第14章晶體結(jié)構(gòu)

1、Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9第第14章章 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)14.1 固體物質(zhì)的分類和宏觀特征固體物質(zhì)的分類和宏觀特征14.1.1 固體物質(zhì)的分類固體物質(zhì)的分類晶體與非晶體（無定形物質(zhì)晶體與非晶體（無定形物質(zhì)） 內(nèi)部微粒按內(nèi)部微粒按周期性周期性規(guī)律排列構(gòu)規(guī)律排列構(gòu)成的固體叫做晶體，微粒成的固體叫做晶體，微粒無規(guī)無規(guī)則則排列構(gòu)成的固體叫做非晶體排列構(gòu)成的固體叫做非晶體。更確切地說，晶體是。更確切地說，晶體是長程有長程有序序的（一般達(dá)到的（一般達(dá)到20nm），非），非晶體只是晶體只是短程有序短程有序。NaCl晶體晶體Copyright 1999, PR

2、ENTICE HALLChapter 9 晶體與非晶體在適當(dāng)條件下可以晶體與非晶體在適當(dāng)條件下可以相互轉(zhuǎn)化相互轉(zhuǎn)化。 晶體有晶體有單晶體和多晶體單晶體和多晶體。石英晶體石英晶體石英玻璃石英玻璃Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.1.2 固體物質(zhì)的宏觀特固體物質(zhì)的宏觀特征征（單）（單）晶體晶體 有一定的結(jié)晶幾何形狀有一定的結(jié)晶幾何形狀 有一定的熔點(diǎn)有一定的熔點(diǎn) 各向異性各向異性(晶體的一些物理性質(zhì)因晶體取向不同晶體的一些物理性質(zhì)因晶體取向不同而異。而異。) 有對稱性（對稱中心、對稱面、對稱軸有對稱性（對稱中心、對稱面、對稱軸）非晶體非晶體 無一定的外

3、形無一定的外形 無固定的熔點(diǎn)無固定的熔點(diǎn) 各向同性各向同性 無對稱性無對稱性Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.2 晶體結(jié)構(gòu)的表征晶體結(jié)構(gòu)的表征14.2.1 基元、晶體與點(diǎn)陣基元、晶體與點(diǎn)陣 晶體這類物質(zhì)的內(nèi)部到底是晶體這類物質(zhì)的內(nèi)部到底是怎么構(gòu)成的呢？怎么構(gòu)成的呢？ 基元基元是人為是人為選取選取晶體中晶體中最小的、彼此完全相同的最小的、彼此完全相同的物物質(zhì)性結(jié)構(gòu)質(zhì)性結(jié)構(gòu)單元單元。Cl-Na+這是個這是個類似化學(xué)式類似化學(xué)式的概念。例如，對于的概念。例如，對于Cu晶體（面晶體（面心立方），基元就是其中的一個個心立方），基元就是其中的一個個Cu原子，

4、而對于原子，而對于NaCl晶體，基元是一個晶體，基元是一個Cl離子加上一個相鄰離子加上一個相鄰Na離離子的子的空間組合空間組合。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 布拉菲布拉菲點(diǎn)陣點(diǎn)陣人為把每個人為把每個基元用一個基元用一個抽象的空間點(diǎn)抽象的空間點(diǎn)來來代表，這些點(diǎn)就構(gòu)成了代表，這些點(diǎn)就構(gòu)成了空間空間點(diǎn)陣點(diǎn)陣，也就是所謂，也就是所謂布拉菲布拉菲點(diǎn)點(diǎn)陣（他首先論證具體形式）陣（他首先論證具體形式）。而點(diǎn)陣中的這些空間點(diǎn)被而點(diǎn)陣中的這些空間點(diǎn)被稱為稱為陣點(diǎn)（位置問題陣點(diǎn)（位置問題）。）。 為了直觀，可將為了直觀，可將陣點(diǎn)適當(dāng)連陣點(diǎn)適當(dāng)連線線，就成為，就成為布

5、拉菲布拉菲格子格子，可，可分為分為14種。種。Cl-Na+并非并非布拉菲布拉菲點(diǎn)陣點(diǎn)陣Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9簡單立方簡單立方 體心立方體心立方 面心立方面心立方簡單四方簡單四方 體心四方體心四方 簡單六方簡單六方 簡單菱形簡單菱形簡單正交簡單正交 底心正交底心正交 體心正交體心正交 面心正交面心正交簡單單斜簡單單斜 底心單斜底心單斜 簡單三斜簡單三斜14種種布布拉拉菲菲格格子子Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9簡單立方簡單立方Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter

6、9體心立方體心立方Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9面心立方面心立方P589表表14.2中面心結(jié)構(gòu)中面心結(jié)構(gòu)Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9簡單六方簡單六方Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)就可以用這個點(diǎn)陣和每個陣就可以用這個點(diǎn)陣和每個陣點(diǎn)代表的基元來表示，可以寫成：點(diǎn)代表的基元來表示，可以寫成：晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) = = 空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣 基元基元 換句話說，如果知道了某個晶體的換句話說，如果知道了某個晶體的點(diǎn)陣形點(diǎn)陣形式式，又知道，又知道基元成分和

7、具體結(jié)構(gòu)基元成分和具體結(jié)構(gòu)，那么這，那么這個晶體就個晶體就完全確定完全確定了。了。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.2.2 空間利用率空間利用率Cl-Na+100% 該空間的體積某空間中物質(zhì)的體積空間利用率 空間利用率反映了物空間利用率反映了物質(zhì)中粒子之間的質(zhì)中粒子之間的緊密緊密程度（經(jīng)常會有相關(guān)程度（經(jīng)常會有相關(guān)的計算）。的計算）。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.2.3 晶胞晶胞Cl-Na+NaCl晶胞晶胞 晶胞晶胞是晶體的代表，是晶體中的最小是晶體的代表，是晶體中的最小單位。完全等同的晶胞無隙

8、并置起來單位。完全等同的晶胞無隙并置起來，則得到晶體。，則得到晶體。 晶胞的代表性體現(xiàn)在以下兩個方面：晶胞的代表性體現(xiàn)在以下兩個方面： 一是代表晶體的化學(xué)組成；一是代表晶體的化學(xué)組成； 二是代表晶體的對稱性，二是代表晶體的對稱性，即與晶體具即與晶體具有相同的對稱元素有相同的對稱元素 對稱軸，對對稱軸，對稱面和對稱中心稱面和對稱中心 ) 。 晶胞是具有上述代表性的體積最小、晶胞是具有上述代表性的體積最小、直角最多的直角最多的平行六面體平行六面體。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 晶胞參數(shù)（點(diǎn)陣參數(shù)晶胞參數(shù)（點(diǎn)陣參數(shù)）反映晶胞的反映晶胞的大小和形狀大小和

9、形狀的數(shù)的數(shù)據(jù)，包括晶胞六面體的據(jù)，包括晶胞六面體的3個邊長個邊長和邊長之間的和邊長之間的3個夾角個夾角。 平行六面體晶胞中，表示三度的三個邊長，稱為三個晶軸，平行六面體晶胞中，表示三度的三個邊長，稱為三個晶軸，三個晶軸的長度分別用三個晶軸的長度分別用 a、b、c 表示；三個晶軸之間的表示；三個晶軸之間的夾角分別用夾角分別用 、 、 表示。表示。 a、b 的夾角為的夾角為 ； a、c 的夾角為的夾角為 ；b、c 的夾角為的夾角為 。按按 a、b、c 之間的關(guān)系，之間的關(guān)系，以及以及 、 、 之間的關(guān)系，晶之間的關(guān)系，晶體可以分成體可以分成 7 種不同的晶系，稱為七大晶系。立方晶系、種不同的晶系

10、，稱為七大晶系。立方晶系、四方晶系、正交晶系是這七類中的三類。四方晶系、正交晶系是這七類中的三類。 Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9a = b = c ， = = = 90 立方晶系立方晶系 ； a = b c ， = = = 90 四方晶系四方晶系 ；a b c ， = = = 90 正交晶系正交晶系 。此外還有六方晶系，三方晶系，單斜晶系和三斜此外還有六方晶系，三方晶系，單斜晶系和三斜晶系。晶系。下面分別討論晶體的不同種類下面分別討論晶體的不同種類離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體和離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體和混合晶體。混合晶體。

11、Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.3 離子晶體離子晶體 離子晶體離子晶體離子化合物通常以晶態(tài)存離子化合物通常以晶態(tài)存在，稱為離子晶體。在，稱為離子晶體。 離子晶體空間排列的影響因素離子晶體空間排列的影響因素離子離子電荷；離子半徑；離子極化電荷；離子半徑；離子極化。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 離子 1. 離子的電荷：原子在形成離子化合物過程中，失去或得到的電子數(shù) 2.離子的電子構(gòu)型 簡單負(fù)離子一般最外層具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。 正離子：2電子構(gòu)型 Li+ Be2+ 8電子構(gòu)型 Na+ K+ Ca2+

12、18電子構(gòu)型 Cu+、 Ag+、 Zn2+ 、 Cd2+、 Hg2+ 18+2電子構(gòu)型 Pb2+ 、 Sn2+ 、 Bi3+ 9-17電子構(gòu)型 Fe2+ 、Fe3+、 Cr3+、 Mn2+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 93. 離子半徑：離子半徑：離子半徑：根據(jù)晶體中相鄰正負(fù)離子間的核間距(d)測出的 d = r+ + r- （有效離子半徑）離子半徑變化規(guī)律： 具有同一電子結(jié)構(gòu)的正負(fù)離子中，負(fù)離子半徑一般比正離子半徑大。rNa+= 98pm, rF- = 133pm 同一元素不同價態(tài)的正離子，電荷數(shù)越少的離子半徑越大。rFe2+ rFe3+ 同一主族，

13、從上到下，電荷數(shù)相同的離子半徑依次增大。 同一周期主族元素正離子半徑隨離子電荷數(shù)增大而依次減小。rNa+ rMg2+ rAl3+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 94.離子鍵離子鍵1)元素的電負(fù)性差比較大元素的電負(fù)性差比較大 X 1.7，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵2)作用力的實(shí)質(zhì)是靜電引力作用力的實(shí)質(zhì)是靜電引力3) 離子鍵無方向性和飽和性離子鍵無方向性和飽和性4)離子鍵的強(qiáng)度離子鍵的強(qiáng)度 鍵能和晶格能鍵能和晶格能Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 鍵能鍵能 （ 以以 NaCl 為例為例 ）

14、 1 mol 氣態(tài)氣態(tài) NaCl 分子，離解成氣分子，離解成氣體原子時，所吸收的能量，用體原子時，所吸收的能量，用 Ei 表示。表示。 NaCl ( g ) = Na ( g ) + Cl ( g ) H = Ei 鍵能鍵能 Ei 越大，表示離子鍵越強(qiáng)。越大，表示離子鍵越強(qiáng)。 晶格能晶格能 氣態(tài)的正負(fù)離子，結(jié)合成氣態(tài)的正負(fù)離子，結(jié)合成 1 mol NaCl 晶體時，放晶體時，放出的能量，用出的能量，用 U 表示。表示。 Na + ( g ) + Cl ( g ) = NaCl ( s ) H = U 晶格能晶格能 U 越大，則形成離子鍵得到離子晶體時放出的能量越大，則形成離子鍵得到離子晶體時放

15、出的能量越多，離子鍵越強(qiáng)。越多，離子鍵越強(qiáng)。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 AB型離子晶體一般型離子晶體一般離子電荷越高，半徑越離子電荷越高，半徑越小，晶格能越大小，晶格能越大（參考（參考P591表表14.3） 。 鍵能和晶格能，均能表示離子鍵的強(qiáng)度，而且大小鍵能和晶格能，均能表示離子鍵的強(qiáng)度，而且大小關(guān)系一致。晶格能比較常用。關(guān)系一致。晶格能比較常用。玻恩玻恩 哈伯循環(huán)哈伯循環(huán) Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 離子晶體的特點(diǎn)離子晶體的特點(diǎn) 1 無確定的分子量無確定的分子量 NaCl 晶體是個大分子，晶

16、體中無單獨(dú)的晶體是個大分子，晶體中無單獨(dú)的 NaCl 分子存在。分子存在。NaCl 是化學(xué)式，因而是化學(xué)式，因而 58.5 可以認(rèn)為是式量，不是分子量可以認(rèn)為是式量，不是分子量 。 3 熔點(diǎn)沸點(diǎn)較高熔點(diǎn)沸點(diǎn)較高 NaCl MgO m. p. 801 C 2800 C b. p. 1413 C 3600 C 2 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電，是通過離子的定向遷移完成的，而不水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電，是通過離子的定向遷移完成的，而不是通過電子流動導(dǎo)電是通過電子流動導(dǎo)電 。 Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9+ + + 位錯位錯+ + + 受力時發(fā)生錯位，使正

17、正離子相切，負(fù)負(fù)離子相切，彼此排受力時發(fā)生錯位，使正正離子相切，負(fù)負(fù)離子相切，彼此排斥，離子鍵失去作用，故離子晶體無延展性斥，離子鍵失去作用，故離子晶體無延展性 。如。如 CaCO3 可可 用于用于雕刻，而不可用于鍛造，即不具有延展性雕刻，而不可用于鍛造，即不具有延展性 。F 4 硬度高硬度高 延展性差延展性差 因離子鍵強(qiáng)度大，所以硬度高因離子鍵強(qiáng)度大，所以硬度高 。 但受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎但受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎 。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 首先討論首先討論 NaCl 的晶胞。甲和乙孰為的晶胞。甲和乙孰為 Na

18、Cl 的晶胞的晶胞 ？ 我們討論的立方晶系我們討論的立方晶系 AB 型離子晶體，其中型離子晶體，其中 AB 型型是指正負(fù)離子數(shù)目之比為是指正負(fù)離子數(shù)目之比為 1：1 。如。如 NaCl，CsCl，ZnS 等均屬于此類晶體。等均屬于此類晶體。離子晶體結(jié)構(gòu)模型離子晶體結(jié)構(gòu)模型 Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 Cl ( 1/8 ) 4 = 1/2 Na+ ( 1/8 ) 4 = 1/2 Cl 頂點(diǎn)頂點(diǎn) ( 1/8 ) 8 = 1， 面中心面中心 ( 1/2 ) 6 = 3 ， 共共 4 個個甲甲1：1 組成有代表性。組成有代表性。乙乙Na+ 棱上棱上 (

19、 1/4 ) 12 = 3 ， 體中心體中心 1 共共 4 個個1：1 組成有代表性。組成有代表性。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9乙乙 有有 4 重軸；重軸；有與邊垂直的對稱面有與邊垂直的對稱面 黃色的面；黃色的面；有對稱中心有對稱中心 對稱性與晶體相同。對稱性與晶體相同。甲甲乙乙甲甲 沒有沒有 4 重軸；重軸；沒有與邊垂直的對稱面；沒有與邊垂直的對稱面；沒有對稱中心沒有對稱中心 對稱性不能代表晶體。對稱性不能代表晶體。 晶胞是具有上述兩種代表性的體晶胞是具有上述兩種代表性的體積最小、直角最多的平行六面體。積最小、直角最多的平行六面體。 所以乙為所

20、以乙為 NaCl 的晶胞的晶胞 。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 配位數(shù)配位數(shù) 最近層的異號離子有最近層的異號離子有 6 個，則配位數(shù)為個，則配位數(shù)為 6 。 晶胞類型晶胞類型 觀察同一種點(diǎn)，如觀察空心圓點(diǎn)觀察同一種點(diǎn)，如觀察空心圓點(diǎn) Cl，正六面體，正六面體的的 8 個頂點(diǎn)和各面的中心，均有一個。所以為面心立方晶胞。個頂點(diǎn)和各面的中心，均有一個。所以為面心立方晶胞。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 右圖所示為右圖所示為 ZnS 晶胞，它屬于晶胞，它屬于立方晶系立方晶系 AB 型離子晶體。面心立方型離子晶

21、體。面心立方晶胞。配位數(shù)為晶胞。配位數(shù)為 4 。 右圖是一個右圖是一個 CsCl 的晶胞的晶胞 觀察空心圓點(diǎn)，只存在于立方體頂點(diǎn)的觀察空心圓點(diǎn)，只存在于立方體頂點(diǎn)的 8 個位置上，無其它個位置上，無其它位置。稱為簡單立方晶位置。稱為簡單立方晶胞胞，也叫做立方素格。，也叫做立方素格。 注意注意 判斷晶胞的類型時，判斷晶胞的類型時，必須只觀察同一種點(diǎn)。必須只觀察同一種點(diǎn)。( 1/8 ) 8 = 1 1 1 = 1 組成和對稱性均有代表性組成和對稱性均有代表性 。配位數(shù)為配位數(shù)為 8 。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.3.2 離子晶體的離子半徑比離子

22、晶體的離子半徑比 離子的配位數(shù)離子的配位數(shù)這里指某離子周圍這里指某離子周圍緊鄰緊鄰的的異號異號離子數(shù)。離子數(shù)。 NaCl 六配位，六配位，CsCl 八配位，八配位，ZnS 四配位。均為立方晶系四配位。均為立方晶系 AB 型晶體，為何配位數(shù)不同型晶體，為何配位數(shù)不同 ? 決定配位數(shù)的因素：決定配位數(shù)的因素： 必須滿足必須滿足電中性電中性和和能量最低能量最低原則；原則； 滿足滿足幾何條件幾何條件的要求（受到的要求（受到離子半徑比離子半徑比的制約的制約）。）。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9配位數(shù)與配位數(shù)與 r +/ r 的關(guān)系的關(guān)系 1離子晶體穩(wěn)定存在的

23、條件離子晶體穩(wěn)定存在的條件紅球紅球 不穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡藍(lán)球藍(lán)球 穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡+不穩(wěn)定不穩(wěn)定 a ) 同號陰離子相切，同號陰離子相切， 異號離子相離。異號離子相離。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9c ) 同號陰離子相切，同號陰離子相切， 異號離子相切。異號離子相切。 介穩(wěn)狀態(tài)介穩(wěn)狀態(tài)+ b ) 同號離子相離，同號離子相離， 異號離子相切。異號離子相切。 穩(wěn)定穩(wěn)定+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 r + / r 與配位數(shù)與配位數(shù) 從從六配位六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。的介穩(wěn)狀態(tài)出

24、發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。0.414rrr1)2(r)r(22)r2(rAC2AB 下圖所示，六配位下圖所示，六配位的介穩(wěn)狀態(tài)的介穩(wěn)狀態(tài)的中間一層的俯視圖。的中間一層的俯視圖。ADBC 是是正方形。正方形。 ABCD+ADCB+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 90.414rr 結(jié)論結(jié)論 時時 ，配位數(shù)為，配位數(shù)為 6 。 此時，為介穩(wěn)狀態(tài)，見下面左圖。此時，為介穩(wěn)狀態(tài)，見下面左圖。 如果如果 r + 再大些再大些 ：+ 則出現(xiàn)則出現(xiàn) b) 種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號相種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號相切的穩(wěn)定狀態(tài)。切的穩(wěn)定

25、狀態(tài)。+ 從從八配位八配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9ABCDABCD 下圖所示，八配位下圖所示，八配位的介穩(wěn)狀態(tài)的對角面圖。的介穩(wěn)狀態(tài)的對角面圖。ABCD 是矩形。是矩形。 當(dāng)當(dāng) r + 繼續(xù)增加，達(dá)到并超過繼續(xù)增加，達(dá)到并超過 時，即陽離子周時，即陽離子周圍可容納更多陰離子時，為圍可容納更多陰離子時，為 8 配位。配位。7320.rr7320.rr可以求得可以求得 結(jié)論結(jié)論 為為 0.414 0.732，6 配位配位 NaCl 式晶體結(jié)構(gòu)。式晶體結(jié)構(gòu)。

26、rrCopyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 總之，配位數(shù)與總之，配位數(shù)與 r +/ r 之比相關(guān)：之比相關(guān)： 0.225 0.414 4 配位配位 ZnS 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 0.414 0.732 6 配位配位 NaCl 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 0.732 1.000 8 配位配位 CsCl 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 注意注意 討論中將離子視為剛性球體，這與實(shí)際情況有出入。討論中將離子視為剛性球體，這與實(shí)際情況有出入。但這些計算結(jié)果仍不失為一組重要的參考數(shù)據(jù)。因而，我們可以但這些計算結(jié)果仍不失為一組重要的參考數(shù)據(jù)。因而，我們可以用離子間的半徑比值作為判斷配位

27、數(shù)的參考。用離子間的半徑比值作為判斷配位數(shù)的參考。 若若 r + 再增大，可達(dá)到再增大，可達(dá)到 12 配位；配位；r + 再減小，則形成再減小，則形成 3 配位。配位。 若若 r + 變小，當(dāng)變小，當(dāng) ， 則出現(xiàn)則出現(xiàn) a ) 種情況，如右圖。陰離種情況，如右圖。陰離子相切，陰離子陽離子相離的不穩(wěn)子相切，陰離子陽離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài)。配位數(shù)將變成定狀態(tài)。配位數(shù)將變成 4 。0.414rr+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 適用范圍適用范圍離子型化合物的離子型化合物的正、負(fù)離子半正、負(fù)離子半徑比規(guī)則徑比規(guī)則，只能應(yīng)用于，只能應(yīng)用于離子型晶體離子型晶體而

28、不能用而不能用它判斷明顯共價型化合物的結(jié)構(gòu)（受到它判斷明顯共價型化合物的結(jié)構(gòu)（受到離子離子極化極化的影響，后面會討論到）。的影響，后面會討論到）。半徑比半徑比配位數(shù)配位數(shù)晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)實(shí)例實(shí)例0.2250.4144立方立方ZnS型型ZnS ZnO BeS0.4140.7326NaCl型型NaCl KCl NaBr0.73218CsCl型型CsCl CsBr CsI正、負(fù)離子半徑比規(guī)則正、負(fù)離子半徑比規(guī)則Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 臨界情況臨界情況當(dāng)半徑比接近臨界值時，則可當(dāng)半徑比接近臨界值時，則可能能同時具有兩種晶體構(gòu)型同時具有兩種晶體構(gòu)型。

29、例如在二氧化鍺。例如在二氧化鍺中正負(fù)離子的半徑比是中正負(fù)離子的半徑比是0.40，因此二氧化鍺因此二氧化鍺可能存可能存在立方在立方ZnS、NaCl兩種構(gòu)兩種構(gòu)型。型。 影響因素影響因素離子晶體的構(gòu)型也與離子晶體的構(gòu)型也與外界條件外界條件有關(guān)。例如：有關(guān)。例如：CsCl晶晶體在常溫下是體在常溫下是CsCl （配位數(shù)為配位數(shù)為8）型，但在高溫下離子有可）型，但在高溫下離子有可能離能離開其原來晶格的平衡位置而進(jìn)行重新排列，開其原來晶格的平衡位置而進(jìn)行重新排列，轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镹aCl型。型。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 例外例外在有些情況下這一規(guī)則有例外（在

30、有些情況下這一規(guī)則有例外（因?yàn)榻饘匐x子并不是剛性球體因?yàn)榻饘匐x子并不是剛性球體）。）。例如在例如在氯化銣氯化銣中，中，Rb+離子與離子與Cl-離子的半徑比為離子的半徑比為0.82，理論上配位數(shù)應(yīng)為理論上配位數(shù)應(yīng)為8，實(shí)際上它為氯，實(shí)際上它為氯化鈉型，配位數(shù)為化鈉型，配位數(shù)為6。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9AB型型：NaCl型、型、 CsCl型、立方型、立方ZnS型型Cl-Na+點(diǎn)陣類型：面心立方點(diǎn)陣類型：面心立方陽離子配位數(shù)：陽離子配位數(shù)：6陰離子配位數(shù)：陰離子配位數(shù)：6例例KI、LiF、NaBr、 MgO、CaSNaCl型型14.3.3 離子晶

31、體的典型結(jié)構(gòu)離子晶體的典型結(jié)構(gòu)Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9點(diǎn)陣類型：簡單立方點(diǎn)陣類型：簡單立方陽離子配位數(shù)：陽離子配位數(shù)：8陰離子配位數(shù)：陰離子配位數(shù)：8例例TlCl、CsBr、CsICsCl型型Cl-Cs+點(diǎn)陣類型：面心立方點(diǎn)陣類型：面心立方陽離子配位數(shù)：陽離子配位數(shù)：4陰離子配位數(shù)：陰離子配位數(shù)：4例例BeO、ZnSe立方立方ZnS型型S2-Zn2+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9點(diǎn)陣類型：簡單立方點(diǎn)陣類型：簡單立方正離子配位數(shù)：正離子配位數(shù)：8負(fù)離子配位數(shù)：負(fù)離子配位數(shù)：8例例TlCl、CsBr、

32、CsICsCl型型Cl-Cs+點(diǎn)陣類型：面心立方點(diǎn)陣類型：面心立方陽離子配位數(shù)：陽離子配位數(shù)：4陰離子配位數(shù)：陰離子配位數(shù)：4例例BeO、ZnSe立方立方ZnS型型S2-Zn2+Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9P611：41. 基元、陣點(diǎn)、點(diǎn)陣（格子）及晶體結(jié)構(gòu)之基元、陣點(diǎn)、點(diǎn)陣（格子）及晶體結(jié)構(gòu)之間是什么關(guān)系？間是什么關(guān)系？2. 14種布拉菲格子中常見的是哪種布拉菲格子中常見的是哪4種，這種，這4種種格子的結(jié)構(gòu)各是什么樣的？格子的結(jié)構(gòu)各是什么樣的？3. 根據(jù)離子半徑比推測根據(jù)離子半徑比推測KBr、CsI、BeO和和MgO的晶體類型（即的晶體類型（即

33、NaCl型、型、CsCl型和型和立方立方ZnS型）型） ？Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9變形性（變形性（離子被極化離子被極化）離子在電場中產(chǎn)生離子在電場中產(chǎn)生正負(fù)正負(fù)電荷中心相對移動電荷中心相對移動的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。離子具有離子具有變形性變形性，所以，所以可以被電場極化?？梢员浑妶鰳O化。14.3.4 離子極化對晶體結(jié)構(gòu)的影響離子極化對晶體結(jié)構(gòu)的影響1. 離子的極化作用和變形性離子的極化作用和變形性Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 極化能力（極化作用）極化能力（極化作用）相反，離子作相反，離子作為帶電微粒，自

34、身又可以起電場作用，使為帶電微粒，自身又可以起電場作用，使其它粒子變形。離子這種能力稱為極化能其它粒子變形。離子這種能力稱為極化能力。力。 故離子有故離子有二重性二重性：變形性（被極化）和極：變形性（被極化）和極化能力?；芰?。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 極化能力的實(shí)質(zhì)是離子作為電場時極化能力的實(shí)質(zhì)是離子作為電場時電場強(qiáng)電場強(qiáng)度的體現(xiàn)度的體現(xiàn)，與，與離子半徑、電荷和電子構(gòu)型離子半徑、電荷和電子構(gòu)型有關(guān)。有關(guān)。 離子半徑離子半徑r 小有利極化能力的增強(qiáng)小有利極化能力的增強(qiáng)，因，因此此 Na + K + Rb + Cs + ，Li + 的極的極化能

35、力很大?；芰艽蟆 的半徑極小，故極化能力的半徑極小，故極化能力很很強(qiáng)。強(qiáng)。因此因此考慮極化作用時主要考慮極化作用時主要指指正離子正離子。 極化作用的強(qiáng)弱極化作用的強(qiáng)弱Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 離子電荷離子電荷r 相近時，相近時，電荷數(shù)越高極化能力越強(qiáng)電荷數(shù)越高極化能力越強(qiáng) 。Mg 2 + ( 8e，65 pm ) Fe 2 +，Ni 2 + ( 9 17 ) Ca 2 +，Mg 2 + ( 8 ) （與上一章分子結(jié)構(gòu)中離子鍵部分一致）（與上一章分子結(jié)構(gòu)中離子鍵部分一致）Copyright 1999, PRENTICE HALLChapt

36、er 9 簡單離子簡單離子r 大，負(fù)電荷大（正電荷相反），則大，負(fù)電荷大（正電荷相反），則變形性大變形性大，故，故陰離子陰離子的變形性顯得主要。陽離子中的變形性顯得主要。陽離子中只有只有 r相當(dāng)大的如相當(dāng)大的如 Hg 2 + 、Pb 2 + 、Ag + 等才考慮等才考慮其變形性。其變形性。 復(fù)雜陰離子復(fù)雜陰離子SO4 2 ，ClO4 ，NO3的的 r雖大，雖大，但離子對稱性高，中心原子的氧化數(shù)又高，拉電子但離子對稱性高，中心原子的氧化數(shù)又高，拉電子能力強(qiáng)，不易變形。能力強(qiáng)，不易變形。大多數(shù)情況下，大多數(shù)情況下，正離子正離子半徑小，主要體現(xiàn)（考慮）半徑小，主要體現(xiàn)（考慮）極化極化作用；作用；負(fù)離

37、子負(fù)離子半徑較大，主要體現(xiàn)（考慮）其半徑較大，主要體現(xiàn)（考慮）其變形變形性。性。變形性的大小變形性的大小Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 當(dāng)陽離子也明顯變形，就會出現(xiàn)附加極化當(dāng)陽離子也明顯變形，就會出現(xiàn)附加極化作用。作用。 附加極化作用附加極化作用陽離子受到的誘導(dǎo)偶極陽離子受到的誘導(dǎo)偶極反過來又加強(qiáng)了對陰離子的誘導(dǎo)偶極，如反過來又加強(qiáng)了對陰離子的誘導(dǎo)偶極，如此此相互加強(qiáng)相互加強(qiáng)。 通常陽離子的通常陽離子的d電子數(shù)越多，電子層越多電子數(shù)越多，電子層越多，附加極化作用也越大。附加極化作用也越大。離子的附加極化作用離子的附加極化作用Copyright 19

38、99, PRENTICE HALLChapter 9（1）對化學(xué)鍵類型的影響）對化學(xué)鍵類型的影響 離子鍵是離子之間的引力。本來正離子的電子轉(zhuǎn)移離子鍵是離子之間的引力。本來正離子的電子轉(zhuǎn)移給了負(fù)離子給了負(fù)離子，但，但當(dāng)極化現(xiàn)象明顯時，會使負(fù)離子的當(dāng)極化現(xiàn)象明顯時，會使負(fù)離子的電子云變形，即負(fù)離子的電子被拉向兩核之間，使電子云變形，即負(fù)離子的電子被拉向兩核之間，使兩核間的電子云密度增大。于是離子鍵的百分?jǐn)?shù)減兩核間的電子云密度增大。于是離子鍵的百分?jǐn)?shù)減少，共價鍵的百分?jǐn)?shù)增大，少，共價鍵的百分?jǐn)?shù)增大，離子鍵向共價鍵過渡離子鍵向共價鍵過渡。離子極化作用加強(qiáng)離子極化作用加強(qiáng)鍵的極性減小鍵的極性減小2. 離

39、子極化對化合物性質(zhì)的影響離子極化對化合物性質(zhì)的影響Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9離子極化影響離子極化影響鍵型鍵型的實(shí)例的實(shí)例鹵化銀鹵化銀AgFAgCl AgBrAgI鹵素離子半徑鹵素離子半徑/pm136181195216陽陽、陰離子半徑和陰離子半徑和/pm262307321342實(shí)測鍵長實(shí)測鍵長/pm246277288299鍵型鍵型離子鍵離子鍵基本共價基本共價 (過過渡鍵型渡鍵型)共價鍵共價鍵X-半徑增大，變形性增大，半徑增大，變形性增大，與與Ag+相互極化作用增強(qiáng)，鍵相互極化作用增強(qiáng)，鍵的極性減弱。的極性減弱。Ag+為為18電子構(gòu)型，極化力強(qiáng)，變

40、形性也大。電子構(gòu)型，極化力強(qiáng)，變形性也大。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9（2）對晶體構(gòu)型的影響）對晶體構(gòu)型的影響 離子極化會造成共價鍵成分增加，晶體的結(jié)離子極化會造成共價鍵成分增加，晶體的結(jié)構(gòu)因此由構(gòu)因此由高配位向低配位過渡高配位向低配位過渡。鹵化銀鹵化銀AgFAgClAgBrAgIr+/r-值值0.850.630.570.51理論晶體構(gòu)型理論晶體構(gòu)型CsCl型型 NaCl型型 NaCl型型 NaCl型型實(shí)際晶體構(gòu)型實(shí)際晶體構(gòu)型NaCl型型 NaCl型型 NaCl型型 ZnS型型配位數(shù)配位數(shù)6664Copyright 1999, PRENTICE

41、HALLChapter 9（3）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低 例如，在例如，在BeCl2、MgCl2、CaCl2中中，Be的的極化能力較強(qiáng)，鍵的共價性強(qiáng)，因此熔點(diǎn)極化能力較強(qiáng)，鍵的共價性強(qiáng)，因此熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低。和沸點(diǎn)較低。（4）溶解度降低）溶解度降低 離子極化的結(jié)果使離子鍵向共價鍵過渡，離子極化的結(jié)果使離子鍵向共價鍵過渡，根據(jù)相似相溶的原理，這使得化合物在水根據(jù)相似相溶的原理，這使得化合物在水中的溶解度降低，所以在中的溶解度降低，所以在AgF、AgCl、AgBr、AgI中，溶解度依次降低。中，溶解度依次降低。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9（5）化

42、合物的顏色）化合物的顏色 一般情況下，如果化合物中的兩種離子都一般情況下，如果化合物中的兩種離子都，化合物也，化合物也，如，如NaCl、KNO3；如果一種離子如果一種離子，另一種的顏色就是該，另一種的顏色就是該物質(zhì)的顏色，如物質(zhì)的顏色，如K2CrO4呈呈。 但但Ag2CrO4卻不是黃色，而是卻不是黃色，而是棕紅棕紅；AgI也也不是無色，是不是無色，是。這和。這和Ag+較強(qiáng)的極化較強(qiáng)的極化作用是分不開的，極化能使外層電子與核作用是分不開的，極化能使外層電子與核的聯(lián)系松弛，容易吸收可見光而使物質(zhì)顏的聯(lián)系松弛，容易吸收可見光而使物質(zhì)顏色色加深加深。Copyright 1999, PRENTICE H

43、ALLChapter 9晶體晶體類型類型粒子種粒子種類類粒子間粒子間作用力作用力一般性質(zhì)一般性質(zhì)物質(zhì)示例物質(zhì)示例原子原子晶體晶體原子原子共價鍵共價鍵 熔點(diǎn)熔點(diǎn)很高很高硬度硬度很大很大不導(dǎo)電不導(dǎo)電金剛石、單質(zhì)硅金剛石、單質(zhì)硅、單單質(zhì)硼、碳化硅質(zhì)硼、碳化硅、石英石英、氮化硼、氮化硼實(shí)例實(shí)例金剛石金剛石 C原子原子 共價鍵共價鍵硬度硬度10, 熔點(diǎn)熔點(diǎn)3750金剛砂金剛砂 C原子原子Si原子原子共價鍵共價鍵硬度硬度9.5, 熔點(diǎn)熔點(diǎn)270014.4 原子晶體和分子晶體原子晶體和分子晶體14.4.1 原子晶體（共價晶體原子晶體（共價晶體）Copyright 1999, PRENTICE HALLCha

44、pter 9莫氏硬度莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，1824年由德國礦物學(xué)家莫斯（Frederich Mohs）首先提出。方法是用棱錐形金剛石鉆針刻劃所試礦物的表面而產(chǎn)生劃痕，劃痕深度來表示硬度。礦物硬度：滑石1石膏2 方解石3螢石4磷灰石5正長石6 石英7黃玉8剛玉9金剛石10Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 金剛砂（金剛砂（SiC）的結(jié)構(gòu)與）的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，只是金剛石相似，只是C骨架骨架結(jié)構(gòu)中有一半位置為結(jié)構(gòu)中有一半位置為Si所所取代，形成取代，形成CSi交替的交替的空間骨架空間骨架 金剛石金剛石 每個每個C原子以原子以sp3雜化與相雜化與

45、相 鄰四個鄰四個C原子以原子以C-C(鍵鍵) 結(jié)合形成正四面體結(jié)合形成正四面體 金剛石面心立方晶胞金剛石面心立方晶胞 Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 原子晶體的主要特點(diǎn)是：原子晶體的主要特點(diǎn)是： 原子間不再以緊密的堆積為特征，它們之間是原子間不再以緊密的堆積為特征，它們之間是通過具有通過具有方向性方向性和和飽和性飽和性的的共價鍵共價鍵相聯(lián)接，特相聯(lián)接，特別是通過成鍵能力很強(qiáng)的雜化軌道重疊成鍵，別是通過成鍵能力很強(qiáng)的雜化軌道重疊成鍵，使它的鍵能接近使它的鍵能接近400KJmol-1。 所以原子晶體的構(gòu)型和性質(zhì)都與共價鍵性質(zhì)密所以原子晶體的構(gòu)型和性質(zhì)都

46、與共價鍵性質(zhì)密切相關(guān)，原子晶體中配位數(shù)比離子晶體少，硬切相關(guān)，原子晶體中配位數(shù)比離子晶體少，硬度和熔點(diǎn)都比離子晶體高，一般不導(dǎo)電，在常度和熔點(diǎn)都比離子晶體高，一般不導(dǎo)電，在常見溶劑中不溶解，延展性差。見溶劑中不溶解，延展性差。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9晶體晶體類型類型粒子種類粒子種類粒子間粒子間作用力作用力一般一般性質(zhì)性質(zhì)物質(zhì)示例物質(zhì)示例分子分子晶體晶體分子分子分子間力分子間力(氫鍵氫鍵)熔沸點(diǎn)低熔沸點(diǎn)低硬度小硬度小不導(dǎo)電不導(dǎo)電稀有氣體、多數(shù)稀有氣體、多數(shù)非金屬單質(zhì)、非非金屬單質(zhì)、非金屬之間化合物金屬之間化合物干冰干冰 CO2分子分子 分子間力

47、分子間力冰冰H2O分子分子分子間力分子間力(氫鍵氫鍵)14.4.2 分子晶體分子晶體Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 分子晶體的性質(zhì)分子晶體的性質(zhì)主要被薄弱的分主要被薄弱的分子間力所左右，子間力所左右，但本身分子中的但本身分子中的共價鍵還是很牢共價鍵還是很牢固的固的。例如，要。例如，要達(dá)到達(dá)到2397的高的高溫，才有溫，才有1%的的H2分解為分解為H。干冰結(jié)構(gòu)干冰結(jié)構(gòu)Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 由于分子間作用力沒有方向性和飽和性，所以由于分子間作用力沒有方向性和飽和性，所以對于那些球形和近似球形的分子

48、，通常也采用對于那些球形和近似球形的分子，通常也采用配位數(shù)高達(dá)配位數(shù)高達(dá)12的最緊密堆積方式組成分子晶體的最緊密堆積方式組成分子晶體，這樣可以使能量降低，這樣可以使能量降低 .Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 用離子極化的觀點(diǎn)解釋鹵化銀在水中溶解用離子極化的觀點(diǎn)解釋鹵化銀在水中溶解度的顯著變化。度的顯著變化。 P612：10（其中（其中“晶格類型晶格類型”改為改為“晶體晶體種類種類”）、）、16Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9金屬鍵的自由電子氣理論金屬鍵的自由電子氣理論金屬離子通過吸引自由電子聯(lián)系在一起，形

49、成金屬晶體金屬離子通過吸引自由電子聯(lián)系在一起，形成金屬晶體 。這就是。這就是金屬鍵。金屬鍵。 金屬鍵無方向性，無固定的鍵能，金屬鍵的強(qiáng)弱和自由電子金屬鍵無方向性，無固定的鍵能，金屬鍵的強(qiáng)弱和自由電子的多少有關(guān)，也和離子半徑、電子層結(jié)構(gòu)等其它許多因素有關(guān)，的多少有關(guān)，也和離子半徑、電子層結(jié)構(gòu)等其它許多因素有關(guān)， 很復(fù)雜。很復(fù)雜。 金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱等來衡量。金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱等來衡量。 金屬原子化熱金屬原子化熱是指是指 1 mol 金屬變成氣態(tài)原子所需要的熱量。金屬原子化熱數(shù)金屬變成氣態(tài)原子所需要的熱量。金屬原子化熱數(shù)值小時值小時，其熔點(diǎn)低其熔點(diǎn)低， 質(zhì)地軟質(zhì)地軟；反之則

50、熔點(diǎn)高反之則熔點(diǎn)高，硬度大。硬度大。14.5 金屬晶體的典型結(jié)金屬晶體的典型結(jié)構(gòu)構(gòu)Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 例如例如 Na Al 原子化熱原子化熱 108.4 kJmol1 326.4 kJmol1 m.p. 97.5 660 b.p. 880 1800 金屬可以吸收波長范圍極廣的光，并重新反射出，故金屬晶金屬可以吸收波長范圍極廣的光，并重新反射出，故金屬晶體不透明，且有金屬光澤。體不透明，且有金屬光澤。 金屬受外力發(fā)生變形時，金屬鍵不被破壞，故金屬有很好的金屬受外力發(fā)生變形時，金屬鍵不被破壞，故金屬有很好的延展性，與離子晶體的情況相反。延展

51、性，與離子晶體的情況相反。 在外電壓的作用下，自由電子可以定向移動，故有導(dǎo)電性在外電壓的作用下，自由電子可以定向移動，故有導(dǎo)電性 。受熱時通過自由電子的碰撞及其與金屬離子之間的碰撞，傳遞能受熱時通過自由電子的碰撞及其與金屬離子之間的碰撞，傳遞能量。故金屬是熱的良導(dǎo)體。量。故金屬是熱的良導(dǎo)體。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9自由電子自由電子+金屬離子金屬離子金屬原子金屬原子位錯位錯+ + + + + + +金屬晶體中原子的堆積金屬晶體中原子的堆積 原則原則金屬晶體中原子是金屬晶體中原子是傾向于緊密堆積傾向于緊密堆積的，的，空間利用率高。空間利用率高。

52、下面采用下面采用等直徑圓球等直徑圓球模型來討論金屬原子的堆積模型來討論金屬原子的堆積方式。方式。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9（1 1）最緊密堆積）最緊密堆積 第一層第一層A在一個層在一個層面中，面中，最緊密最緊密的堆積方的堆積方式，是一個球與周圍式，是一個球與周圍 6 個球相切，在原子周圍個球相切，在原子周圍形成形成 6 個凹位個凹位。123456Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 第二層第二層B最緊密的最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1，3，5 位位 ( 或?qū)?zhǔn)或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情

53、形是位，其情形是類似的類似的 )。123456AB，Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 第三層第三層這一層是這一層是關(guān)鍵關(guān)鍵，第三層不同的，第三層不同的最緊密堆積方式將會最緊密堆積方式將會導(dǎo)致晶體整體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)致晶體整體結(jié)構(gòu)的差異差異。 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。第一層的球。123456Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9六方密堆積的六方密堆積的前視圖前視圖ABABA 這樣這樣兩層兩層就形成一個就形成一個周期，如此反復(fù)，即周期，如此反復(fù)，即形成形成 ABAB 堆積方堆積方式，稱為式，稱為“六方密堆

54、六方密堆積積”（密排六方（密排六方，屬，屬簡單六方簡單六方），配位數(shù)配位數(shù)12。如。如Mg、Ti等。等。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 第三層的第三層的另一種另一種排排列方式，列方式，是將球心是將球心對準(zhǔn)第一層的對準(zhǔn)第一層的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB 兩層的位置兩層的位置，因此是因此是 C 層。層。123456Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 如此反復(fù)，某些金屬形如此反復(fù)，某些金屬形成了成了ABCABC三層一個三層一個周期的周期的立方密堆積（面立方密堆積（面心立方）心立方），配位數(shù)也是配位數(shù)也

55、是12 。如如Ca、Al、Cu等等。立方緊密堆積的前視圖立方緊密堆積的前視圖ABCAABCCopyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9BCA為什么這種為什么這種ABCABC形式形式的堆積是面心立方？的堆積是面心立方？Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9（2 2 ）某些金屬比較緊密的體心立方堆積）某些金屬比較緊密的體心立方堆積立方體立方體 8 個頂點(diǎn)上的球（互不相切）均與個頂點(diǎn)上的球（互不相切）均與體體心位置心位置上的球相切。這種方式的配位數(shù)是上的球相切。這種方式的配位數(shù)是 8 ，空間利用率為，空間利用率為68.02% 。如

56、。如K、Na、Fe等。等。 金屬鉀金屬鉀 K 的體心立方的體心立方堆積堆積 以上最緊密排列的以上最緊密排列的六方密堆積和立方密堆積六方密堆積和立方密堆積的空間利用率都是的空間利用率都是74.05%。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.6 混合鍵型晶體（過渡型晶體）混合鍵型晶體（過渡型晶體） 如果晶體內(nèi)同時存在著若干種不同的作用力，如果晶體內(nèi)同時存在著若干種不同的作用力，具有不同類晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，則稱為混合具有不同類晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，則稱為混合鍵型晶體。鍵型晶體。 例如，石墨中例如，石墨中C原子以原子以sp2雜化雜化，同層，同層C原子通過原子通過3

57、個個共價共價鍵鍵（原子原子晶體特點(diǎn)）晶體特點(diǎn)）彼此相連彼此相連，鍵角為鍵角為120 ，形成無數(shù)個正六邊形組成形成無數(shù)個正六邊形組成的平面，平面相互平行。的平面，平面相互平行。335pm142pm石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨的晶體結(jié)構(gòu)Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 每個每個C原子剩下的一個原子剩下的一個p電子共同形成電子共同形成大大鍵鍵。這些電子比較自由，可以在整個平面內(nèi)活動，這些電子比較自由，可以在整個平面內(nèi)活動，相當(dāng)于相當(dāng)于金屬金屬中的自由電子（金屬晶體特中的自由電子（金屬晶體特點(diǎn)）點(diǎn)） ，因此石墨導(dǎo)熱、導(dǎo)電性較好。，因此石墨導(dǎo)熱、導(dǎo)電性較好。Copyri

58、ght 1999, PRENTICE HALLChapter 9 石墨層與層之間距離較遠(yuǎn)，以石墨層與層之間距離較遠(yuǎn)，以分子分子力力相結(jié)相結(jié)合合（分子晶體特點(diǎn)）（分子晶體特點(diǎn)） ，因此石墨層與層之，因此石墨層與層之間的結(jié)合力間的結(jié)合力較弱較弱，各層較易滑動，因而可，各層較易滑動，因而可用于鉛筆芯和潤滑劑。用于鉛筆芯和潤滑劑。 因此石墨兼有因此石墨兼有原子晶體、金屬晶體和分子原子晶體、金屬晶體和分子晶體晶體的特征，是一種典型的混合鍵型晶體的特征，是一種典型的混合鍵型晶體。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9晶體結(jié)構(gòu)小結(jié)晶體結(jié)構(gòu)小結(jié) P603表表14.6Cop

59、yright 1999, PRENTICE HALLChapter 914.7 晶體缺陷及非整比化合物晶體缺陷及非整比化合物14.7.1 晶體缺陷晶體缺陷 如果晶體內(nèi)部每個粒子的排列如果晶體內(nèi)部每個粒子的排列完全符合完全符合其排列其排列規(guī)律，稱其為規(guī)律，稱其為理想晶體理想晶體。 但實(shí)際上這是不可能的，晶體形成時在但實(shí)際上這是不可能的，晶體形成時在內(nèi)部結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)上總會出現(xiàn)多多少構(gòu)上總會出現(xiàn)多多少少、這樣那樣的少、這樣那樣的偏差偏差，稱，稱為晶體缺陷。為晶體缺陷。 按照晶體缺陷的尺寸特征，可分為按照晶體缺陷的尺寸特征，可分為點(diǎn)缺陷、線點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。缺陷、面缺陷和體缺陷。Copyr

60、ight 1999, PRENTICE HALLChapter 9 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷偏移區(qū)域在偏移區(qū)域在三維三維的尺度都的尺度都很小很小， 基本現(xiàn)象：基本現(xiàn)象：間隙間隙置換置換空位空位 間隙原子間隙原子：組成晶體中的組成晶體中的空隙空隙處，無規(guī)則地處，無規(guī)則地被外來粒子所填充。被外來粒子所填充。 空位空位：晶體內(nèi)某些晶格結(jié)點(diǎn)位置：晶體內(nèi)某些晶格結(jié)點(diǎn)位置缺少缺少粒子。粒子。 置換置換：晶格結(jié)點(diǎn)上的某些粒子被少量的別的：晶格結(jié)點(diǎn)上的某些粒子被少量的別的離子離子取代取代。Copyright 1999, PRENTICE HALLChapter 9 線缺陷線缺陷偏移區(qū)域在偏移區(qū)域在二維二維的尺度很小，在的