(b)CsCl型
空间构型
CsCl型
晶胞类型
简单立方
正、负离子 的配位数
8
NaCl型
面心立方
6
ZnS型 由Zn2+和S2-各组
4
成的面心立方在
轴向1/4处穿插
形成
每个晶胞中 的分子数
1
4
4
Zn2+ S2-
(c)立方ZnS型
示例
TlCl、CsBr、CsI NaF、MgO、NaBr、KI
BeO、ZnSe
（2）离子型晶体的特点
= 90 = 94.392(3) = 90o
19
3-1 晶体的微观性质（1）
点阵与晶格
从1912年劳厄（Laue）开始用x射线研究晶体结构至今，大量 的事实证明晶体内部的质点具有周期性重复规律。为了便于研 究晶体中微粒（原子，离子或分子）在空间排列的规律和特点， 将晶体中按周期重复的那一部分微粒抽象成几何质点（晶格结 点），联结其中任意两点所组成的向量进行无限平移，这一套 点的无限组合就叫做点阵。
非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，最后 变成液体。
m.p. t/OC
t / min
9
3-1 晶体的宏观性质（3）
晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度
等常因晶体取向不同而异；而非晶体则为各向同 性。
例：云母沿层状结构方向易被剥离
例：石墨层内导电率比层间高一万倍
10
• 2004年，物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫正在一张 涂满铅笔笔迹的纸上，用透明胶带粘来粘去。 靠这种“粘取”，他们剥离出了石墨烯，随后发现，石墨烯 原子所独具的、像一张铁丝网似的六角形阵列排列方式，有潜力 成为比钢铁坚硬10倍、且导电时能量损失很小的新型材料。 2010年，诺贝尔物理学奖的至高荣誉由这两人——现任英国 曼彻斯特大学教授的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，因 “研究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。他们6年前制成 的石墨烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在是世界上 最薄的材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低 功率电子元件，如晶体管。相比之下，铜线和半导体都会产生电 脑芯片75%的能量消耗，人们确定了石墨烯拥有留名史册的本事。
脱氧核糖核酸DNA测定
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
青霉素、B12生物晶体测定
1985 化学
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle
直接法解析结构
鲁斯卡E.Ruska
电子显微镜
1986 物理
宾尼希G.Binnig
扫描隧道显微镜
罗雷尔H.Rohrer
（3）离子型晶体的晶格能
晶格能定义：
★相互远离的气态正离子和负离子结合成离子晶体时所 释放的能量，以符号U表示，单位为kJ·mol-1。
★有些书上将晶格能定义为在100kPa、298K标准条件下， 将1mol离子型晶体拆散为1mol气态阳离子和1mol气态 阴离子所需要的能量。
★晶格能不能用实验的方法直接测得，可以通过热化学计 算从有关的实验数据间接计算得到。
b
c
正离子 负离子
半径比规则（3）
当r+/r- 0.414时，负离子接触，正、负离子 彼此不接触。体系的排斥力大于吸引力，该 构型不稳定，趋向于形成配位数少的构型。
当r+/r- 0.414时，负离子彼此不接触，正、 负离子之间接触，此时，吸引力大于排斥力， 该构型可以稳定存在。
当r+/r- 0.732时，正离子表面可以接触更多 的负离子，晶体的配位数增大。
①离子型晶体中，正、负离子通过离子键结合，离 子的电荷越高，半径越小（核间距越小），正、负 离子间的静电作用力越强，其熔、沸点也就越高； 离子型晶体一般具有较高的熔、沸点和硬度；
化合物 NaCl KCl CaO MgO
半径pm
Na+ 95 Cl- 181
K+ 133 Cl- 181
Ca2+ 99 O2- 140
25
七
个
六方H
三方R
四方P
四方I
晶
系
中
又
立方P
立方I
立方F
包
含
十
b
四 种
三斜P
γ 单斜P
单斜C
晶
格
正交P
正交C
正交F
正交I
26
单晶与多晶
单晶体
是由一个晶核（微小的晶体）各向均匀生长而成的晶 体，其内部的粒子基本上是按照某种规律整齐排列的。
多晶体
由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成 的晶体，由于单晶体的杂乱排列， 使晶体的各向异性消失。
位错
+- +- +- +- +- +- +- +
（2）离子型晶体的特点
③离子型晶体在熔融状态或在水溶液中都具有良好 的导电性，但在固体状态，由于离子被限制在晶格 的一定位置上振动，所以固体状态不导电；
④离子型晶体中，不存在单个分子，整个晶体就是 一个巨型分子；
严 格 说 NaCl 、 CsCl 不 能叫分子式，只能叫 化学式或最简式。
电子衍射
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
化学键的本质
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
蛋白质的结构测定
1962
生理医学
Francis Maurice
H.C.Crick、JAMES h.f.Wilkins
d.Watson、
a=b≠c a=b≠c a=b=c a ≠b ≠c a ≠b ≠c a ≠b ≠c
24
角度
实例
α=β=γ=90°
岩盐(NaCl)
α=β=γ=90° α=β=90°γ=120° α=β=γ≠90°(<120°)
α=β=γ=90° α=β=90°γ>90°
α≠β≠γ
白锡 石墨 方解石(CaCO3) 斜方硫 单斜硫 重铬酸钾
1913年英国物理学家布喇格父子在劳厄发现的基础上,不 仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为 晶体衍射基础的著名公式──布喇格定律：
2d sinθ=nλ
15
晶体X-射线衍射图
16
17
晶胞参数
18
晶系: Monoclinic
空间群: P2(1)/n
a=7.6557(19) Å b=18.573(5) Å c= 13.117(3) Å
如果你有一双X射线的眼睛，就能把物质 的微观结构看个清清楚楚明明白白！
与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 13
年份 学科
得奖者
内容
1901 物理
伦琴Wilhelm Conral Rontgen
X射线的发现
1914 物理
劳埃Max von Laue
晶体的X射线衍射
1915 物理
亨利.布拉格Henry Bragg 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.
Mg2+ 65 O2- 140
熔点K 1074 1041 2845
3073
沸点K 1686 1690 3123
3873
（2）离子型晶体的特点
②离子型晶体的硬度虽大，但比较脆，延展性较差； 当晶体受到冲击力时，各层离子位置发生错动（位 错），使吸引力大大减弱而易破碎；
+- +- +- +- +- +- +- +
32
半径比规则（1）
两原子核间距离=正离子半径+负离子半径
d=r+ + r 通常r+ < r-
阳离子
阴离子
r+
r-
d
33
半径比规则（2）
以正、负离子配位数为6的晶体的一层为例
令r- = 1，则ac=4；ab=bc=2r+ + 2
因ab2+bc2=ac2r+ =0.414；即r+/r- =0.414 a
（1）几种简单的离子型晶体
闪锌矿(立方ZnS)
面心立方晶格，S2- 按面心立方密 堆积排布，Zn2+ 均匀地填充在一 半四面体的空隙中，正、负离子 的配位数均为4，ZnO、HgS、 CuCl、BeO等晶体属于ZnS型。
纤锌矿(六方ZnS)
六方晶系，S2- 作六方最密堆积， Zn2+ 填充在一半四面体空隙之 中，填隙时互相间隔开，使填 系四面体不会出现共面连接或 共边连接，配位数为4。
6
原子核
原 子 化学键分子Βιβλιοθήκη 电子分子化学键
间作 用力
物质
固态
粒子排列的有序程度
液态
晶体
绝大多数
非晶体
极少数
气态
7
3-1 晶体的宏观性质（1）
晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明
显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同，外 形上可能差别，但晶体的晶面角却不会改变。
8
3-1 晶体的宏观性质（2）
晶体都有固定的熔点
11
非晶体的宏观特征
（1）只有玻璃转化温度，无 熔点。
（2）没有规则的多面体几何 外型，可以制成玻璃体， 丝，薄膜等特殊形态。
（3）物理性质各向同性。
（4）均匀性来源于原子无序 分布的统计性规律，无晶 界。
晶体宏观特性 1.规则的几何
外形 2.固定的熔点 3.各向异性
12
物质的性质、材料的性能决定于它们的 组成和微观结构。
晶体结构的X射线分析