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1、第第8章章 晶体结构晶体结构 n固体固体 solidsn无定形体无定形体: 玻璃、沥青、石蜡玻璃、沥青、石蜡n 8.1 晶体的特征晶体的特征n 8.2 晶体的基本类型及其结构晶体的基本类型及其结构n 8.3 离子的极化离子的极化 8.1 晶体的特征晶体的特征n一、宏观特征一、宏观特征n （一）（一）规则外形规则外形（指天然或从溶液中生长的（指天然或从溶液中生长的晶体，未经人工加工）；晶体，未经人工加工）；n （二）（二）固定熔点固定熔点；n （三）（三）各向异性各向异性：导热、导电、膨胀系数、：导热、导电、膨胀系数、折射率等物理性质。折射率等物理性质。n 作为对比：作为对比：无定形体无定形体（
2、玻璃、沥青、石蜡等）（玻璃、沥青、石蜡等）冷却凝固时冷却凝固时无规则外形无规则外形、无固定熔点无固定熔点、物理性、物理性质是质是各向同性各向同性。8.1 晶体的特征晶体的特征(续续)n二、结构特征二、结构特征（微观微观）n晶体夹角守恒定律晶体夹角守恒定律： 一个确定的晶体一个确定的晶体的的表面夹角表面夹角（ ， ， ，简称晶角），简称晶角）保持不变保持不变，不管其形成条件，不管其形成条件和宏观外形是否有缺陷。和宏观外形是否有缺陷。n 晶胞参数晶胞参数(点阵常数点阵常数): (教材教材p.208图图9-1) 3个边长个边长（a， b， c) 3个晶面夹角个晶面夹角（ ， ， ) : b 、c 边
3、边夹角；夹角； : a、c 边边夹角；夹角； : a、b 边边夹角夹角三、三、晶体晶体7个晶系个晶系和和14种晶格种晶格（点阵）（点阵）n按晶体按晶体对称性对称性划分，把晶体分为划分，把晶体分为7个晶系个晶系，每个晶系又分为若干种，每个晶系又分为若干种晶格，共晶格，共14种晶格种晶格。 教材教材P.209, 表表9.1 (补充补充“晶格晶格”一栏一栏)：n 晶系晶系 晶格晶格 （ Bravias点阵点阵， 教材教材p.210 图图9-4）n 立方立方 3 （简单，体心，面心立方简单，体心，面心立方）n 四方四方 2 （四方，四方体心）（四方，四方体心）n 正交正交 4 （正交（正交 ，正交体心
4、，正交底心，正交面心），正交体心，正交底心，正交面心）n 单斜单斜 2 （单斜（单斜 ，单斜底心），单斜底心）n 三斜三斜 1n 六方六方 1n 三方三方 1小计：小计： 7 14 （金属晶体金属晶体分属分属立方、六方立方、六方2个晶系个晶系，共，共 4种晶格种晶格：简单，体心，面心立方，简单，体心，面心立方，六方六方） 7个晶系个晶系和和14种晶格种晶格（点阵）（点阵）n立方立方n四方四方n正交正交n六方六方 三方三方 (右右)n单斜单斜n三斜三斜 7个晶系个晶系 简单立方简单立方 四方四方 正交正交 三方三方 7个晶系个晶系(续续) 单斜单斜 三斜三斜 六方六方四、晶体的内部结构四、晶体的
5、内部结构n（一）（一）晶格晶格（Crystal lattice）（几何概念）（几何概念）n 指组成晶体的指组成晶体的质点质点（原子、分子、离子、原子团（原子、分子、离子、原子团等）在等）在空间空间作作有规则的有规则的周期性排列周期性排列所组成的所组成的格子格子。n 共共14种晶格种晶格（见上），分属于（见上），分属于7个晶系。个晶系。n（二）（二）晶胞晶胞（Cell） n 能表达晶体结构的能表达晶体结构的最小重复单位最小重复单位。n 换言之：换言之：胞晶胞晶在在三维三维空间空间有规则地重复排列有规则地重复排列组成了组成了晶晶体体。n （三）（三）结点结点n 即即晶格结构晶格结构中中固定的点固定
6、的点。五、晶体结构的实验测定五、晶体结构的实验测定: X-射线衍射分析射线衍射分析 (原理见原理见: 教材教材p.211)Sir William (Henry) Bragg1915 Nobel Prize in Physics晶体晶体XRD衍射衍射测定示意图测定示意图从从DNA晶体晶体的的XRD衍射条纹衍射条纹推断出推断出DNA的的双螺旋结构双螺旋结构 (1950年代初年代初)8.2 晶体的基本类型及其结构晶体的基本类型及其结构n 按按占据晶格结点占据晶格结点在在质点种类质点种类及及质点互相间作用力质点互相间作用力划分划分为为4类类。n晶格类型晶格类型 例例 占据占据结点结点的质点的质点 质点
7、间作用力质点间作用力 金属晶体金属晶体 Na, Fe 金属原子、阳离子金属原子、阳离子 金属键金属键 （不含自由电子）（不含自由电子） 离子晶体离子晶体 NaCl, CaF2 阴离子、阳离子阴离子、阳离子 离子键离子键 原子晶体原子晶体 金刚石金刚石, Si, SiC 原子原子 共价键共价键 分子晶体分子晶体 N2, H2O, CO2 分子分子 范德华力范德华力(可能有氢键可能有氢键)一、金属晶体一、金属晶体 表表9-1 金属晶体的金属晶体的4种晶格种晶格（教材教材p.213 - 215）金属原子堆积方式金属原子堆积方式 晶格类型晶格类型 C.N. （配位数）（配位数）空间空间利用率利用率/
8、% 实例实例（教材教材p.215 表表9-2）简单立方堆积简单立方堆积（scp）A.A 简单立方简单立方（个别（个别 ）652 -Po 钋钋 （极少（极少 ）体心立方堆积体心立方堆积（bcp）AB.AB体心立方体心立方 （少）（少）868 Li, Na, K, Rb, Cs, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe 面心立方密堆积面心立方密堆积（fcp）ABC.ABC面心立方面心立方（50多种多种金属）金属）1274 Ca, Sr, Ba, Pt, Pd, Cu, Ag 六方密堆积六方密堆积（hcp）AB.AB六方六方 （多）（多）1274Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd 一、
9、金属晶体（续）一、金属晶体（续）n（一）堆积方式（一）堆积方式n 简单立方堆积：简单立方堆积： A.An 体心立方堆积体心立方堆积: AB.AB (正方形正方形)n 面心立方密堆积面心立方密堆积: ABC.ABCn 六方密堆积：六方密堆积： AB.AB A层六角形，层六角形， B层三角形，层三角形， 不同于不同于体心立方堆积体心立方堆积中的中的正方形正方形。 简单立方堆积简单立方堆积 体心立方堆积体心立方堆积 A.A AB.AB (正方形正方形)面心立方密堆积面心立方密堆积(fcp) ABC-ABC排列堆积排列堆积六方密堆积：六方密堆积： AB-AB 排列堆积排列堆积A层六角形，层六角形，B层
10、三角形，层三角形，不同于不同于体心立方堆积中的正方形体心立方堆积中的正方形（教材（教材p. 213, 图图9-10）。A层与层与B层之间存在两种类型的空隙，即四面体空隙及八面体空隙。层之间存在两种类型的空隙，即四面体空隙及八面体空隙。简单立方（左）简单立方（左）和和体心立方（右）体心立方（右）解剖图解剖图面心立方解剖图面心立方解剖图水果排列水果排列AB-AB（二）空间利用率计算（二）空间利用率计算 例例1：求求面心立方晶胞面心立方晶胞的空间利用率的空间利用率n解解：晶胞边长为：晶胞边长为d，原子半径，原子半径为为r.n据勾股定理：据勾股定理： d 2 + d 2 = (4r)2 d = 2.8
11、3 r 每个每个面心立方晶胞含原子数目面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6 = 4 8个顶点各个顶点各1个原子，为个原子，为8个晶胞个晶胞共享共享； 6个面心，各个面心，各1个原子，为个原子，为2个晶个晶胞共享胞共享. % = (4 4/3 r 3) / d 3 = (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 = 74（二）空间利用率计算（续）（二）空间利用率计算（续）n 例例2：体心立方晶胞体心立方晶胞中金属原子的中金属原子的空间利用率空间利用率计算计算 (教材教材p.213, 图图9-10)n空间利用率空间利用率 = 晶胞晶胞含有原子的体积含有原子的体积 / 晶胞体
12、积晶胞体积 100% n（1）计算）计算每个晶胞含有几个原子每个晶胞含有几个原子: 1 + 8 1/8 = 2n体心体心立方晶胞立方晶胞： 中心中心有有1个原子，个原子， 8个顶点个顶点各各1个原子，每个原子被个原子，每个原子被8个个 晶胞共享晶胞共享。（二）空间利用率计算（续）（二）空间利用率计算（续）n（2）原子半径）原子半径r 与晶胞边长与晶胞边长a 的关系：的关系：n 勾股定理勾股定理： 2a 2 + a 2 = (4r) 2n 底面对角线平方底面对角线平方 垂直边长平方垂直边长平方 斜边平方斜边平方n 得：得： （二）空间利用率计算（续）（二）空间利用率计算（续）n（3）空间利用率空
13、间利用率 = 晶胞晶胞含有原子的体积含有原子的体积 / 晶胞体积晶胞体积 100% =（三）金属晶体特点（三）金属晶体特点n多数采多数采面心立方面心立方或或六方密堆积六方密堆积，配位，配位数高（数高（12）、熔、沸点高。）、熔、沸点高。n少数例外：少数例外：Na、K、Hg。二、离子晶体二、离子晶体n（一）离子晶体的基本特征（一）离子晶体的基本特征n1. 占据晶格结点的占据晶格结点的质点质点：正、负离子；：正、负离子；n 质点间互相质点间互相作用力作用力：静电引力（离子键）：静电引力（离子键）n 2. 整个晶体的无限分子整个晶体的无限分子：n NaCl、CaF2 、 KNO3为最简式。为最简式。
14、n 3. 晶格能晶格能U，熔、沸点，熔、沸点 U NAA Z +Z e 2 (1 1/n) / 4 0r0 U Z +Z r0 （掌握玻恩（掌握玻恩-哈伯计算）哈伯计算） n4. 熔融熔融或或溶于水导电溶于水导电。（二）（二） 5种最常见类型种最常见类型离子晶体离子晶体的空间结的空间结构特征构特征 (教材教材p. 218图图9-15)类型类型负离子负离子晶格晶格正离子正离子占据空隙占据空隙C.N.每个晶胞每个晶胞含有含有CsCl简单立方简单立方 八面体八面体（也是简单立（也是简单立方方晶格晶格） Cs+ 8Cl- 88:8Cs+:Cl-= 1:1NaCl面心立方面心立方八面体八面体（也是面心（
15、也是面心立方晶格）立方晶格） 6:6Na+:Cl-= 4:4立方立方ZnS（闪锌矿）（闪锌矿） 面心立方面心立方1/2的四面体空的四面体空隙隙 （也是面心也是面心立方晶格）立方晶格） 4:4Zn2+:S2-= 4:4（二）（二） 5种最常见类型离子晶体的空间结种最常见类型离子晶体的空间结构特征构特征(续续) (教材教材p. 218图图9-15)类型类型负离子负离子晶格晶格正离子正离子占据空隙占据空隙C.N.每个晶胞每个晶胞含有含有CaF2萤石萤石简单立方简单立方 的立方体的立方体空隙空隙（Ca2+呈面心呈面心立方晶格）立方晶格） Ca2+ 8 F- 4 (8 : 4)Ca2+: F-= 4 :
16、 8TiO2金红石金红石四方体心四方体心八面体八面体（ Ti4+呈压缩的呈压缩的体心立方晶体心立方晶格）格） Ti4+ 6O2- 3 Ti4+: O2-= 2 : 45种最常见类型离子晶体种最常见类型离子晶体（教材（教材p.218,图图9-15）NaCl型型：Cl-面心立方晶格面心立方晶格, Na+占据占据八面体空隙八面体空隙CsCl型型： Cl-简单立方晶格简单立方晶格, Na+占据占据八面体空八面体空隙隙5种最常见类型离子晶体（续）种最常见类型离子晶体（续）nZnS型：型： CaF2型：型：S2- 面心立方晶格面心立方晶格, Zn2+占据占据1/2的四面体空隙的四面体空隙 F- 简单立方晶
17、格简单立方晶格, Ca2+占据占据1/2的立方体空的立方体空隙隙5种最常见类型离子晶体（续）种最常见类型离子晶体（续）nTiO2型：型： O2- 近似六方密堆积排列晶格近似六方密堆积排列晶格（假六方密堆积）（假六方密堆积）, Ti4+占据占据1/2八面体空隙八面体空隙。 （O2- 蓝色，蓝色，C.N. = 3; Ti4+ 浅浅灰色，灰色，C.N. = 6）(三三)半径比规则半径比规则n离子晶体离子晶体为什么会有为什么会有 C.N.不同的空间构型不同的空间构型？n这主要这主要由由正、负离子的半径比正、负离子的半径比（r+/r -）决定决定。nr+/r - , 则则C.N.； r+/r - , 则
18、则 C.N. n例：例：NaCl（面心立方）晶体（面心立方）晶体 (教材教材p.219图图9-16)n令令 r - = 1，则，则n据勾股定理：据勾股定理： ，n得：得：(三三)半径比规则（续）半径比规则（续）n即即 r+ / r - = 0.414 / 1= 0.414 时：时：n 正、负离子正、负离子互相接触互相接触n 负离子负离子两两接触两两接触1. 若若 r+ / r - = 0.414 - 0.732 , 6 : 6 配位配位 (NaCl型面心立方型面心立方)2. 若若r+ / r - 0.732, 正离子周围可以接触上更多的负离子，使配位数转为正离子周围可以接触上更多的负离子，使配
19、位数转为8：8 (CsCl型简单立方型简单立方) (右下右下)。(三三)半径比规则半径比规则说明：说明：n 1.“半径比规则半径比规则”把把离子离子视为视为刚性球刚性球，适用于离子性，适用于离子性很强的化合物，如很强的化合物，如NaCl、CsCl等。否则，误差大。等。否则，误差大。n 例例：AgI(c) r + / r - = 0.583. n 按半径比规则预言为按半径比规则预言为NaCl型，实际为立方型，实际为立方ZnS型。型。n 原因原因：Ag+与与I-强烈互相极化强烈互相极化，键共价性键共价性，晶型转晶型转为立方为立方ZnS（C.N.变小，为变小，为4：4，而不是，而不是NaCl中的中的
20、6：6）n 2.经验规则，例外不少。经验规则，例外不少。n 例：例：RbCl(c)，n 预言预言CsCl型，实为型，实为NaCl型。型。半径比规则半径比规则说明说明:n 3. 半径比半径比值值位于位于“边界边界”位置附近时，相应化位置附近时，相应化合物有合物有2种构型。种构型。n例例:GeO2 r + / r - = 53 pm / 132 pm = 0.40. 立方立方ZnS NaCl 两种两种晶体空间晶体空间构型均存在构型均存在.n 4.离子晶体空间构型除了与离子晶体空间构型除了与r + / r -有关外，还有关外，还与离子的与离子的电子构型、离子互相极化作用电子构型、离子互相极化作用（如
21、（如AgI）以至）以至外部条件（如温度）外部条件（如温度）等有关。等有关。n 例例1 R.T. CsCl 属于属于CsCl类型；类型；n 高温高温 CsCl 转化转化NaCl型。型。三、分子晶体三、分子晶体n （一）占据晶体结点（一）占据晶体结点质点质点：分子分子n （二）各（二）各质点间作用力质点间作用力：范德华力范德华力（有的还有氢键，如（有的还有氢键，如H2O(s) )n CH4晶体晶体 (右图右图).n （三）因范德华力和氢键作用比共（三）因范德华力和氢键作用比共价键能小，分子晶体价键能小，分子晶体熔点低、硬度小，熔点低、硬度小，不导电，是绝缘体。不导电，是绝缘体。n （四）有（四）有
22、小分子小分子存在存在n 实例：实例： H2、O2、 X2 H2O、HX、CO2 n 多数有机物晶体、蛋白质晶体、核多数有机物晶体、蛋白质晶体、核酸晶体酸晶体是分子晶体。是分子晶体。C60结构模型（左）结构模型（左）,其其晶体是分子晶体晶体是分子晶体;C纳米管纳米管晶体结构图（右）晶体结构图（右）C60结构模型结构模型（左）（左）和和C60，C70 的正己烷溶液（右）的正己烷溶液（右）四、原子晶体（共价晶体）四、原子晶体（共价晶体）n （一）占据晶格结点的（一）占据晶格结点的质点质点：原子原子n （二）（二）质点间互相作用力质点间互相作用力：共价健共价健n 熔沸点高，硬度大，延展性差熔沸点高，硬
23、度大，延展性差。n （三）（三）整个晶体为一大分子整个晶体为一大分子n （四）（四）空间利用率低空间利用率低（共价健有方向性、（共价健有方向性、饱和性）饱和性）n 金刚石金刚石（C的的C.N.= 4），空间利用率仅），空间利用率仅34%.n C 用用sp 3杂化，与另杂化，与另4个个C形成共价单键，形成共价单键，键能键能达达400 kJmol-1 （教材教材p.222图图9-20）n其他例子：其他例子：GaN，InGaN（半导体），金（半导体），金刚砂（刚砂（SiC），石英（），石英（SiO2）金刚石金刚石GaN(或或InGaN)半导体发光二极管半导体发光二极管新一代照明光源新一代照明光源 G
24、aN (InGaN) Based Light-emitting Diodes , LEDs) 1 W GaN LED手电筒手电筒半导体半导体LED应用应用半导体发光二极管半导体发光二极管(LED)的优点的优点n半导体发光二极管半导体发光二极管(semiconductive light-emitting diode, LED)，即是在半导体即是在半导体p - n结或与其类似的结构加正向电流时以高效率发结或与其类似的结构加正向电流时以高效率发出可见光、近红外光或近紫外光的器件。出可见光、近红外光或近紫外光的器件。nLED的优点的优点:n耗能少耗能少 (比同光效的白炽灯少比同光效的白炽灯少80%,比
25、荧光灯少比荧光灯少50%)n低电压低电压 (DC 3 12 V) ，安全，安全n体积小体积小n响应时间快响应时间快(纳秒级纳秒级) (白炽灯和荧光灯为毫秒级白炽灯和荧光灯为毫秒级)n抗震抗震n对环境友好对环境友好(不含不含Hg等有害物质等有害物质) 新一代照明技术新一代照明技术荧光转换型荧光转换型荧光转换型荧光转换型LEDLED发光原理发光原理发光原理发光原理 (phosphor-converted LED)(phosphor-converted LED)蓝色蓝色GaN LED芯片芯片 + 黄色荧光粉黄色荧光粉 白光白光Blue GaN LED chip + Yellow Phosphor W
26、hite light半导体半导体LED芯片发展历程芯片发展历程 III V 族半导体族半导体 1994 日亚日亚 30-100 lm/W惠普惠普 10 lm/W 1962 红光红光 0.1/ lm/W发发发发光光光光效效效效率率率率GaAsPGaP:ZnOGaP:NGaAsP:NAlGaAs/GaAsAlInGaP/GaAsAlInGaP/GaPInGaN1970198019902000沙子沙子(SiO2原子晶体）原子晶体）和和玻璃（无定形体）玻璃（无定形体）五、混合型晶体五、混合型晶体 (过渡型晶体过渡型晶体)n例例1：石墨：石墨（graphite）n n C 单质单质 n 石墨石墨晶体：层
27、状结构晶体：层状结构 （教材教材p.224图图9-22）n 每每层内层内：每个：每个C作作sp 2杂化，与另杂化，与另3个个C以以共价键共价键结合，并有离域结合，并有离域 键（整层键（整层上、下）上、下）n 层与层之间层与层之间：以：以范德华力范德华力结合结合 过过渡型晶体渡型晶体n导电率：沿层的方向高、垂直于层的导电率：沿层的方向高、垂直于层的方向低。方向低。n可作润滑剂。可作润滑剂。石墨（上）石墨（上）和和金刚石（下，原子晶体）晶体结构金刚石（下，原子晶体）晶体结构五、混合型晶体五、混合型晶体(过渡型晶体过渡型晶体) (续续)n 例例2： 石棉石棉n Ca2SiO4为主要成分为主要成分nC
28、a2+-SiO42-静电引力（静电引力（离子键离子键），），nSiO42-四面体，四面体，Si-O共价健共价健。n 离子晶体离子晶体与与原子晶体原子晶体之间的之间的过渡型晶过渡型晶体体。8.3 离子的极化离子的极化n把把“分分子子间间力力”（范范德德华华力力）概概念念推推广广到到离子离子-离子离子之间：之间：n阳离子阳离子 - 阴离子阴离子: 静电引力静电引力 + 范德华力范德华力一、离子极化作用一、离子极化作用n离子极化作用离子极化作用（教材教材P.220图图9-18）n 离子极化力离子极化力 （Polarizing 主动主动）n 离子变形性离子变形性 （ Polarizability, P
29、olarized 被动被动)n 在异号离子电场作用下在异号离子电场作用下，离子的电子云发生变形，离子的电子云发生变形，正、负电荷重心分离，产生正、负电荷重心分离，产生“诱导偶极诱导偶极”，这个过程，这个过程称为称为“离子极化离子极化”。n 阳离子、阴离子既有阳离子、阴离子既有极化力极化力，又有，又有变形性变形性。n 通常通常阳离子阳离子半径小，电场强，半径小，电场强，“极化力极化力”显著。显著。n 阴离子阴离子半径大，电子云易变形，半径大，电子云易变形，“变形性变形性”显著。显著。一、离子极化作用（续）一、离子极化作用（续）（一）影响离子极化的因素（一）影响离子极化的因素1. 离子电荷离子电荷
30、Z；2. 离子半径离子半径r；3. 离子的电子构型。离子的电子构型。n离子极化力离子极化力:用用“离子势离子势” 或或“有效有效离子势离子势” * 衡衡量，量，n （ *），极化力，极化力 n = Z / r 2 （主要用于（主要用于s 区，区，p 区）区）n * = Z* / r 2 （主要用于（主要用于d 区、区、ds 区）区） 式中式中Z 为离子电荷（绝对值），为离子电荷（绝对值）， Z*为为有效核有效核电荷，电荷， r 为离子半径（为离子半径（pm），常用），常用 L.Pauling半径。半径。一、离子极化作用（续）一、离子极化作用（续）n = Z/ r 2 n可见左可见左右，右，Z
31、， r ， 阳离了极化力阳离了极化力. 过渡金属元素过渡金属元素:考虑外层电子构型影响，考虑外层电子构型影响，“有效离子势有效离子势” *衡量极化力更好衡量极化力更好: * = Z * / r 2n式中，式中，Z*为有效核电荷。为有效核电荷。一、离子极化作用（续）一、离子极化作用（续）n离子电荷相同，半径相近时，电子构型对极化力的影响：离子电荷相同，半径相近时，电子构型对极化力的影响： 极化力：极化力： n18e , (18+2)e , 2e (9 17) e 8 e n原因：原因：d 电子云电子云“发散发散”，对核电荷屏蔽不完全，使，对核电荷屏蔽不完全，使 Z *， 对异号离子极化作用对异号
32、离子极化作用。n考虑考虑d 区，区，ds区离子极化力时，用区离子极化力时，用 *更恰当。更恰当。Cu+, Ag+, Au+ Li+Na+Zn2+,Cd2+, Hg2+ Sn2+,Pb2+ Be2+Mn2+,Fe2+,Co2+ Ca2+Bi3+ Ni2+,Cr3+ Al3+ （二）（二）影响离子影响离子变形性变形性因素因素n 3个因素个因素: 离子电荷、离子半径、外层电子构型。离子电荷、离子半径、外层电子构型。n 用用极化率极化率 表示表示变形性变形性， ，变形性，变形性 1. 阴离子阴离子n（1）简单阴离子：）简单阴离子：n 外层电子构型相同：半径外层电子构型相同：半径，负电荷，负电荷，则，则
33、 ，变形性，变形性。例例1FCl Br Irp/pm136181195216 1.164.075.317.90变形性变形性小小 大大例例2FO2- rp/pm 130 140 1.16 Mg2+ Al3+n Z 1 2 3n 变形性变形性 大大 小小n（2）外层电子构型相同，外层电子构型相同，Z 相同，则相同，则r ，变形性，变形性 n Na+ K+ Rb+ Cs+ n Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ca2+n rp/pm 97 99n 电子构型电子构型 18e 8en 例例2 Ag+ K+n rp/pm 126 133n 电子构型电子构型 18e 8e 离子变形性离子变形性小结小结1. 最易
34、变形最易变形的是的是体积大的简单阴离子体积大的简单阴离子，如，如I-，S2-，以及，以及不规则外壳不规则外壳8e, (18 + 2)e和和( 9 - 17)e，而又低电荷的阳离子，而又低电荷的阳离子，如，如Ag+、Hg2+、Cu+、Cd2+、Pb2+、Sn2+。2. 最不易变形的是半径小，电荷高，最不易变形的是半径小，电荷高，8e或或2e构型的阳离子构型的阳离子，如，如Al3+、Be2+。二、附加二、附加极化作用极化作用(互相极化作用互相极化作用)n 例例1： n AgF白白, 可溶可溶; AgCl白白, 不溶不溶 ; AgBr浅黄白浅黄白, 不溶不溶 ; AgI浅黄浅黄, 不溶。不溶。 H2
35、O 极性分子，极性分子，“相似相溶相似相溶”.n 正、负离子互极化作用正、负离子互极化作用 键共价性键共价性 颜色加深。颜色加深。二、附加极化作用二、附加极化作用(续续) 例例2 ZnI2 CdI2 HgI2 颜色颜色 无无 黄黄绿绿 红（红（ 型）型） 298 K 水溶度水溶度(g/100g H2O) 9.62 43.2 难溶难溶 二、附加极化作用二、附加极化作用(续续)例例3. 对晶体构型影响对晶体构型影响 化合物化合物AgClAgBrAgI半径比半径比r+ / r - 0.6960.6460.583按半径比规则预言按半径比规则预言 NaClNaClNaCl实际晶体构型实际晶体构型 NaC
36、lNaCl立方立方ZnS实际实际C.N. 6:66:64:4三、离子极化理论优、缺点三、离子极化理论优、缺点n 首先把首先把一切化学结合视为正、负离子一切化学结合视为正、负离子的结合的结合，然后从离子的，然后从离子的电荷、半径、电电荷、半径、电子构型子构型出发，判断出正、负离子互相作出发，判断出正、负离子互相作用情况，并借此说明有关化合物的用情况，并借此说明有关化合物的化学化学键型、晶体类型、水溶度、颜色、水解键型、晶体类型、水溶度、颜色、水解能力、酸碱性的变化能力、酸碱性的变化等等, 是离子键理论的是离子键理论的重要补充重要补充。n 但离子化合物仅是化合物的一部分，但离子化合物仅是化合物的一
37、部分，故故“离子极化学说离子极化学说”局限性较大。局限性较大。 本本 章章 小小 结结晶体划分为晶体划分为7个晶系、个晶系、14种晶格种晶格（点阵）。（点阵）。n一一. 金属晶体金属晶体n1堆积方式堆积方式n 简单立方简单立方 AAn 体心立方体心立方 ABAB（A正方形，正方形，B 1个原子）个原子）n 面心立方面心立方 ABCABCn 六方密堆六方密堆 ABAB（A六角形，六角形，B三角形三角形）n （但不同于（但不同于体心立方堆积的正方形体心立方堆积的正方形）n2空间利用率计算空间利用率计算本本 章章 小小 结结 (续续)n二二. 离子晶体离子晶体n 1常见类型常见类型：n CsCl、N
38、aCl、立方、立方ZnS、荧石、荧石CaF2、金、金红石红石TiO2型型。n 要求掌握要求掌握 NaCl、CsCl 型。型。 本本 章章 小小 结结 (续续) 2半径比规则：半径比规则：（经验规则）（经验规则）nr+ / r- 0.732 CsCl 简单立方简单立方型晶体型晶体 （C.N. 8:8）n例外例外：离子互相极化离子互相极化 键共价性键共价性 AgI(c) r + / r - = 0.583 预言预言：NaCl型型 实际实际：立方立方ZnS型型 （C.N. ）本本 章章 小小 结结 (续续)n三分子晶体三分子晶体n H2O, CO2, N2, O2, F2n四原子晶体四原子晶体：n
39、金刚石（金刚石（C）、硅晶体、金刚砂）、硅晶体、金刚砂(SiC)、石英、石英(SiO2)n五过渡型晶体五过渡型晶体n 石墨（石墨（C）n 石棉（石棉（Ca2SiO4主要成分）主要成分）本本 章章 小小 结结 (续续)n六六. 离子极化理论离子极化理论 离子离子极化力极化力 和离子和离子变形性变形性影响因素及影响因素及对对化合物性质化合物性质（化学键型、晶体类型、水（化学键型、晶体类型、水溶度、颜色、水解能力、酸碱性）溶度、颜色、水解能力、酸碱性）的影的影响响。第第8章作业章作业n教材教材p.225 228：n3, 9, 14, 16, 19, 20, 21n思考（不写书面作业）：思考（不写书面作业）：n7, 15, 17, 22, 23
