《无机化学》课程教学资源（教案讲义）第九章 晶体结构 9.1 晶体的基本知识 9.2 离子键和离子晶体 9.3 原子晶体和分子晶体 9.4 金属键和金属晶体 9.5 晶体的缺陷和非整比化合物 9.6 离子极化

晶体结构 91晶体的基本知识 晶体的一般概念 1、晶体与非晶体 晶体:固体内部微粒(原子、分子或离子)呈有规则的空间排列 非晶体:固体内部微粒(原子、分子或离子)排列毫无规则。如玻璃、沥青、炉渣、石蜡等, 2、晶体的宏观特征 ①有一定的几何外形(指晶体外形,与物质外观有区别),非晶体没有一定外形。 ②有固定的熔点(纯晶体),非晶体没有固定的熔点。 ③各向异性:指在不同方向上有不同的光学、电学、热学等性质。例如石墨沿层方向易断裂,层 方向的导电率高于竖方向导电率近1万倍。这是由于其层状结构决定的 结构决定性质。非晶体无上述特性 晶体微观结构 根据ⅹ射线对晶体物质的研究,晶体是由组成晶体的微粒(分子、原子或离子)在三维空间 中作有规则排列而组成的。 1、微粒在空间有规则地重复构成了一定的几何形状,称为晶格 2、在晶体中切割出一个能代表晶格一切特征的最小单元,称为晶胞。 注意:晶胞与周围晶胞都是以离子键结合。结点:微粒排列在结点上,结点的总和构成晶格。 胞在空间上、下、左、右、前、后重复排列就形成宏观的晶体 根据微粒的不同,晶体可分为 晶体结点上排列的微粒种类微粒间作用力 离子晶体 阴、阳离子 静电作用 原子晶体 原子 共价键 分子晶体 分子 范德华力、氢键 金属晶体 金属原子 金属键 92高子键和高子晶体 离子晶体的特征 1、由于正、负离子静电作用较强(离子键的键能较大),所以离子晶体一般有较高的熔(mp.)、 沸点(bp.)。( boiling point沸点; melting point溶点) 2、熔、溶状态有优良的导电性 3、不存在单个分子,( NaCl);NaCl:是化学式 、离子晶体的类型 离子种类不同,离子间的排列是多种多样的。三类典型结构 配位数晶体类型 实例 nS型 ZnO,BeS,Cu等 ,Nat,K+,Rb的卤化物

1 9 晶体结构 9.1 晶体的基本知识 一、晶体的一般概念 1、晶体与非晶体 晶体：固体内部微粒（原子、分子或离子）呈有规则的空间排列。 非晶体：固体内部微粒（原子、分子或离子）排列毫无规则。如玻璃、沥青、炉渣、石蜡等。 2、晶体的宏观特征 ①有一定的几何外形（指晶体外形，与物质外观有区别），非晶体没有一定外形。 ②有固定的熔点（纯晶体），非晶体没有固定的熔点。 ③各向异性：指在不同方向上有不同的光学、电学、热学等性质。例如石墨沿层方向易断裂，层 方向的导电率高于竖方向导电率近 1 万倍。这是由于其层状结构决定的。 结构决定性质。非晶体无上述特性。 二、晶体微观结构 根据 X 射线对晶体物质的研究，晶体是由组成晶体的微粒（分子、原子或离子）在三维空间 中作有规则排列而组成的。 1、微粒在空间有规则地重复构成了一定的几何形状，称为晶格； 2、在晶体中切割出一个能代表晶格一切特征的最小单元，称为晶胞。 注意：晶胞与周围晶胞都是以离子键结合。结点：微粒排列在结点上，结点的总和构成晶格。 晶胞在空间上、下、左、右、前、后重复排列就形成宏观的晶体。 根据微粒的不同，晶体可分为： 晶体 结点上排列的微粒种类 微粒间作用力 离子晶体 阴、阳离子 静电作用 原子晶体 原子 共价键 分子晶体 分子 范德华力、氢键 金属晶体 金属原子 金属键 9.2 离子键和离子晶体 一、离子晶体的特征 1、由于正、负离子静电作用较强（离子键的键能较大），所以离子晶体一般有较高的熔（m.p.）、 沸点（b.p.）。（boiling point 沸点；melting point 溶点） 2、熔、溶状态有优良的导电性。 3、不存在单个分子，(NaCl)n；NaCl：是化学式。 二、离子晶体的类型 离子种类不同，离子间的排列是多种多样的。三类典型结构： 配位数 晶体类型 实 例 4 ZnS 型 ZnO，BeS，CuI 等 6 NaCl 型 Li+，Na+，K+，Rb+的卤化物

Mg2,Cu2+,Sr2+,Ba2+的氧化物和硫化物 CsCl型 CsBr,Cs,TiCl等 配位数:晶体内任一离子或原子周围最接近的其它微粒数目。 、晶格能 指在标准状态下,破坏lmol晶体,使之成为气态阴阳离子,需吸收的能量。 离子键的稳定程度(熔、沸点,硬度)用晶格能来衡量 93原子晶体和分子晶体 、原子晶体 以共价键结合形成巨大分子,作用力极强 物理性质:硬度高(刻划法,分十级):熔点极高,熔融也不导电。 单质:金刚石(C),单质硅(Si),硼(B):化合物:SiC,石英 分子晶体 作用力 极性分子 如:冰 范德华力(氢键) 非极性分子如:干冰CO2(S)、2、P4、S8范德华力(色散力) 固体熔化,直到气化,不打断共价键,仅破坏分子间力,氢键。分子间力比化学键弱,熔、 沸点低,硬度小 94金属键和金属晶体 1、金属最外层上电子少,与原子核联系松弛,自由电子能在整个金属上运动 2、可传热、导电 3、结合力为金属键:既无方向性,又无饱和性 4、可相对位移,不破坏金属键,较好延展性 出现金属阳离子,与金属原子产生作用力。 95晶体的缺陷和非整比化合物 晶体的缺陷(pl61) 1本征缺陷:(1)空位缺陷(2)间充缺陷(3)错位缺陷(4)非整比缺陷 2杂质缺陷 96高子极化 、基本观点 先把化学键看作纯粹的离子键,但正负离子不是简单的点电荷,核外有电子层结构,考虑相 互作用,相互的电子云会发生重叠,使离子键带有一定程度的共价性 二、离子极化作用(离子间的相互极化) 离子极化力和变形性 主极化的一方(一般是正离子)提供电场 其强度用极化力表示,极化力指离子使其它离子变形(即极化)的能力。半径↓,正电荷数↑, 极化力↑。 2、被极化的一方(一般是负离子)在电场作用下,发生变形。其变形性大小用极化率来度量

2 Mg2+，Cu2+，Sr2+，Ba2+的氧化物和硫化物 8 CsCl 型 CsBr，CsI，TiCl 等 配位数：晶体内任一离子或原子周围最接近的其它微粒数目。 三、晶格能 指在标准状态下，破坏 1mol 晶体，使之成为气态阴阳离子，需吸收的能量。 离子键的稳定程度（熔、沸点，硬度）用晶格能来衡量。 9.3 原子晶体和分子晶体 一、原子晶体 以共价键结合形成巨大分子，作用力极强。 物理性质：硬度高（刻划法，分十级）；熔点极高，熔融也不导电。 单质：金刚石（C），单质硅（Si），硼（B）；化合物：SiC，石英。 二、分子晶体 作用力 极性分子 如：冰 范德华力（氢键） 非极性分子 如：干冰 CO2（S）、I2、P4、S8 范德华力（色散力） 固体熔化，直到气化，不打断共价键，仅破坏分子间力，氢键。分子间力比化学键弱，熔、 沸点低，硬度小。 9.4 金属键和金属晶体 1、金属最外层上电子少，与原子核联系松弛，自由电子能在整个金属上运动。 2、可传热、导电。 3、结合力为金属键：既无方向性，又无饱和性。 4、可相对位移，不破坏金属键，较好延展性。 出现金属阳离子，与金属原子产生作用力。 9.5 晶体的缺陷和非整比化合物 一、晶体的缺陷（p161） 1.本征缺陷：（1）空位缺陷 （2）间充缺陷 （3）错位缺陷 （4）非整比缺陷 2.杂质缺陷 9.6 离子极化 一、基本观点 先把化学键看作纯粹的离子键，但正负离子不是简单的点电荷，核外有电子层结构，考虑相 互作用，相互的电子云会发生重叠，使离子键带有一定程度的共价性。 二、离子极化作用（离子间的相互极化） 三、离子极化力和变形性 1、主极化的一方（一般是正离子）提供电场。 其强度用极化力表示，极化力指离子使其它离子变形（即极化）的能力。半径↓，正电荷数↑, 极化力↑。 2、被极化的一方（一般是负离子）在电场作用下，发生变形。其变形性大小用极化率来度量

半径↑,负电荷数↑,变形性↑。 四、离子极化对物质性质的影响 1、对化学键键型的影响 AgBr Agl 离子晶体 过渡型晶体 共价型晶体 极化力不变,而变形性↑。 2、离子极化作用导致化合物的颜色变深 AgCl AgBr Agl 白色淡黄色黄色 相互极化作用越强,颜色越深 、离子极化作用导致化合物的溶解度降低 易溶由于极性降低,溶解度依次降低 4、离子极化作用对卤化物mp的影响 共价性↑,mp.↓。 补:晶体类型的判断方法 1、根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由阴、阳离子通过离子键形成的晶 属于离子晶体;由分子通过分子间作用力(包括氢键)形成的晶体属于分子晶体:由原子通过 共价键形成的晶体属于原子晶体:由金属阳离子和自由电子通过它们之间较强烈的相互作用形成 的晶体属于金属晶体。 2、根据物质所属类别判断。金属氧化物(M2O、2O2、Ma2O2等)、强碱和绝大多数盐 (4C2、Be(C2是例外,属于分子晶体)属于离子晶体:大多数非金属单质(除金刚石、石墨、 晶体硅、硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除O2外)、酸和绝大多数有机物属于分子晶 体;金属单质(除汞外)和合金属于金属晶体:金刚石、晶体硅、晶体二氧化硅、碳化硅(一般 只要记住前四个)、53M4、C3M,、硼等属于原子晶体 作业:9.7、9.11(p167)

3 半径↑，负电荷数↑，变形性↑。 四、离子极化对物质性质的影响 1、对化学键键型的影响 AgF AgCl AgBr AgI 离子晶体 过 渡 型 晶 体 共价型晶体 极化力不变，而变形性↑。 2、离子极化作用导致化合物的颜色变深 AgCl AgBr AgI 白色 淡黄色 黄色 相互极化作用越强,颜色越深。 3、离子极化作用导致化合物的溶解度降低 AgF AgCl AgBr AgI 易溶 由于极性降低，溶解度依次降低 4、离子极化作用对卤化物 m.p.的影响 共价性↑，m.p.↓。 补：晶体类型的判断方法 1、根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由阴、阳离子通过离子键形成的晶 体属于离子晶体；由分子通过分子间作用力（包括氢键）形成的晶体属于分子晶体；由原子通过 共价键形成的晶体属于原子晶体；由金属阳离子和自由电子通过它们之间较强烈的相互作用形成 的晶体属于金属晶体。 2、根据物质所属类别判断。金属氧化物 、强碱和绝大多数盐 （ 是例外，属于分子晶体）属于离子晶体；大多数非金属单质（除金刚石、石墨、 晶体硅、硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除 外）、酸和绝大多数有机物属于分子晶 体；金属单质（除汞外）和合金属于金属晶体；金刚石、晶体硅、晶体二氧化硅、碳化硅（一般 只要记住前四个）、 、 、硼等属于原子晶体。 作业：9.7、9.11（p167）