无机化学课件10-固体结构
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。
按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。
晶系 立方晶系 三方晶系 四方晶系 六方晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
边长
a=b=c a=b=c a = b≠c a = b≠c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
夹角
α=β=γ= 900 α=β=γ≠900 α=β=γ= 900 α=β= 900, γ= 1200 α=β=γ= 900 α=γ= 900, β≠ 900 α≠β≠γ≠ 900
4
0.414 → 0.732
6
0.732 → 1.00
8
半径比规则 无机化学课件10-固体结构
构型 ZnS 型 NaCl 型 CsCl 型
10.3.2 晶格能
定义：在标准状态下，按下列化学反
应计量式使离子晶体变为气体正离子和气
态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用
U 表示。 MaXb(s)
例如：NaCl(s)
aMb+(g) + bXa-(g) △rHm Na+ (g) + Cl- (g)
△ rHm78k6Jmo-1l U 78k6Jmo-1l
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1.Born-Haber循环
K(s) +
1 2
Br
2
(l)
气化热 △ rHm,3
升
1
华 焓
△
rHm,1 1
2
2
键能
Br2 (g)
△ rHm,4
Na： 12114个 Cl： 81614个
4
82
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CsCl型
晶格： 简单立方
配位比： 8:8
( 红球－Cs+ ,
绿球－Cl-)
晶胞中离子的个数：
Cs：1个 Cl -：81
1个
8
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ZnS型(立方型)
晶格：面心立方
配位比：4:4
(灰球－Zn2+ , 黄球－S2-)
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。
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2. 晶格理论的基本概念 晶格(点阵)是晶体
的数学抽象。
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3.体心立方堆积：bcc
配位数：8 空间占有率：68.02%
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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)。
△fHm
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
KBr(s)
U △ rHm,6
Br (g) +
K + (g)
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△fHm= △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6
△ rHm,1=89.2kJ·mol-1 △ rHm,2=418.8kJ·mol-1 △ rHm,3=15.5kJ·mol-1 △ rHm,4 =96.5kJ·mol-1 △ rHm,5=-324.7kJ·mol-1 △fHm =-393.8kJ·mol-1
第十章 固体结构
§10.1 晶体结构和类型 §10.2 §10.3 §10.4 分子晶体 §10.5 层状晶体
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§10.1 晶体结构和类型
10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 10.1.2 晶体缺陷 10.1.3 非晶体 准晶体 10.1.4 晶体类型
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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。
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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%
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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%
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10.3.1 离子晶体的结构
阴离子：大球，密堆积，形成空隙。 阳离子：小球，填充空隙。
• 阴阳离子相互接触稳定； • 配位数大，稳定。
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三种典型的AB型离子晶体 NaCl型 晶格：面心立方 配位比：6:6 晶胞中离子的个数：
(灰球－Na+ ,
绿球O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4·5H2O
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。
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10.1.4 晶体类型
晶体的分类
组成 粒子
粒子间 作用力
物理性质
熔沸点
硬度
熔融导 电性
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密堆积层间的两类空隙 • 四面体空隙：
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一层的
三个球与上 或下层密堆 积的球间的 空隙。
• 八面体空隙：
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一层的
三个球与错 位排列的另 一层三个球 间的空隙。
§10.3 离子晶体
10.3.1 离子晶体的结构 10.3.2 晶格能 10.3.3 离子极化
晶胞中离子的个数： Zn2：4个
S2-： 61814个
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离子半径与配位数
NaCl晶体中一层横截面： (4r)22(2r2r)2
令r 1
r/r 0.414
NaCl晶体
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r/r 0.414理想的稳定结构(NaCl)
r / r
配位数
0.225 → 0.414
例
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 SiO 2
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
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§10.2 金属晶体
10.2.1 金属晶体的结构 10.2.2 金属键理论
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10.2.1 金属晶体的结构 金属晶体是金属原子或离子彼此靠金
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。
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晶胞
晶胞——晶格中，能表现其结构一切特征 的最小部分 Cl- Na+ ClCl Na+ - Na+ Cl- Na+ Cl-
Cl-
Na+
黑色球组成的为 该晶体的晶胞