晶体晶胞结构

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1、物质结构要点1、 核外电子排布式价电子排布式外围核外电子排布式 价电子定义:1、对于主族元素,最外层电子2 、第四周期,包括 3d与4s电子电子排布图Cr Cu向空间伸展方向只有1种向空间伸展方向有3种向空间伸展方向有5种球形纺锤形熟练记忆 Sc Fe2、 S能级只有一个原子轨道P能级有三个原子轨道d能级有五个原子轨道一个电子在空间就有一种运动状态例1 : N电子云在空间的伸展方向 有4种N 原子有5个原子轨道电子在空间的运动状态有 7种未成对电子有3个 结合核外电子排布式分析例2、基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为M,该能层具有的原子轨道数为 红、电子数为 业。3、 区的划分按构造原理

2、最后填入电子的能级符号如Cu最后填入3d与4s 故为ds区 Ti最后填入能级为3d故为d区4、 第一电离能:同周期从左到右电离能逐渐增大趋势( 反常情况:S2与P3半满或全满较稳定,比后面一个元素电离能较大)例3、比较C、N、O、F第一电离能的大小 F NOC例4、某元素的全部电离能(电子伏特)如下:11I 2I 3I 4I 5I 6I 7I 823.635.154.977.4113.9138.1739.1871.1回答下列各问:(1) I 6到I 7间,为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题? (2) I 4和I5间,电离能为什么有一个较大的差值 (3)此元素原子的电子层有 层。最外层电子

3、构型为 5、 电负性:同周期从左到右电负性逐渐增大(无反常) F O N C6、 对角线规则:某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似,被称为“对角线规则”如:锂及硼和硅的含氧酸酸性的强弱Si7、共价键:按原子轨道重叠形式分为:(T键和兀键(具有方向性和饱和性)和镁在空气中燃烧的产物,皱和铝的氢氧化物的酸碱性以单键1个键双键1个(T键和1个兀键三键1个b键和2个兀键8、等电子体:原子总数相等,价电子总数 相等具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN - C22-互为等电子体CO2 CS2 N2O SCN - CNO - N3- 互为等电子体从元素上下左右去找等电子体,左右找时及时加减电荷

4、,保证价电子相等。9、应用VSEPRI论判断下表中分子或离子的构型。化学式(T键电子对数中心原子含有 孤对电子对数VSEP做型分子立体构型杂化类型ABnSO3对于给出结构的分子或离子,根据中心原子成四个价键(8个电子),直接判断.(B原子六个电子)H hn 例6、 HN原子的杂化类型PO2- P 的杂化类型CH3CHO C原子的杂化类型Ni(CO)4 中心原子的杂化10、配合物配位键也是共价键,属于 键。例7、中心原子或离子配体配位原子或离子配位数Fe(CO)5Fe(SCN)3Zn(CN) 4-Al F6-规律:一般是电负性较大的原子吸引电子能力较强,电子对不易给出,不作为 配位原子11、分子

5、间作用力:一般分子间作用力一范德华力氢键例8、Na2B4O7.10H 2O晶体中存在的作用力 12、氢键存在:一个分子的 X-H中的H原子与另外的X原子相结合而成 (X表示N、。F)表小方法:A-H-B例9、写出氨水中氢键的种类N -H NN-H OO-H OO-H N 共 4 种H2O分子中氢键的数目-1个水分子形成4个氢键-1mol H 2O分子含氢键2NAHF分子中氢键的数目-1个HF分子形成2个氢键-1molHF 分子含氢键NA氢键对某些现象的解释I .解释分子熔沸点的大小II .解释物质溶解性的大小III .解释冰融化为水密度减小,体积增大:氢键的存在使处于中心的水分子与其他水分子呈

6、 四面体,空间利用率较低,溶化后空隙减小iv .解释邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛沸点的高低v .解释接近水的沸点的水蒸气的 Mr测定值比用化学式计算的值大一些:13、比较物质熔沸点的大小先考虑晶体类型。原子晶体离子晶体 分子晶体对于属于同种晶型,再具体分析离子晶体:(含有离子键-金属和NH 4+的出现),晶格能(电荷,半径)原子晶体:从共价键的键长分析分子晶体:优先考虑氢键的存在,存在氢键的分子相对熔沸点高对于不存在氢键的分子晶体,再从 Mr来比较。例 10、比较 Si、SiC、NacL、KcL、H2O、H2S、HCL 沸点高低14、无机含氧酸属于几元酸,看结构中所含一OH的数目,或者看与NaO

7、H生成盐的种类同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高(显正价)则正电性高,则含氧酸酸性强(该元素的化合价高与含氧酸的氧化性无直接联系)对于跟多含氧酸,中心元素不同,一OH的数目也不同,(HO)mROn,非羟基氧原子数目 越多,含氧酸酸性越强。+-NaCl型(一个晶胞中四个 Na四个Cl )CsCl型NhQ正负离子配位数均为8与钠离子等距离且最近的钠离子有6个、氯离子有8个CaF2 型CaF2晶体属立方面心点阵,F- 作简单立方堆积,Ca2 +数目比F 一少一半,所以填了一半的立方 体空隙,每一个Ca2+由八个F- 配位,而每个F-有4个Ca2 +配 位ZnS型TiO2型)(金红石AB2型晶体中,

8、最常见的重要结构是四方金红石(TiO2)结构。在此结构中 Ti4+处在略有变形的氧八面体中,即氧离子作假六方堆积,Ti4+填在它的准八面体空隙中子晶体的一般宏观性质较低的熔沸点较小的硬度固态或熔融状态下都不导电构成分子晶体的粒子是分子,粒子间的相互作用是分子间作用力或氢键:、.晶体分子结构特征(1 )只有范德华力,无分子间氢键-分子密堆积(每个分子周围有12个紧邻的分子,如:C60、干冰、12、。2)-晶胞结构都属于面心立方各类型离子晶体晶胞的比较晶胞结构配位数NaMZnS型每个晶 胞含有 离子数距离最近 且相等的 相反离子Zn2+: 4S2-: 4ZnS、 AgL BeOKBr AgCL M

9、gO、CaS. BaSeZn2+:4S2 4CsCL CsBr Csk TICI碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。(2 )有分子间氢键不具有分子密堆积特征(如: HF、冰、NH3)(与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个)原子晶体金刚石晶胞晶体中每个C原子和4个C原子形成4个共价键,成为正四面体结构,C原子与碳碳键个数比为 1: 2,最小环由6个C原子组成,每个C原子被12个最小环所共用;平均每个最小环含有 1/2个C 原子。每个C原子被4个碳碳键所共用;每个碳碳键含有2个C原子,平均每个碳碳键含有 1/2个C原子。故平均每个最小环含有1个碳碳键金刚石是立体网状结构,每个碳原子形成 4个共

10、价键,任意抽出2个共价 键,每两个单键归两个六元环所有,而不是只归一个六元环所有(如图所 示,红色的两个碳碳单键,可以构成蓝色和紫红色的两个六元环)。每个碳原 子连出4个共价键,任意抽出2个共价键能决定两个6元环,4个共价键总共 能抽出6组。所以6组碳碳键实际上可以构成12个六元环,所以一个碳归十 二个六元环共用6 X 1/12 = 1/2碳原子晶体中的最小环为十二元环,其中有 6个Si原子和6个O原子,含有12个Si-O键;每个Si原子被12个十二元环共有,每个 O原子被6个十二元环共有,每个 Si-O键被6个十二元环共有;2015年全国理综能力测试卷中第 37题是物质结构与性质选考题,其中

11、有一个小题的内容是:在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接()个六元环,六元环中最多有()个C原子在同一平面从不同观察和分析角度的观察金刚石的晶体结构模型,可以对上述问题的第1问做如下两种盘判断:(1)晶体中每个C原子和它周围的4个C原子以共价键相连,金刚石晶体结构的观察分析形成 空间正四面体结构,晶体中每个碳原子都和其他碳原子构成空间正六边形的碳环。由于每个C原子和它周围的4个C原子连接,因此它必然同处于 4个六元环上,而与之相连的 4个C原子的每一个 又和另外3个C原子相连。因而,它必然又在另外 3个碳原子所在的环上。所以这个碳原子连接3X4=12个六元环。(2)晶

12、体中每个碳原子以四个碳碳单键分别其他碳原子连接,这个碳原子上的每两个碳碳单键 可以分属于两个六元环(右图中用红色描出的环)。每个碳原子的四个碳碳单键,每两个键组合成 环,依据组合排列规律,可以知道有C42种(即6种)组合,因此,每个碳原子可以处于2XC42=12个六元环。金属晶体面心立方:在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有,在面心的为2个晶胞共有。微粒数为:8X1/8 + 6 X 1/2 = 4解析:4R=、2 a囹 心则晶胞立方体的体积为炉M2亚R ) 每个面心立方晶胞中实际含有4个金属原子4个金属原子的体积为4乂彳兀花,因此品胞中原f空间占有率为4Xjir3一rJ . X10Q%=74. 0

13、5%(2&R 产晶体密度=m 晶胞/v晶胞m 晶胞=摩尔质量除以阿伏伽德罗常数乘以晶胞中所含的原子或离子数体心立方晶胞六方市堆积晶胞四点间的夹角均为 60%胞=h在铁型堆积中取出六方晶胞,平行六面体的底是平行四边形,各边长a=2r,则平行四边形的面积,S = sin 600平行六面体的高:力=2x边长为a的四面体高,V6 2 后=2 x a a33嘘胞=Sx h% =2乂?晶胞中有2个球),/%x!00% = 74+05%/ 品胞1条边被两个顶点C60的形状类似于足球,1个顶点引出3条边(其中1个是双键,另2个是单键), 共用,因此1个C60有60个顶点和90个边。假设1mol C60 有x mol碳碳双键(C=C ) , y mol碳碳单键(C-C )从每个顶点来看,y=2x从边的数量来看,x+y=90解得 x=30,y=60因此1mol C60 有60moi碳碳单键(C-C ) ,30mol

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