子的空间排列主要决定于共价键的空间指向。所以在共价晶体中原子间没有球密堆积的特征。金刚石晶体的结构 金刚石晶体的结构 金刚石晶体的共价网络 金刚石晶体的晶胞 （含8个C原子） 面心立方晶格石墨晶体的结构 石墨晶体的结构 碳原子平面层石墨晶体的晶胞 （4个C原子） null分子晶体分子晶体的结构单元是分子，分子间以范德瓦尔斯力互相作用。范德瓦尔斯力也没有方向性，分子晶体也具有分子间紧密堆积的结构，但分子本身的几何形状对晶体结构有很大的影响。null二层碘分子的堆积 碘晶体的晶胞 碘晶体的结构 底心正交晶格 a  b  c  =  =  = 90onull作业：P193：3/b (Cs的摩尔质量为132.905 g/mol) P194：15(CaO的摩尔质量为56.077 g/mol) 15: (b) 中的“标记这些离子的空间位置”不要 对应书上的内容： P121下  129 P186  193 P199下  2081 pm = 1012 m