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1、3.1 晶体结构和类型晶体结构和类型3.2 金属晶体金属晶体3.3 离子晶体离子晶体3.4 分子晶体分子晶体3.5 层状晶体层状晶体第三章第三章 固体结构固体结构晶体结构和类型晶体结构和类型石英石英(Quartz, SiO2), 玻璃玻璃(glass, SiO2) 1. 1. 晶体结构的特征与晶格理论晶体结构的特征与晶格理论 晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。期性地重复排列构成的固体。期性地重复排列构成的固体。期性地重复排列构成的固体。
2、特征：特征：特征：特征：(1) (1) (1) (1) 晶体具有规则的多面体外形；晶体具有规则的多面体外形；晶体具有规则的多面体外形；晶体具有规则的多面体外形； (2) (2) (2) (2) 晶体呈各向异性；晶体呈各向异性；晶体呈各向异性；晶体呈各向异性； (3) (3) (3) (3) 晶体具有固定的熔点。晶体具有固定的熔点。晶体具有固定的熔点。晶体具有固定的熔点。晶体概念的发展晶体概念的发展 英英英英文文文文crystal crystal ( (晶晶晶晶体体体体) ) 起起起起源源源源于于于于希希希希腊腊腊腊文文文文“ “KrystallosKrystallos” ” 原原原原意意意意是
3、是是是“ “洁洁洁洁净净净净的的的的水水水水” ”。在在在在中中中中世世世世纪纪纪纪，人人人人们们们们研研研研究究究究了了了了许许许许多多多多矿矿矿矿物物物物晶晶晶晶体体体体后后后后形形形形成成成成一一一一个个个个初初初初步步步步的的的的概概概概念念念念：晶晶晶晶体体体体是是是是具具具具有有有有多多多多面面面面体外形的固体。体外形的固体。体外形的固体。体外形的固体。 随随随随着着着着人人人人们们们们对对对对晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构的的的的理理理理解解解解，晶晶晶晶体体体体的的的的概概概概念念念念得得得得到到到到不不不不断断断断的的的的深深深深化化化化和和和和完完完完善善善善。18121
4、812年年年年R. R. J. J. HauyHauy发发发发现现现现，把把把把方方方方解解解解石石石石晶晶晶晶体体体体打打打打碎碎碎碎，能能能能形形形形成成成成无无无无数数数数立立立立方方方方体体体体外外外外形形形形的的的的小小小小晶晶晶晶体体体体，提提提提出出出出了了了了构构构构造造造造理理理理论论论论：晶晶晶晶体体体体是是是是由由由由具具具具有有有有多多多多面面面面体体体体外外外外形形形形的的的的“ “分分分分子子子子” ”构成的。构成的。构成的。构成的。 为现代晶格理论奠定了基础。为现代晶格理论奠定了基础。为现代晶格理论奠定了基础。为现代晶格理论奠定了基础。 1919世纪，基于晶体的各
5、向异性和均匀性世纪，基于晶体的各向异性和均匀性世纪，基于晶体的各向异性和均匀性世纪，基于晶体的各向异性和均匀性A. A. BraviasBravias 等提出点阵理论。等提出点阵理论。等提出点阵理论。等提出点阵理论。19121912年年年年M. Laue, W. H. BraggM. Laue, W. H. Bragg开创开创开创开创了了了了X X光结晶学，从实验上证明光结晶学，从实验上证明光结晶学，从实验上证明光结晶学，从实验上证明晶体是由构成晶体地质晶体是由构成晶体地质晶体是由构成晶体地质晶体是由构成晶体地质点（原子，离子，分子）在空间三维有序排列而成地点（原子，离子，分子）在空间三维有序
6、排列而成地点（原子，离子，分子）在空间三维有序排列而成地点（原子，离子，分子）在空间三维有序排列而成地结构结构结构结构点阵结构；点阵结构；点阵结构；点阵结构；现在，我们能在电子显微镜下看现在，我们能在电子显微镜下看现在，我们能在电子显微镜下看现在，我们能在电子显微镜下看到点阵结构。到点阵结构。到点阵结构。到点阵结构。 晶格理论的概念晶格理论的概念 晶格与晶胞晶格与晶胞晶格晶格晶格晶格: : 有平行排列的点和线组成的反映接替结有平行排列的点和线组成的反映接替结有平行排列的点和线组成的反映接替结有平行排列的点和线组成的反映接替结构的周期性的格子构的周期性的格子构的周期性的格子构的周期性的格子晶胞晶
7、胞晶胞晶胞: : 包括晶格节点上的微粒在内的平行六面体包括晶格节点上的微粒在内的平行六面体包括晶格节点上的微粒在内的平行六面体包括晶格节点上的微粒在内的平行六面体晶体是晶胞在空间上的重复和堆砌晶体是晶胞在空间上的重复和堆砌晶体是晶胞在空间上的重复和堆砌晶体是晶胞在空间上的重复和堆砌7 7 种晶系种晶系立方立方 Cubica=b=c, = = =90四方四方 Tetragonala=b c, = = =90六方六方 Hexagonal a=b c, = =90, =120正交正交 Rhombica b c, = = =90三方三方 Rhombohedrala=b=c, = =90单斜单斜 Mon
8、oclinic a b c = =90, 90三斜三斜 Triclinica b c = = 90三种三种三种三种立方点阵立方点阵立方点阵立方点阵形式：面心、体心、简单立方形式：面心、体心、简单立方形式：面心、体心、简单立方形式：面心、体心、简单立方晶胞晶胞晶胞晶胞配位数：配位数：配位数：配位数：12121212质点数：质点数：质点数：质点数：4 4 4 4配位数：配位数：配位数：配位数：8 8 8 8质点数：质点数：质点数：质点数：2 2 2 2配位数：配位数：配位数：配位数：6 6 6 6质点数：质点数：质点数：质点数：1 1 1 1十四种空间格子十四种空间格子14 14 种空间格子种空间
9、格子2 2晶体的缺陷结构晶体的缺陷结构晶体的缺陷结构晶体的缺陷结构 晶体应是一种向晶体应是一种向晶体应是一种向晶体应是一种向三维空间无限延伸的周期性点阵三维空间无限延伸的周期性点阵三维空间无限延伸的周期性点阵三维空间无限延伸的周期性点阵， 它的各部分完全相同，并具有一定的对称性。它的各部分完全相同，并具有一定的对称性。它的各部分完全相同，并具有一定的对称性。它的各部分完全相同，并具有一定的对称性。 实际晶体存在着实际晶体存在着实际晶体存在着实际晶体存在着对理想的空间点阵的偏离对理想的空间点阵的偏离对理想的空间点阵的偏离对理想的空间点阵的偏离，这些，这些，这些，这些偏偏偏偏离的地区或结构被称为晶
10、体的缺陷离的地区或结构被称为晶体的缺陷离的地区或结构被称为晶体的缺陷离的地区或结构被称为晶体的缺陷。 缺陷的缺陷的缺陷的缺陷的重要性在于它们能影响固体的性质重要性在于它们能影响固体的性质重要性在于它们能影响固体的性质重要性在于它们能影响固体的性质，诸如机，诸如机，诸如机，诸如机械强度、导电性、耐腐蚀性和化学反应性能等。缺陷械强度、导电性、耐腐蚀性和化学反应性能等。缺陷械强度、导电性、耐腐蚀性和化学反应性能等。缺陷械强度、导电性、耐腐蚀性和化学反应性能等。缺陷的种类很多，分类方法也很多。的种类很多，分类方法也很多。的种类很多，分类方法也很多。的种类很多，分类方法也很多。缺陷的分类缺陷的分类 由热
11、力学原因而存在的缺陷叫由热力学原因而存在的缺陷叫本征缺陷本征缺陷 非非热热力力学学原原因因而而造造成成的的缺缺陷陷叫叫外外赋赋缺缺陷陷，通过提纯或改变合成条件而得到控制。通过提纯或改变合成条件而得到控制。根据缺陷的三维尺寸根据缺陷的三维尺寸： 将将三三维维均均是是原原子子大大小小的的缺缺陷陷称称为为零零维维缺缺陷陷或或点点缺缺陷陷；比比这这更更小小的的缺缺陷陷称称为为电电子子缺缺陷陷；把把两两维维很很小小一一维维很很大大的的缺缺陷陷称称作作一一维维缺缺陷陷或或线线缺缺陷陷，如如位位错错；把把一一维维很很小小两两维维很很大大的的缺缺陷陷称称作作二二维维缺缺陷陷或或面面缺缺陷陷；把把三三维维均均较
12、较大大的的缺陷称为三维缺陷或缺陷称为三维缺陷或体缺陷体缺陷。（1 1 1 1）本征缺陷）本征缺陷）本征缺陷）本征缺陷 完完完完整整整整晶晶晶晶体体体体，在在在在温温温温度度度度高高高高于于于于0K0K0K0K时时时时，原原原原子子子子在在在在其其其其平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置附附附附近近近近作作作作热热热热运运运运动动动动, , , ,原原原原子子子子间间间间的的的的能能能能量量量量分分分分布布布布是是是是遵遵遵遵循循循循麦麦麦麦克克克克斯斯斯斯韦韦韦韦分分分分布布布布规规规规律律律律。具具具具有有有有能能能能量量量量足足足足够够够够大大大大的的的的原原原原子子子子，离离离离开开开开平平
13、平平衡衡衡衡位位位位置置置置而而而而挤挤挤挤入入入入晶晶晶晶格格格格的的的的间间间间隙隙隙隙中中中中，成成成成为为为为间间间间隙隙隙隙原原原原子子子子，而而而而原原原原来来来来的的的的晶格位置变成空位晶格位置变成空位晶格位置变成空位晶格位置变成空位。 这这这这种种种种在在在在晶晶晶晶体体体体中中中中同同同同时时时时产产产产生生生生的的的的一一一一对对对对间间间间隙隙隙隙原原原原子子子子和和和和空空空空位位位位的的的的缺缺缺缺陷陷陷陷，称称称称为为为为FrenkelFrenkelFrenkelFrenkel缺缺缺缺陷陷陷陷。这这这这一一一一对对对对对对对对的的的的间间间间隙隙隙隙原原原原子子子子
14、和和和和空空空空位位位位也也也也是是是是在在在在运运运运动动动动中中中中，或或或或者者者者复复复复合合合合、或或或或者者者者运运运运动动动动到到到到其其其其他他他他位置上去。位置上去。位置上去。位置上去。 SchottkySchottkySchottkySchottky缺缺缺缺陷陷陷陷 晶晶晶晶体体体体表表表表面面面面上上上上的的的的原原原原子子子子受受受受热热热热激激激激发发发发，蒸蒸蒸蒸发发发发到到到到表表表表面面面面以以以以外外外外稍稍稍稍远远远远的的的的地地地地方方方方，产产产产生生生生了了了了空空空空位位位位，晶晶晶晶体体体体内内内内部部部部的的的的原原原原子子子子又又又又运运运运动
15、动动动到到到到表表表表面面面面接接接接替替替替了了了了这这这这个个个个空空空空位位位位，在在在在内内内内部部部部产产产产生了空位。生了空位。生了空位。生了空位。快离子导体快离子导体快离子导体快离子导体-AgI-AgI-AgI-AgI中的间隙结构中的间隙结构中的间隙结构中的间隙结构 杂质缺陷杂质缺陷 由于杂质进入晶体后所形成的缺陷由于杂质进入晶体后所形成的缺陷2 2）杂质缺陷）杂质缺陷 l激激激激光光光光晶晶晶晶体体体体Y Y Y Y3 3 3 3AlAlAlAl5 5 5 5O O O O1 1 1 12 2 2 2中中中中须须须须要要要要添添添添加加加加NdNdNdNd3+3+3+3+作作作
16、作为为为为激激激激活活活活离离离离子子子子；发光材料发光材料发光材料发光材料Y Y Y Y2 2 2 2O O O O3 3 3 3中须添加中须添加中须添加中须添加EuEuEuEu3+3+3+3+才能发红光才能发红光才能发红光才能发红光。l用用用用AsAsAsAs原原原原子子子子代代代代替替替替单单单单晶晶晶晶硅硅硅硅中中中中部部部部分分分分SiSiSiSi原原原原子子子子以以以以改改改改善善善善单单单单晶晶晶晶硅硅硅硅的半导体性能的半导体性能的半导体性能的半导体性能l在在在在ZrOZrOZrOZrO2 2 2 2中中中中用用用用CaCaCaCa2 2 2 2作作作作为为为为杂杂杂杂质质质质代
17、代代代替替替替ZrZrZrZr4+4+4+4+时时时时伴伴伴伴随随随随着着着着生生生生成成成成O O O O2 2 2 2离子的空位以保持电中性离子的空位以保持电中性离子的空位以保持电中性离子的空位以保持电中性。l杂杂杂杂质质质质原原原原子子子子常常常常常常常常以以以以替替替替代代代代的的的的方方方方式式式式存存存存在在在在于于于于点点点点阵阵阵阵之之之之中中中中，但但但但也可以也可以也可以也可以存在于点阵的间隙位置成为填隙杂质存在于点阵的间隙位置成为填隙杂质存在于点阵的间隙位置成为填隙杂质存在于点阵的间隙位置成为填隙杂质。 （3 3 3 3）非整比化合物）非整比化合物）非整比化合物）非整比化
18、合物 化学式中各原子的原子数之比不是简单的整数比化学式中各原子的原子数之比不是简单的整数比化学式中各原子的原子数之比不是简单的整数比化学式中各原子的原子数之比不是简单的整数比l例例例例如如如如FeFeFeFe1-x1-x1-x1-xO O O O，在在在在这这这这里里里里FeFeFeFe与与与与O O O O的的的的原原原原子子子子数数数数之之之之比比比比为为为为一一一一个个个个分分分分数数数数。常常常常见见见见的的的的有有有有氢氢氢氢化化化化物物物物，氧氧氧氧化化化化物物物物，碲碲碲碲化化化化物物物物，砷砷砷砷化化化化物物物物，硫硫硫硫化化化化物，硒化物以及各种三元化合物。物，硒化物以及各种
19、三元化合物。物，硒化物以及各种三元化合物。物，硒化物以及各种三元化合物。l当当当当其其其其化化化化学学学学式式式式中中中中的的的的原原原原子子子子数数数数之之之之比比比比接接接接近近近近于于于于整整整整数数数数比比比比（其其其其缺缺缺缺陷陷陷陷浓度很低时），浓度很低时），浓度很低时），浓度很低时），按点缺陷的研究方法处理按点缺陷的研究方法处理按点缺陷的研究方法处理按点缺陷的研究方法处理；l缺缺缺缺陷陷陷陷浓浓浓浓度度度度较较较较高高高高时时时时，应应应应把把把把缺缺缺缺陷陷陷陷看看看看作作作作是是是是晶晶晶晶体体体体构构构构造造造造的的的的一一一一部部部部分分分分，而而而而不不不不再再再再看看
20、看看作作作作是是是是远远远远远远远远偏偏偏偏离离离离理理理理想想想想晶晶晶晶体体体体的的的的某某某某种种种种不不不不完善性。完善性。完善性。完善性。l晶晶晶晶体体体体缺缺缺缺陷陷陷陷与与与与固固固固体体体体结结结结构构构构、组组组组成成成成、制制制制备备备备工工工工艺艺艺艺和和和和材材材材料料料料的的的的物物物物理理理理性性性性质质质质之之之之间间间间有有有有着着着着密密密密不不不不可可可可分分分分关关关关系系系系，因因因因此此此此对对对对缺缺缺缺陷陷陷陷的的的的认识与研究是固态化学的重要认识与研究是固态化学的重要认识与研究是固态化学的重要认识与研究是固态化学的重要. . . .l非整比铜酸盐
21、化合物与高温超导体非整比铜酸盐化合物与高温超导体l非整比非整比钙钛矿锰酸盐的巨磁电阻效应钙钛矿锰酸盐的巨磁电阻效应 （4 4 4 4）色心）色心）色心）色心 色心原来专指碱金属氯化物晶体中固有色心原来专指碱金属氯化物晶体中固有色心原来专指碱金属氯化物晶体中固有色心原来专指碱金属氯化物晶体中固有的各类点缺陷的缔合体，现在已把其用于表示使绝的各类点缺陷的缔合体，现在已把其用于表示使绝的各类点缺陷的缔合体，现在已把其用于表示使绝的各类点缺陷的缔合体，现在已把其用于表示使绝缘体着色的包括杂质在内的所有缺陷。缘体着色的包括杂质在内的所有缺陷。缘体着色的包括杂质在内的所有缺陷。缘体着色的包括杂质在内的所有
22、缺陷。 碱金属卤化物晶体中的导带能级和价带能级之碱金属卤化物晶体中的导带能级和价带能级之碱金属卤化物晶体中的导带能级和价带能级之碱金属卤化物晶体中的导带能级和价带能级之间带隙的典型值为间带隙的典型值为间带隙的典型值为间带隙的典型值为910eV910eV910eV910eV，具有适当能量的光子，具有适当能量的光子，具有适当能量的光子，具有适当能量的光子可使卤离子释放出电子，同时产生空穴，并使一个可使卤离子释放出电子，同时产生空穴，并使一个可使卤离子释放出电子，同时产生空穴，并使一个可使卤离子释放出电子，同时产生空穴，并使一个电子从价带移入导带。电子从价带移入导带。电子从价带移入导带。电子从价带移
23、入导带。 离子晶体中的空位具有有效电荷，因而在辐射离子晶体中的空位具有有效电荷，因而在辐射离子晶体中的空位具有有效电荷，因而在辐射离子晶体中的空位具有有效电荷，因而在辐射过程中释放出来的空位和电子均可被带有适当电荷过程中释放出来的空位和电子均可被带有适当电荷过程中释放出来的空位和电子均可被带有适当电荷过程中释放出来的空位和电子均可被带有适当电荷的空位所捕获。的空位所捕获。的空位所捕获。的空位所捕获。色中心的形成主要来源于以下几个方面：色中心的形成主要来源于以下几个方面：色中心的形成主要来源于以下几个方面：色中心的形成主要来源于以下几个方面：晶体中的各种缺陷缔合体。晶体中的各种缺陷缔合体。晶体中
24、的各种缺陷缔合体。晶体中的各种缺陷缔合体。例如，将氯化钠在钠蒸例如，将氯化钠在钠蒸例如，将氯化钠在钠蒸例如，将氯化钠在钠蒸汽中加热后迅速冷却，汽中加热后迅速冷却，汽中加热后迅速冷却，汽中加热后迅速冷却，晶体变成橘黄色晶体变成橘黄色晶体变成橘黄色晶体变成橘黄色，将氯化钾，将氯化钾，将氯化钾，将氯化钾在钾蒸汽中加热后，则在钾蒸汽中加热后，则在钾蒸汽中加热后，则在钾蒸汽中加热后，则晶体呈紫色晶体呈紫色晶体呈紫色晶体呈紫色。许多高能射线，包括许多高能射线，包括许多高能射线，包括许多高能射线，包括X X射线、射线、射线、射线、 射线以及中子都会在射线以及中子都会在射线以及中子都会在射线以及中子都会在卤化
25、物晶体中引发色心。卤化物晶体中引发色心。卤化物晶体中引发色心。卤化物晶体中引发色心。碱金属卤化物中总是存在碱金属卤化物中总是存在碱金属卤化物中总是存在碱金属卤化物中总是存在着肖特基缺陷，即存在正、负离子空位对，这些正、着肖特基缺陷，即存在正、负离子空位对，这些正、着肖特基缺陷，即存在正、负离子空位对，这些正、着肖特基缺陷，即存在正、负离子空位对，这些正、负离子空位对上带有相反符号的电荷。负离子空位对上带有相反符号的电荷。负离子空位对上带有相反符号的电荷。负离子空位对上带有相反符号的电荷。固体物质的分类固体物质的分类l按照其原子排列的按照其原子排列的按照其原子排列的按照其原子排列的有序程度分类为
26、晶态和非晶态有序程度分类为晶态和非晶态有序程度分类为晶态和非晶态有序程度分类为晶态和非晶态。l晶态固体具有长程有序的点阵结构，其中的组成原晶态固体具有长程有序的点阵结构，其中的组成原晶态固体具有长程有序的点阵结构，其中的组成原晶态固体具有长程有序的点阵结构，其中的组成原子或基元是处于按一定格式空间排列的状态。子或基元是处于按一定格式空间排列的状态。子或基元是处于按一定格式空间排列的状态。子或基元是处于按一定格式空间排列的状态。l非晶态固体的结构类似液体，只非晶态固体的结构类似液体，只非晶态固体的结构类似液体，只非晶态固体的结构类似液体，只在几个原子间距的在几个原子间距的在几个原子间距的在几个原
27、子间距的量程范围内或者说原子在短程处于有序状态，而长量程范围内或者说原子在短程处于有序状态，而长量程范围内或者说原子在短程处于有序状态，而长量程范围内或者说原子在短程处于有序状态，而长程范围原子的排列没有一定的格式。程范围原子的排列没有一定的格式。程范围原子的排列没有一定的格式。程范围原子的排列没有一定的格式。非晶体没有规非晶体没有规非晶体没有规非晶体没有规则的外形，内部微粒的排列是无规则的，没有特定则的外形，内部微粒的排列是无规则的，没有特定则的外形，内部微粒的排列是无规则的，没有特定则的外形，内部微粒的排列是无规则的，没有特定的晶面。的晶面。的晶面。的晶面。l玻璃、沥青、石腊、橡胶等均为非
28、晶体玻璃、沥青、石腊、橡胶等均为非晶体玻璃、沥青、石腊、橡胶等均为非晶体玻璃、沥青、石腊、橡胶等均为非晶体 按照固体中原子之间结合力的本质按照固体中原子之间结合力的本质按照固体中原子之间结合力的本质按照固体中原子之间结合力的本质( (即化学键即化学键即化学键即化学键) ) 分为分为分为分为离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体等离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体等离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体等离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体等。3.2 3.2 金属晶体金属晶体 从化学性质来看，从化学性质来看，从化学性质来看，从化学性质来看，金属是能与高电负性的原子金属是能与高电负性的原子金
29、属是能与高电负性的原子金属是能与高电负性的原子生成简单正离子的一类元素生成简单正离子的一类元素生成简单正离子的一类元素生成简单正离子的一类元素。 u金金金金属属属属原原原原子子子子只只只只有有有有少少少少数数数数的的的的价价价价电电电电子子子子用用用用于于于于成成成成键键键键，金金金金属属属属总总总总是是是是按按按按几几几几何何何何条条条条件件件件所所所所允允允允许许许许的的的的方方方方式式式式尽尽尽尽可可可可能能能能密密密密地地地地堆堆堆堆积积积积在在在在一一一一起起起起形形形形成成成成密密密密堆堆堆堆积积积积结结结结构构构构。密密密密堆堆堆堆积积积积结结结结构构构构是是是是最最最最大大大大
30、限限限限度度度度利利利利用用用用空空空空间间间间的的的的结结结结构构构构，每每每每个个个个球球球球都都都都具具具具有有有有几几几几何何何何条条条条件件件件允允允允许许许许的的的的最最最最大大大大配配配配配配配配位位位位数数数数，每每每每个个个个原原原原子子子子拥拥拥拥有有有有尽尽尽尽可可可可能能能能多多多多的的的的相相相相邻邻邻邻原原原原子子子子以以以以便便便便电电电电子子子子的的的的能能能能级级级级尽可能多的重叠。尽可能多的重叠。尽可能多的重叠。尽可能多的重叠。 u金金金金属属属属特特特特征征征征的的的的性性性性能能能能：如如如如密密密密度度度度较较较较高高高高，良良良良好好好好的的的的导导
31、导导电电电电和和和和导导导导热热热热性性性性能能能能，具具具具有有有有延延延延展展展展性性性性和和和和变变变变形形形形性性性性等等等等。金金金金属属属属原原原原子子子子间间间间是是是是少少少少电电电电子多中心的改性共价键。子多中心的改性共价键。子多中心的改性共价键。子多中心的改性共价键。 等径球的密堆积等径球的密堆积 1619161916191619年年年年，开开开开普普普普勒勒勒勒从从从从雪雪雪雪花花花花的的的的六六六六角角角角形形形形出出出出发发发发提提提提出出出出了了了了固固固固体体体体是是是是有有有有“ “球球球球” ”密密密密堆堆堆堆积积积积而而而而成成成成的的的的，这这这这些些些些
32、球球球球就就就就是是是是原原原原子子子子或或或或分分分分子子子子。结结结结构构构构分分分分析析析析结结结结果果果果表表表表明明明明，冰冰冰冰的的的的结结结结构构构构并并并并不不不不紧紧紧紧密密密密，以以以以致致致致冰冰冰冰的的的的密密密密度小于水，这是水分子的氢键有方向性的缘故。度小于水，这是水分子的氢键有方向性的缘故。度小于水，这是水分子的氢键有方向性的缘故。度小于水，这是水分子的氢键有方向性的缘故。 然然然然而而而而，开开开开普普普普勒勒勒勒的的的的科科科科学学学学思思思思想想想想仍仍仍仍然然然然是是是是十十十十分分分分正正正正确确确确的的的的。大大大大量量量量实实实实验验验验表表表表明明
33、明明，由由由由无无无无方方方方向向向向性性性性的的的的金金金金属属属属键键键键、离离离离子子子子键键键键、范范范范德德德德瓦瓦瓦瓦尔尔尔尔斯斯斯斯键键键键构构构构成成成成的的的的晶晶晶晶体体体体，其其其其原原原原子子子子、离离离离子子子子或或或或分分分分子子子子都都都都堆堆堆堆得得得得十十十十分分分分紧紧紧紧密密密密。尤尤尤尤其其其其是是是是金金金金属属属属键键键键和和和和离离离离子子子子键键键键，其其其其键键键键力力力力分分分分布布布布呈呈呈呈球球球球形形形形对对对对成，它们得晶体可以近似地用球的紧密堆积来描述成，它们得晶体可以近似地用球的紧密堆积来描述成，它们得晶体可以近似地用球的紧密堆积
34、来描述成，它们得晶体可以近似地用球的紧密堆积来描述。开普勒对固体结构的推测开普勒对固体结构的推测开普勒对固体结构的推测开普勒对固体结构的推测冰的结构冰的结构1 1 等径球的密堆积结构等径球的密堆积结构第三层原子一一地和第一层原子上下重合，形成第三层原子一一地和第一层原子上下重合，形成第三层原子一一地和第一层原子上下重合，形成第三层原子一一地和第一层原子上下重合，形成ABABABABABABABABABABABAB交叠的六方紧密堆积交叠的六方紧密堆积交叠的六方紧密堆积交叠的六方紧密堆积( ( ( (hcphcphcphcp) ) ) )。第三层的原子不和第一层的第三层的原子不和第一层的第三层的原
35、子不和第一层的第三层的原子不和第一层的A A A A原子对应形成原子对应形成原子对应形成原子对应形成ABCABCABABCABCABABCABCABABCABCAB交替的立方最密堆积交替的立方最密堆积交替的立方最密堆积交替的立方最密堆积( ( ( (ccpccpccpccp) ) ) )空间利用率空间利用率 构成晶体得原子、离分或分子在整个晶体空间中占构成晶体得原子、离分或分子在整个晶体空间中占有得体积百分比叫做空间利用率。有得体积百分比叫做空间利用率。 在六方最密堆积中选出得六方单位中，每个单位有在六方最密堆积中选出得六方单位中，每个单位有两个球，球心得坐标是（两个球，球心得坐标是（000）
36、。）。 设设r为圆球半径，为圆球半径，则六方单位体积为：则六方单位体积为：球所占体积为：球所占体积为：球所占体积为：球所占体积为：空间利用率为：空间利用率为：空间利用率为：空间利用率为： 74.05%74.05% n大约大约60%60%的金属具有立方或六方密堆积结构的金属具有立方或六方密堆积结构, , 剩下的剩下的40% 40% 中有一半具有较开放的体心立方中有一半具有较开放的体心立方结构。结构。n轨道上较少的价电子有利于形成体心立方结构轨道上较少的价电子有利于形成体心立方结构表明将金属离子按密堆积方式集聚在一起需表明将金属离子按密堆积方式集聚在一起需要大量电子形成密集的金属键改性共价键。要大
37、量电子形成密集的金属键改性共价键。n结构更复杂的金属发生畸变的结构，例如锌和结构更复杂的金属发生畸变的结构，例如锌和镉的结构类似与镉的结构类似与hcphcp，但密堆积层之间的距离，但密堆积层之间的距离较理想的偏大，这种成键作用使层内原子结较理想的偏大，这种成键作用使层内原子结合的更紧密。合的更紧密。 密堆积中的八面体密堆积中的八面体(a)(a)和四面体和四面体(b)(b)空隙空隙密置层中球四周的空隙分布密置层中球四周的空隙分布密置层中球四周的空隙分布密置层中球四周的空隙分布2 2 金属中的键和能带模型金属中的键和能带模型 金属键的电子海模型金属键的电子海模型 金属中的电子容易脱离原子核的束缚成
38、为自由金属中的电子容易脱离原子核的束缚成为自由金属中的电子容易脱离原子核的束缚成为自由金属中的电子容易脱离原子核的束缚成为自由电子或离域电子。电子或离域电子。电子或离域电子。电子或离域电子。这些电子不再属于某一金属原这些电子不再属于某一金属原这些电子不再属于某一金属原这些电子不再属于某一金属原子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个金属所共有，留下的正离子就浸泡在这些自由电金属所共有，留下的正离子就浸泡在这些自由电金属所共有，留下的正离子就浸泡在这些自由电金属所共有，
39、留下的正离子就浸泡在这些自由电子的子的子的子的“ “海洋海洋海洋海洋” ”中。金属中这种自由电子与正离子中。金属中这种自由电子与正离子中。金属中这种自由电子与正离子中。金属中这种自由电子与正离子间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶体，这种作用力即称为金属键。体，这种作用力即称为金属键。体，这种作用力即称为金属键。体，这种作用力即称为金属键。在金属晶体中每在金属晶体中每在金属晶体中每在金属晶体中每个原子最邻近的原子数比可能的成键电子数多，个原子最邻近的原子数比可能的
40、成键电子数多，个原子最邻近的原子数比可能的成键电子数多，个原子最邻近的原子数比可能的成键电子数多，因此在金属中存在的的键不同于一般的二中心二因此在金属中存在的的键不同于一般的二中心二因此在金属中存在的的键不同于一般的二中心二因此在金属中存在的的键不同于一般的二中心二电子共价键，没有方向性和饱和性。电子共价键，没有方向性和饱和性。电子共价键，没有方向性和饱和性。电子共价键，没有方向性和饱和性。 原子中电子的运动用波函数描述，原子轨道就是原子中电子的运动用波函数描述，原子轨道就是原子中电子的运动用波函数描述，原子轨道就是原子中电子的运动用波函数描述，原子轨道就是单电子波函数。当原子和原子相互接近，
41、它们的轨单电子波函数。当原子和原子相互接近，它们的轨单电子波函数。当原子和原子相互接近，它们的轨单电子波函数。当原子和原子相互接近，它们的轨道之间产生了重叠，最外层的轨道重叠较大，内层道之间产生了重叠，最外层的轨道重叠较大，内层道之间产生了重叠，最外层的轨道重叠较大，内层道之间产生了重叠，最外层的轨道重叠较大，内层轨道可能不发生重叠。能量相近的原子轨道重叠产轨道可能不发生重叠。能量相近的原子轨道重叠产轨道可能不发生重叠。能量相近的原子轨道重叠产轨道可能不发生重叠。能量相近的原子轨道重叠产生成键和反键的分子轨道。生成键和反键的分子轨道。生成键和反键的分子轨道。生成键和反键的分子轨道。 N N N
42、 N个原子轨道相交叠则产生个原子轨道相交叠则产生个原子轨道相交叠则产生个原子轨道相交叠则产生N/2N/2N/2N/2成键分子轨道和成键分子轨道和成键分子轨道和成键分子轨道和N/2 N/2 N/2 N/2 反键分子轨道。晶体中包含了大量的原子，反键分子轨道。晶体中包含了大量的原子，反键分子轨道。晶体中包含了大量的原子，反键分子轨道。晶体中包含了大量的原子，N N N N是很大是很大是很大是很大的数目，因此它们产生的分子轨道能量对相邻的能的数目，因此它们产生的分子轨道能量对相邻的能的数目，因此它们产生的分子轨道能量对相邻的能的数目，因此它们产生的分子轨道能量对相邻的能级来说十分接近，可以看作是一个
43、连续的带级来说十分接近，可以看作是一个连续的带级来说十分接近，可以看作是一个连续的带级来说十分接近，可以看作是一个连续的带, , , , 称为称为称为称为能带能带能带能带（Energy BandEnergy Band)LiLi2 2分子轨道能级图分子轨道能级图 (1s带） (2s带）金属锂的能带金属锂的能带金属锂的能带金属锂的能带金属镁能带的重叠金属镁能带的重叠 若带部分充满，电场会造成电子进入这些能带，若带部分充满，电场会造成电子进入这些能带，若带部分充满，电场会造成电子进入这些能带，若带部分充满，电场会造成电子进入这些能带，因此因此因此因此大部分电子沿电场方向运动大部分电子沿电场方向运动大
44、部分电子沿电场方向运动大部分电子沿电场方向运动, ,在固体中有电荷转在固体中有电荷转在固体中有电荷转在固体中有电荷转移，称为导体移，称为导体移，称为导体移，称为导体(conductor).(conductor). 例如金属例如金属例如金属例如金属LiLi的情形，每个原子都的情形，每个原子都的情形，每个原子都的情形，每个原子都3 3个电子个电子个电子个电子(1s(1s2 2, 2s, 2s1 1) ) , N, N个原子组成晶体，个原子组成晶体，个原子组成晶体，个原子组成晶体，2s2s能级过渡成能带，该能带有能级过渡成能带，该能带有能级过渡成能带，该能带有能级过渡成能带，该能带有2N2N状态，可
45、以容纳状态，可以容纳状态，可以容纳状态，可以容纳2N2N个电子，但固体个电子，但固体个电子，但固体个电子，但固体NaNa中只有中只有中只有中只有N N个个个个2s2s电子，因此电子，因此电子，因此电子，因此能带是半满的，这种未被允满的带称能带是半满的，这种未被允满的带称能带是半满的，这种未被允满的带称能带是半满的，这种未被允满的带称为导带为导带为导带为导带，在电场作用下可以产生电流。，在电场作用下可以产生电流。，在电场作用下可以产生电流。，在电场作用下可以产生电流。 固体导电性与能带结构以及能带的填满程度有关，固体导电性与能带结构以及能带的填满程度有关，固体导电性与能带结构以及能带的填满程度有
46、关，固体导电性与能带结构以及能带的填满程度有关，如果将电场施加到禁带比较宽或所有能带都充满，附如果将电场施加到禁带比较宽或所有能带都充满，附如果将电场施加到禁带比较宽或所有能带都充满，附如果将电场施加到禁带比较宽或所有能带都充满，附近又没有其它空的能带固体上，由于电子不可能自己近又没有其它空的能带固体上，由于电子不可能自己近又没有其它空的能带固体上，由于电子不可能自己近又没有其它空的能带固体上，由于电子不可能自己重新排列，固体不能导电，称为绝缘体。重新排列，固体不能导电，称为绝缘体。重新排列，固体不能导电，称为绝缘体。重新排列，固体不能导电，称为绝缘体。 导体导体 绝缘体绝缘体 E5ev 半导
47、体半导体 E3ev半导体从能带结构上来看，与绝缘体相似，半导体从能带结构上来看，与绝缘体相似，半导体从能带结构上来看，与绝缘体相似，半导体从能带结构上来看，与绝缘体相似，只是禁只是禁只是禁只是禁带较窄，一般在带较窄，一般在带较窄，一般在带较窄，一般在200kJ200kJ200kJ200kJ molmolmolmol-1 -1 -1 -1 以下，可以依靠热激发以下，可以依靠热激发以下，可以依靠热激发以下，可以依靠热激发把满带的电子激发到本来是空的许可带把满带的电子激发到本来是空的许可带把满带的电子激发到本来是空的许可带把满带的电子激发到本来是空的许可带( ( ( (成为导带成为导带成为导带成为导
48、带) ) ) )，具有导电性能。，具有导电性能。，具有导电性能。，具有导电性能。半导体的导电方式有两种：半导体的导电方式有两种：半导体的导电方式有两种：半导体的导电方式有两种：电子导电和空穴导电，电子导电和空穴导电，电子导电和空穴导电，电子导电和空穴导电，具有前一种导电方式的半导体称为具有前一种导电方式的半导体称为具有前一种导电方式的半导体称为具有前一种导电方式的半导体称为n n n n型半导体，具有型半导体，具有型半导体，具有型半导体，具有后一种方式的导电的半导体称为后一种方式的导电的半导体称为后一种方式的导电的半导体称为后一种方式的导电的半导体称为p p p p型半导体。型半导体。型半导体
49、。型半导体。锗和硅锗和硅锗和硅锗和硅的禁带约的禁带约的禁带约的禁带约60kJmol60kJmol60kJmol60kJmol-1-1-1-1和和和和100kJmol100kJmol100kJmol100kJmol-1-1-1-1, , , ,它们都是典型的半它们都是典型的半它们都是典型的半它们都是典型的半导体。导体。导体。导体。硅的导电率在典型的绝缘体和金属之间硅的导电率在典型的绝缘体和金属之间硅的导电率在典型的绝缘体和金属之间硅的导电率在典型的绝缘体和金属之间, , , , 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体( (InstrinsicInstrinsic Semiconductor),
50、 Semiconductor), 它们的导电性是纯元它们的导电性是纯元它们的导电性是纯元它们的导电性是纯元素的性质。素的性质。素的性质。素的性质。非本征半导体非本征半导体非本征半导体非本征半导体( ( ( (Extrinsic Semiconductor)Extrinsic Semiconductor) 它们是它们是它们是它们是在硅和锗的晶格中掺入价电子比硅和锗多一个或少一在硅和锗的晶格中掺入价电子比硅和锗多一个或少一在硅和锗的晶格中掺入价电子比硅和锗多一个或少一在硅和锗的晶格中掺入价电子比硅和锗多一个或少一个的电子如磷、砷等个的电子如磷、砷等个的电子如磷、砷等个的电子如磷、砷等V V V V
51、族元素或镓、铟等族元素或镓、铟等族元素或镓、铟等族元素或镓、铟等IIIIIIIIIIII族元素。族元素。族元素。族元素。掺入掺入掺入掺入V V V V族元素仿佛在晶格种加入族元素仿佛在晶格种加入族元素仿佛在晶格种加入族元素仿佛在晶格种加入SiSiSiSi- - - -, , , , 由于晶体中的价由于晶体中的价由于晶体中的价由于晶体中的价带是满的，额外的电子必然进入导带带是满的，额外的电子必然进入导带带是满的，额外的电子必然进入导带带是满的，额外的电子必然进入导带, , , , 因此掺磷的半因此掺磷的半因此掺磷的半因此掺磷的半导体产生导体产生导体产生导体产生n n n n型导电型导电型导电型导
52、电; ; ; ; 而第而第而第而第IIIIIIIIIIII元素如镓掺入晶格好象是元素如镓掺入晶格好象是元素如镓掺入晶格好象是元素如镓掺入晶格好象是掺入掺入掺入掺入SiSiSiSi+ + + +，因此在价带中创造了空穴因此在价带中创造了空穴因此在价带中创造了空穴因此在价带中创造了空穴, , , , 是是是是p p p p型导电。型导电。型导电。型导电。金属的多晶现象与合金金属的多晶现象与合金低低低低温温温温下下下下的的的的密密密密堆堆堆堆积积积积金金金金属属属属在在在在高高高高温温温温下下下下经经经经常常常常变变变变为为为为体体体体心心心心立立立立方方方方结构。原子振动加剧降低了堆积的紧密程度结
53、构。原子振动加剧降低了堆积的紧密程度结构。原子振动加剧降低了堆积的紧密程度结构。原子振动加剧降低了堆积的紧密程度 在在在在密密密密堆堆堆堆积积积积结结结结构构构构中中中中金金金金属属属属原原原原子子子子间间间间存存存存在在在在着着着着四四四四面面面面体体体体和和和和八八八八面面面面体体体体的的的的间间间间隙隙隙隙，填填填填充充充充较较较较小小小小的的的的金金金金属属属属原原原原子子子子就就就就形形形形成成成成均均均均匀匀匀匀的的的的固固固固溶体（合金）溶体（合金）溶体（合金）溶体（合金）。 将将将将熔熔熔熔融融融融组组组组分分分分混混混混合合合合然然然然后后后后冷冷冷冷却却却却得得得得到到到到
54、的的的的金金金金属属属属混混混混合合合合物物物物, , , , 包包包包括固溶体和金属间化合物。括固溶体和金属间化合物。括固溶体和金属间化合物。括固溶体和金属间化合物。3. 3离子固体离子固体l离子固体离子固体离子固体离子固体 由阳离子和阴离子组成的固体，由阳离子和阴离子组成的固体，由阳离子和阴离子组成的固体，由阳离子和阴离子组成的固体，l化学上把化学上把化学上把化学上把 熔点高，硬度大，难以挥发、固体不导熔点高，硬度大，难以挥发、固体不导熔点高，硬度大，难以挥发、固体不导熔点高，硬度大，难以挥发、固体不导电但水溶液合熔融状态导电等识别判据。电但水溶液合熔融状态导电等识别判据。电但水溶液合熔融
55、状态导电等识别判据。电但水溶液合熔融状态导电等识别判据。l正、负离子处于相对固定的位置，并在空间中有规正、负离子处于相对固定的位置，并在空间中有规正、负离子处于相对固定的位置，并在空间中有规正、负离子处于相对固定的位置，并在空间中有规则的排列，形成特殊结构的晶体。则的排列，形成特殊结构的晶体。则的排列，形成特殊结构的晶体。则的排列，形成特殊结构的晶体。l晶体中并不存在有单个的分子，化学式反映晶体中晶体中并不存在有单个的分子，化学式反映晶体中晶体中并不存在有单个的分子，化学式反映晶体中晶体中并不存在有单个的分子，化学式反映晶体中的组成。的组成。的组成。的组成。 离子是带电的圆球，异性离子可以从任
56、离子是带电的圆球，异性离子可以从任离子是带电的圆球，异性离子可以从任离子是带电的圆球，异性离子可以从任何方向互相靠近和结合。何方向互相靠近和结合。何方向互相靠近和结合。何方向互相靠近和结合。l决定离子晶体结构的因素就是正、负离子的电荷多决定离子晶体结构的因素就是正、负离子的电荷多决定离子晶体结构的因素就是正、负离子的电荷多决定离子晶体结构的因素就是正、负离子的电荷多少，半径大小以及离子间的最密堆积原则。少，半径大小以及离子间的最密堆积原则。少，半径大小以及离子间的最密堆积原则。少，半径大小以及离子间的最密堆积原则。 典型的结构类型典型的结构类型岩盐结构（氯化钠结构）岩盐结构（氯化钠结构） 面心
57、立方格子互相渗入交错而形成的碱金属卤面心立方格子互相渗入交错而形成的碱金属卤化物化物( (除除CsClCsCl、CsBrCsBr和和CsICsI外外) )、碱土金属氧化物、碱土金属氧化物 氯化铯结构氯化铯结构 TlClTlCl，KSbFKSbF6 6 、AgNbFAgNbF6 6 、Ni(HNi(H2 2O)O)6 6SnClSnCl6 6 晶胞种质点个数的计算晶胞种质点个数的计算（3 3） 闪锌矿闪锌矿闪锌矿闪锌矿ZnSZnS 结构结构结构结构 简单立方晶格简单立方晶格, 其中锌离子被硫离子以四面体的四其中锌离子被硫离子以四面体的四个顶角的方式包围着。配位数是个顶角的方式包围着。配位数是4。
58、属于这种结构的有。属于这种结构的有CuX、MS和和MSeMP、MAs及及MSb。（4 4）纤锌矿纤锌矿纤锌矿纤锌矿ZnSZnS结构结构结构结构 六方晶系，六方晶系，S负离子六方密堆积，锌离子四面体间负离子六方密堆积，锌离子四面体间隙。配位数均为隙。配位数均为4。CuX, MN(M: A1, Ga, In)。（5 5 5 5）茧石结构）茧石结构）茧石结构）茧石结构 (CaF(CaF(CaF(CaF2 2 2 2) ) ) )结构结构结构结构 钙钙钙钙离离离离子子子子占占占占据据据据面面面面心心心心立立立立方方方方格格格格子子子子各各各各格格格格点点点点，每每每每个个个个氟氟氟氟离离离离于于于于被
59、被被被最最最最邻邻邻邻近近近近的的的的四四四四个个个个钙钙钙钙离离离离子子子子以以以以四四四四面面面面体体体体方方方方式式式式配配配配位位位位着着着着。因因因因此此此此阴阴阴阴离子的配位数为离子的配位数为离子的配位数为离子的配位数为4 4 4 4，阳离子的配位数为，阳离子的配位数为，阳离子的配位数为，阳离子的配位数为8 8 8 8。（6 6 6 6）金红石）金红石）金红石）金红石的的的的TiOTiOTiOTiO2 2 2 2的结构的结构的结构的结构 阳离子占据体心立方格子各点，配位数位阳离子占据体心立方格子各点，配位数位阳离子占据体心立方格子各点，配位数位阳离子占据体心立方格子各点，配位数位6
60、 6 6 6钙钛矿结构（钙钛矿结构（CaTiOCaTiO3 3） ABXABX3 3型固体型固体 立方结构：立方结构：立方结构：立方结构： 较小的较小的较小的较小的TiTi4 4处于立方体的中心，处于立方体的中心，处于立方体的中心，处于立方体的中心， 较大较大较大较大CaCa2 2原子处于立方体的顶点。原子处于立方体的顶点。原子处于立方体的顶点。原子处于立方体的顶点。 每个每个每个每个TiTi4 4周围有周围有周围有周围有12 12 个个个个OO2 2， 每个每个每个每个CaCa2 2原子周围有六个原子周围有六个原子周围有六个原子周围有六个OO2 2原子。原子。原子。原子。 许多压电现象、许多
61、压电现象、许多压电现象、许多压电现象、 铁电现象、铁电现象、铁电现象、铁电现象、 高温超导等等高温超导等等高温超导等等高温超导等等尖晶石结构尖晶石结构 ABAB2 2O O4 4 型型 八八八八个个个个立立立立方方方方体体体体单单单单位位位位中中中中交交交交替替替替放放放放置置置置AOAOAOAO4 4 4 4四四四四面面面面体体体体和和和和B B B B4 4 4 4O O O O4 4 4 4立立立立方方方方体体体体。其其其其中中中中A A A A 是是是是IIAIIAIIAIIA族族族族或或或或氧氧氧氧化化化化态态态态为为为为2 2 2 2 的的的的过过过过渡渡渡渡金属，金属，金属，金属
62、，B B B B为为为为IIIAIIIAIIIAIIIA族或氧化态为族或氧化态为族或氧化态为族或氧化态为 3 3 3 3 的过渡金属。的过渡金属。的过渡金属。的过渡金属。 O O O O2 2 2 2形成立方密堆积结构，形成立方密堆积结构，形成立方密堆积结构，形成立方密堆积结构， 金属离子金属离子金属离子金属离子A A A A的配位数为的配位数为的配位数为的配位数为4 4 4 4， B B B B的配位数为的配位数为的配位数为的配位数为6 6 6 6。 离子键的球形对称性，可以把晶体看成是由不离子键的球形对称性，可以把晶体看成是由不离子键的球形对称性，可以把晶体看成是由不离子键的球形对称性，可
63、以把晶体看成是由不等径球堆积而成。在多数情况下，阴离子要比阳离等径球堆积而成。在多数情况下，阴离子要比阳离等径球堆积而成。在多数情况下，阴离子要比阳离等径球堆积而成。在多数情况下，阴离子要比阳离子大，可以认为阴离子形成球密堆积，阳离子处在子大，可以认为阴离子形成球密堆积，阳离子处在子大，可以认为阴离子形成球密堆积，阳离子处在子大，可以认为阴离子形成球密堆积，阳离子处在阴离子形成的八面体或四面体空隙里。对于离子晶阴离子形成的八面体或四面体空隙里。对于离子晶阴离子形成的八面体或四面体空隙里。对于离子晶阴离子形成的八面体或四面体空隙里。对于离子晶体，阳离子配位数普遍地是体，阳离子配位数普遍地是体，阳
64、离子配位数普遍地是体，阳离子配位数普遍地是6 6 6 6或或或或4 4 4 4就印证了这一点。就印证了这一点。就印证了这一点。就印证了这一点。 半径比规则半径比规则半径比规则半径比规则 离子半径比对结构的影响离子半径比对结构的影响离子半径比对结构的影响离子半径比对结构的影响 决定晶体中阳离子配位数的因素很多，在许多决定晶体中阳离子配位数的因素很多，在许多决定晶体中阳离子配位数的因素很多，在许多决定晶体中阳离子配位数的因素很多，在许多场合半径比场合半径比场合半径比场合半径比 往往起着重要作用。往往起着重要作用。往往起着重要作用。往往起着重要作用。 当晶体中每个离子当晶体中每个离子当晶体中每个离子
65、当晶体中每个离子仅与符号相反的离子相接触时，仅与符号相反的离子相接触时，仅与符号相反的离子相接触时，仅与符号相反的离子相接触时，结构最为稳定结构最为稳定结构最为稳定结构最为稳定，如果中心阳离子再减小一点，如果中心阳离子再减小一点，如果中心阳离子再减小一点，如果中心阳离子再减小一点，那么当那么当那么当那么当减小到阴离子相接触时，结构便有点不稳定减小到阴离子相接触时，结构便有点不稳定减小到阴离子相接触时，结构便有点不稳定减小到阴离子相接触时，结构便有点不稳定。如果阳。如果阳。如果阳。如果阳离子更小一点，那么阴离子的空隙由于相互斥力作用离子更小一点，那么阴离子的空隙由于相互斥力作用离子更小一点，那么
66、阴离子的空隙由于相互斥力作用离子更小一点，那么阴离子的空隙由于相互斥力作用不会缩小，阳离子便可以在阴离子形成的空隙中自由不会缩小，阳离子便可以在阴离子形成的空隙中自由不会缩小，阳离子便可以在阴离子形成的空隙中自由不会缩小，阳离子便可以在阴离子形成的空隙中自由移动移动移动移动, , , ,这种这种这种这种结构很容易变化而导致配位数降低结构很容易变化而导致配位数降低结构很容易变化而导致配位数降低结构很容易变化而导致配位数降低. . . . 离子半径比与结构类型离子半径比与结构类型/ /配位数的关系配位数的关系 r+/r-r+/r- 配位数配位数配位数配位数 构型构型构型构型 可能的点阵结构可能的点
67、阵结构可能的点阵结构可能的点阵结构 0.225/0.4140.225/0.414 4 4 4 4 四面体四面体四面体四面体 纤锌矿、闪锌纤锌矿、闪锌纤锌矿、闪锌纤锌矿、闪锌矿矿矿矿0.414/0.7320.414/0.732 6 6 6 6 八面体八面体八面体八面体 氯化钠、金红氯化钠、金红氯化钠、金红氯化钠、金红石石石石0.732/1.000.732/1.00 8 8 8 8 立方体立方体立方体立方体 氯化铯、萤石氯化铯、萤石氯化铯、萤石氯化铯、萤石1 1 1 1 12 12 12 12 密堆积密堆积密堆积密堆积 复合金属氧化物复合金属氧化物复合金属氧化物复合金属氧化物2 2 离子的极化离子
68、的极化 当当当当正正正正离离离离子子子子很很很很小小小小时时时时，负负负负离离离离子子子子很很很很大大大大时时时时，晶晶晶晶格格格格能能能能和和和和正正正正负负负负离离离离子子子子半半半半径径径径比比比比都都都都不不不不能能能能正正正正确确确确预预预预言言言言晶晶晶晶体体体体的的的的结结结结构构构构类类类类型型型型和和和和配配配配位位位位数数数数。离子键和共价键在晶体中也可以同时出现。离子键和共价键在晶体中也可以同时出现。离子键和共价键在晶体中也可以同时出现。离子键和共价键在晶体中也可以同时出现。FajansFajansFajansFajans提出以下规则预言离子键中出现共价成分，提出以下规则
69、预言离子键中出现共价成分，提出以下规则预言离子键中出现共价成分，提出以下规则预言离子键中出现共价成分， (a)(a)(a)(a)当正离子小，电荷高当正离子小，电荷高当正离子小，电荷高当正离子小，电荷高 (b)(b)(b)(b)当负离子大，电荷高当负离子大，电荷高当负离子大，电荷高当负离子大，电荷高 (c)(c)(c)(c)具有具有具有具有18181818电子结构的正离子所形成的化合物电子结构的正离子所形成的化合物电子结构的正离子所形成的化合物电子结构的正离子所形成的化合物离子极化离子极化 离子在周围异电荷离子电场的作用下，被诱导极离子在周围异电荷离子电场的作用下，被诱导极离子在周围异电荷离子电
70、场的作用下，被诱导极离子在周围异电荷离子电场的作用下，被诱导极化或多或少也会发生电子云变形而偏离原来的球形化或多或少也会发生电子云变形而偏离原来的球形化或多或少也会发生电子云变形而偏离原来的球形化或多或少也会发生电子云变形而偏离原来的球形分布，这一现象就称为分布，这一现象就称为分布，这一现象就称为分布，这一现象就称为离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化。变形性变形性（可极化性）：表示离子在外电场作用下电（可极化性）：表示离子在外电场作用下电子云变形的能力。子云变形的能力。 离子的极化力离子的极化力离子的极化力离子的极化力( ( ( (f f f f ) ) ) )：描述一个离子对其他离子变
71、描述一个离子对其他离子变描述一个离子对其他离子变描述一个离子对其他离子变形的影响能力。形的影响能力。形的影响能力。形的影响能力。 在离子晶体中，正负离子作为带电离子，在其周在离子晶体中，正负离子作为带电离子，在其周在离子晶体中，正负离子作为带电离子，在其周在离子晶体中，正负离子作为带电离子，在其周围都有相应的电场存在，在异号离子电场作用围都有相应的电场存在，在异号离子电场作用围都有相应的电场存在，在异号离子电场作用围都有相应的电场存在，在异号离子电场作用下下下下，离子的电子云发生变形，称为离子的电子云发生变形，称为离子的电子云发生变形，称为离子的电子云发生变形，称为“离子极化离子极化离子极化离
72、子极化”。使使使使周围离子极化（变形）能力的强弱称为离子的极周围离子极化（变形）能力的强弱称为离子的极周围离子极化（变形）能力的强弱称为离子的极周围离子极化（变形）能力的强弱称为离子的极化力：化力：化力：化力： 离子极化力离子极化力离子极化力离子极化力（PolarizingPolarizing主动主动主动主动） 离子极化率离子极化率离子极化率离子极化率（变形性）（变形性）（变形性）（变形性） （ PolarizabilityPolarizability, Polarized, Polarized被动被动被动被动) )离子电离子电子构型子构型891721818+2区区sdsdsp极化力极化力 小
73、小大大例例Na+Mg2+Ca2+Cr3+Mn2+Fe3+Co2+Li+Be2+Cu+Ag+Hg2+Sn2+Pb2+Bi3+阳离子的极化力阳离子的极化力 （一）影响离子极化的因素（一）影响离子极化的因素1.1.离子电荷离子电荷离子电荷离子电荷z z；2.2.离子半径离子半径离子半径离子半径r r；3.3.离子的电子构型。离子的电子构型。离子的电子构型。离子的电子构型。离子极化力离子极化力离子极化力离子极化力: “: “离子势离子势离子势离子势” ”f f 或或或或“ “有效有效有效有效离子势离子势离子势离子势” ” f f* * 衡衡衡衡量，量，量，量， f f = = z z / / r r
74、2 2 （主要用于（主要用于（主要用于（主要用于s s 区，区，区，区，p p 区）区）区）区） f f * * = = z z * * / / r r 2 2 （主要用于（主要用于（主要用于（主要用于d d 区、区、区、区、dsds 区）区）区）区） 式中式中式中式中Z Z 为离子电荷（绝对值），为离子电荷（绝对值），为离子电荷（绝对值），为离子电荷（绝对值）， z z * *为为为为有效核有效核有效核有效核电荷，电荷，电荷，电荷，r r 为离子半径（为离子半径（为离子半径（为离子半径（pmpm），常用），常用），常用），常用L.PaulingL.Pauling半径。半径。半径。半径。离子极
75、化的结果离子极化的结果 键型过渡( (离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡) ) Ag+ Ir/pm126+216 (= 342)R0/pm 299如：AgF AgCl AgBr AgI核间距缩短。离子键共价键化合物化合物AgFAgClAgBrAgI极化作用极化作用 大大键型变化键型变化离子键离子键为主为主共价键共价键为主为主 m.p()700457434558S(mol/dm3)151 10 56 10 79 10 9颜色变化颜色变化白白白白淡黄淡黄黄黄NaClMgCl2AlCl3SiCl4PCl5r(+)()0.970.660.510.420.29m.p()801714193 68166键
76、型键型离子键离子键 离子键离子键过渡过渡共价键共价键 共价键共价键晶型晶型离子离子离子离子过渡过渡分子分子 离子离子 PCl5在晶体中的形式为：在晶体中的形式为： 晶型改变晶型改变 AgCl AgBr AgIr+/r- 0.695 0.63 0.58 理论上晶型理论上晶型 NaCl NaCl NaCl实际上晶型实际上晶型 NaCl NaCl ZnS配位数配位数 6 6 4CdI2 的结构 l碘碘碘碘离离离离子子子子形形形形成成成成六六六六方方方方密密密密堆堆堆堆积积积积结结结结构构构构，八八八八面面面面体体体体间间间间隙隙隙隙中中中中只只只只有有有有一一一一半半半半被被被被镉镉镉镉占占占占有有
77、有有。每每每每个个个个镉镉镉镉原原原原子子子子周周周周围围围围有有有有6 6 6 6个个个个碘碘碘碘原原原原子子子子，它们处在八面体顶点，它们处在八面体顶点，它们处在八面体顶点，它们处在八面体顶点，l该该该该晶晶晶晶体体体体具具具具有有有有层层层层状状状状夹夹夹夹心心心心结结结结构构构构，即即即即在在在在两两两两个个个个平平平平行行行行的的的的碘碘碘碘元元元元子子子子层层层层中中中中夹夹夹夹者者者者另另另另一一一一平平平平行行行行的的的的CdCdCdCd原原原原子子子子层层层层，整整整整个个个个结结结结构构构构保保保保持持持持电中性，层间的键显著地比层内弱电中性，层间的键显著地比层内弱电中性，
78、层间的键显著地比层内弱电中性，层间的键显著地比层内弱. . . .l这这这这种种种种夹夹夹夹心心心心的的的的层层层层状状状状结结结结构构构构也也也也出出出出现现现现在在在在过过过过渡渡渡渡金金金金属属属属碘碘碘碘化化化化物物物物和和和和某些溴化物、氯化物及氢氧化物。某些溴化物、氯化物及氢氧化物。某些溴化物、氯化物及氢氧化物。某些溴化物、氯化物及氢氧化物。离子极化对物性的影响离子极化对物性的影响熔点熔点 变低变低在水中的在水中的溶解度溶解度 变小变小颜色颜色 变深变深极极化化作作用用大大氧氧化化物物K2OCaOSc2O3TiO2V2O5CrO3Mn2O7极极化化作作用用大大颜颜色色白白白白白白白
79、白 橙橙暗红暗红绿紫绿紫氧化物氧化物(颜色颜色)Y2O3(白白) PbO(黄红黄红)SnO(灰灰)硫化物硫化物(颜色颜色)Y2S3(黄黄)PbS(黑黑)SnS(棕棕)极化作用增加极化作用增加颜色加深颜色加深 (变形性变形性S2 O2 )3. 4 3. 4 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体(1) (1) (1) (1) 取向力：取向力：取向力：取向力：指极性分子和极性分子之间的作用力。指极性分子和极性分子之间的作用力。指极性分子和极性分子之间的作用力。指极性分子和极性分子之间的作用力。极性分子是一种偶极子。这种固有偶极子与偶极子之极性分子是一种偶极子。这种固有偶极子与偶极子之极性分子是一种偶极子
80、。这种固有偶极子与偶极子之极性分子是一种偶极子。这种固有偶极子与偶极子之间的静电引力叫做取向力，也称定向力或偶极力。间的静电引力叫做取向力，也称定向力或偶极力。间的静电引力叫做取向力，也称定向力或偶极力。间的静电引力叫做取向力，也称定向力或偶极力。(2) (2) 诱导力：这是发生在极性分子和非极性分子之间以诱导力：这是发生在极性分子和非极性分子之间以诱导力：这是发生在极性分子和非极性分子之间以诱导力：这是发生在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间的作用力。及极性分子和极性分子之间的作用力。及极性分子和极性分子之间的作用力。及极性分子和极性分子之间的作用力。 当极性分子与非极性分子
81、相遇时当极性分子与非极性分子相遇时当极性分子与非极性分子相遇时当极性分子与非极性分子相遇时，极性分子的固有偶，极性分子的固有偶，极性分子的固有偶，极性分子的固有偶极所产生的电场，使非极性分子电子云变形（即电子云极所产生的电场，使非极性分子电子云变形（即电子云极所产生的电场，使非极性分子电子云变形（即电子云极所产生的电场，使非极性分子电子云变形（即电子云偏向极性分子偶极的正极），结果使非极性分子正负电偏向极性分子偶极的正极），结果使非极性分子正负电偏向极性分子偶极的正极），结果使非极性分子正负电偏向极性分子偶极的正极），结果使非极性分子正负电荷中心不再重合，从而形成诱导偶极子。荷中心不再重合，从
82、而形成诱导偶极子。荷中心不再重合，从而形成诱导偶极子。荷中心不再重合，从而形成诱导偶极子。极性分子固有极性分子固有极性分子固有极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力。 在极性分子之间，由于它们相互作用在极性分子之间，由于它们相互作用在极性分子之间，由于它们相互作用在极性分子之间，由于它们相互作用，每一个分子也，每一个分子也，每一个分子也，每一个分子也会由于变形而产生诱导偶极，使极性分子极性增加，从会由于变形而产生诱导偶极，使极性分
83、子极性增加，从会由于变形而产生诱导偶极，使极性分子极性增加，从会由于变形而产生诱导偶极，使极性分子极性增加，从而使分子之间的相互作用力也进一步加强。而使分子之间的相互作用力也进一步加强。而使分子之间的相互作用力也进一步加强。而使分子之间的相互作用力也进一步加强。决定诱导作用强弱的因素：决定诱导作用强弱的因素： 极性分子的偶极矩极性分子的偶极矩： 愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。 非极性分子的极化率（变形性）非极性分子的极化率（变形性）： 愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。(3) (3) 色散力：非极性分子之间的作用力。色散力：非极性分子之间的作用力。色散力：非极性分子之间的作用力
84、。色散力：非极性分子之间的作用力。 通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合的，的，的，的，但在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过但在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过但在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过但在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过程中，有可能在程中，有可能在程中，有可能在程中，有可能在某一瞬时产生电子与核的相对位移，造某一瞬时产生电子与核的相对位移，造某一瞬时产生电子与核的相对位移，造某一瞬时产生电子与核的相对位移
85、，造成正负电荷重心分离，产生瞬时偶极。成正负电荷重心分离，产生瞬时偶极。成正负电荷重心分离，产生瞬时偶极。成正负电荷重心分离，产生瞬时偶极。这种瞬时偶极可这种瞬时偶极可这种瞬时偶极可这种瞬时偶极可使和它相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，于是使和它相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，于是使和它相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，于是使和它相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，于是两个偶极处在异极相邻的状态，而产生分子间吸引力。两个偶极处在异极相邻的状态，而产生分子间吸引力。两个偶极处在异极相邻的状态，而产生分子间吸引力。两个偶极处在异极相邻的状态，而产生分子间吸引力。 这种这种这种这种由
86、于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做由于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做由于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做由于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做色散力。色散力。色散力。色散力。虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的状态却是不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种状态却是不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种状态却是不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种状态却是不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种作用力作用力作用力作用力l非极性分子非极性分子：只
87、存在色散力；非极性分子非极性分子：只存在色散力；非极性分子非极性分子：只存在色散力；非极性分子非极性分子：只存在色散力；l极性分子非极性分子：诱导力和色散力；极性分子非极性分子：诱导力和色散力；极性分子非极性分子：诱导力和色散力；极性分子非极性分子：诱导力和色散力；l极性分子极性分子：取向力、色散力、诱导力。极性分子极性分子：取向力、色散力、诱导力。极性分子极性分子：取向力、色散力、诱导力。极性分子极性分子：取向力、色散力、诱导力。l除极少数强极性分子外，大多数分子间作用力以色除极少数强极性分子外，大多数分子间作用力以色除极少数强极性分子外，大多数分子间作用力以色除极少数强极性分子外，大多数分
88、子间作用力以色散力为主。散力为主。散力为主。散力为主。范德华力的本质及影响因素：范德华力的本质及影响因素：范德华力的本质及影响因素：范德华力的本质及影响因素： 是一种静电力，是一种静电力，是一种静电力，是一种静电力，只有在分子相距甚近只有在分子相距甚近只有在分子相距甚近只有在分子相距甚近（约（约（约（约500pm500pm以内）以内）以内）以内）时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减弱（弱（弱（弱（与分子间距离的六次方成反比与分子间距离的六次
89、方成反比与分子间距离的六次方成反比与分子间距离的六次方成反比）。）。）。）。 根据量子力学理论计算，根据量子力学理论计算，根据量子力学理论计算，根据量子力学理论计算，取向力和诱导力都与分子的取向力和诱导力都与分子的取向力和诱导力都与分子的取向力和诱导力都与分子的偶极矩平方成正比。偶极矩平方成正比。偶极矩平方成正比。偶极矩平方成正比。诱导力还与被诱导的非极性分子或诱导力还与被诱导的非极性分子或诱导力还与被诱导的非极性分子或诱导力还与被诱导的非极性分子或极性分子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。极性分子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。极性分子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。极
90、性分子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。色散力主要与相互作用分子的变形性有关。一般分子的色散力主要与相互作用分子的变形性有关。一般分子的色散力主要与相互作用分子的变形性有关。一般分子的色散力主要与相互作用分子的变形性有关。一般分子的体积越大，其变形性也越大，分子体积越大，其变形性也越大，分子体积越大，其变形性也越大，分子体积越大，其变形性也越大，分子间的色散力随之增强。间的色散力随之增强。间的色散力随之增强。间的色散力随之增强。 此外，此外，此外，此外，除了取向力与温度有关外，色散力和诱导力受除了取向力与温度有关外，色散力和诱导力受除了取向力与温度有关外，色散力和诱导力受除了取向力与温度
91、有关外，色散力和诱导力受温度影响不大。温度影响不大。温度影响不大。温度影响不大。范德华力的大小：范德华力的大小：l比化学键弱得多。比化学键弱得多。 化学键能约为化学键能约为100 600 kJ mol1， 分子间作用力一般在分子间作用力一般在2 20 kJ mol1之间，之间， 比化学键能小比化学键能小1、2个数量级。个数量级。l分子间作用力一般没有方向性和饱和性。分子间作用力一般没有方向性和饱和性。氢键氢键(Hydrogen bond) 一种存在于分子之间也存一种存在于分子之间也存一种存在于分子之间也存一种存在于分子之间也存在于分子内部的作用力，它比化学键弱而比范德华力在于分子内部的作用力，
92、它比化学键弱而比范德华力在于分子内部的作用力，它比化学键弱而比范德华力在于分子内部的作用力，它比化学键弱而比范德华力强。强。强。强。Hydrogen Bonding in Water水分子形成的笼状结构水分子形成的笼状结构 气体水合物的典型结构具有立方结构，其单胞是由气体水合物的典型结构具有立方结构，其单胞是由气体水合物的典型结构具有立方结构，其单胞是由气体水合物的典型结构具有立方结构，其单胞是由两类多面体两类多面体两类多面体两类多面体五边形十二面体和十四面体公用面组合五边形十二面体和十四面体公用面组合五边形十二面体和十四面体公用面组合五边形十二面体和十四面体公用面组合而成。而成。而成。而成。
93、20202020个水分子占有顶角构成的五角十二面体，一个水分子占有顶角构成的五角十二面体，一个水分子占有顶角构成的五角十二面体，一个水分子占有顶角构成的五角十二面体，一个在立方体顶点，一个在体心位置但取向不同，另有个在立方体顶点，一个在体心位置但取向不同，另有个在立方体顶点，一个在体心位置但取向不同，另有个在立方体顶点，一个在体心位置但取向不同，另有6 6 6 6个水分子占有它们的间隙位置使五角十二面体搭成个水分子占有它们的间隙位置使五角十二面体搭成个水分子占有它们的间隙位置使五角十二面体搭成个水分子占有它们的间隙位置使五角十二面体搭成一个三维骨架结构，同时，使五角十二面体上的每个一个三维骨架
94、结构，同时，使五角十二面体上的每个一个三维骨架结构，同时，使五角十二面体上的每个一个三维骨架结构，同时，使五角十二面体上的每个水分子的四面体氢键配位方式得到满足水分子的四面体氢键配位方式得到满足水分子的四面体氢键配位方式得到满足水分子的四面体氢键配位方式得到满足 除了除了除了除了HFHF、H H2 2OO、NHNH3 3 有有有有分子间氢键分子间氢键分子间氢键分子间氢键外，在有机羧外，在有机羧外，在有机羧外，在有机羧酸酸酸酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的
95、存在。3.53.5 层状晶体层状晶体共价固体共价固体共价固体共价固体 原子通过共价键在晶体中相连的固体称为共价固体。原子通过共价键在晶体中相连的固体称为共价固体。原子通过共价键在晶体中相连的固体称为共价固体。原子通过共价键在晶体中相连的固体称为共价固体。元素和化合物都可以共价固体存在第元素和化合物都可以共价固体存在第元素和化合物都可以共价固体存在第元素和化合物都可以共价固体存在第IVAIVAIVAIVA族的碳、硅、族的碳、硅、族的碳、硅、族的碳、硅、和锡的。和锡的。和锡的。和锡的。 金刚石是面心立方晶体，金刚石是面心立方晶体，金刚石是面心立方晶体，金刚石是面心立方晶体， 碳原子的分布是由两组碳
96、原子的分布是由两组碳原子的分布是由两组碳原子的分布是由两组 相互错开立方晶胞体相互错开立方晶胞体相互错开立方晶胞体相互错开立方晶胞体 对角线的对角线的对角线的对角线的1/41/41/41/4而形成。而形成。而形成。而形成。 高的强度和键能，高的强度和键能，高的强度和键能，高的强度和键能， 较高得熔点、沸点和硬度较高得熔点、沸点和硬度较高得熔点、沸点和硬度较高得熔点、沸点和硬度。 石墨的层状结构中，既包含石墨的层状结构中，既包含有共价键有共价键，又包含又包含金属键、范德华力金属键、范德华力，石墨表现出多重性质：石墨表现出多重性质：质地柔软光滑、容易磨碎、质地柔软光滑、容易磨碎、密度小、熔点高、不
97、透明、密度小、熔点高、不透明、有光泽和导电率高等。有光泽和导电率高等。氮化硼氮化硼BNBN同样的层状晶格，同样的层状晶格， 黑磷属于正交交晶系，也是层状的晶体，黑磷属于正交交晶系，也是层状的晶体，具有导电性，类似石墨。具有导电性，类似石墨。层间为分子间力 同一层：同一层：同一层：同一层：C CC C 键长为键长为键长为键长为142pm142pm，C C 原子采用原子采用原子采用原子采用 spsp2 2 杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道，与周围三个，与周围三个，与周围三个，与周围三个 C C 原子形成三个原子形成三个原子形成三个原子形成三个 键键键键，键角为，键角为，键角为，键角为 120120
98、0 0，每个，每个，每个，每个 C C 原子还有一个原子还有一个原子还有一个原子还有一个 2p 2p 轨道，垂直于轨道，垂直于轨道，垂直于轨道，垂直于spsp2 2 杂杂杂杂化轨道平面，化轨道平面，化轨道平面，化轨道平面，2p 2p 电子参与形成了电子参与形成了电子参与形成了电子参与形成了键，这种包含着很键，这种包含着很键，这种包含着很键，这种包含着很多原子的多原子的多原子的多原子的 键称为键称为键称为键称为大大大大键键键键。 层与层间：距离为层与层间：距离为层与层间：距离为层与层间：距离为 340pm340pm，靠靠靠靠分子间力分子间力分子间力分子间力结合起来。结合起来。结合起来。结合起来。
99、 石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。型的晶体。型的晶体。型的晶体。钾石墨化合物（钾石墨化合物（钾石墨化合物（钾石墨化合物（a a a a）从垂直与石墨平面层）从垂直与石墨平面层）从垂直与石墨平面层）从垂直与石墨平面层（b b b b）从平行与石墨平面层的方向观察）从平行与石墨平面层的方向观察）从平行与石墨平面层的方向观察）从平行与石墨平面层的方向观察过渡金属硫化物过渡金属硫化物过渡金属硫化物过渡金属硫化物MSMSMSMS2 2 2 2的夹层化合物的夹层
100、化合物的夹层化合物的夹层化合物：层内金属与硫之间：层内金属与硫之间：层内金属与硫之间：层内金属与硫之间通过具有一定共价成份的离子键相连，可以看作是在硫通过具有一定共价成份的离子键相连，可以看作是在硫通过具有一定共价成份的离子键相连，可以看作是在硫通过具有一定共价成份的离子键相连，可以看作是在硫的六方密堆积结构中金属占据其八面体空隙或三棱柱空的六方密堆积结构中金属占据其八面体空隙或三棱柱空的六方密堆积结构中金属占据其八面体空隙或三棱柱空的六方密堆积结构中金属占据其八面体空隙或三棱柱空隙），夹心层之间仅靠隙），夹心层之间仅靠隙），夹心层之间仅靠隙），夹心层之间仅靠Van Van derder Waals Waals力连结，力连结，力连结，力连结，由由由由于于于于MSMSMSMS2 2 2 2特特特特殊殊殊殊的的的的层层层层状状状状结结结结构构构构和和和和独独独独特特特特的的的的电电电电荷荷荷荷输输输输运运运运性性性性质质质质，因因因因此此此此可可可可以以以以将将将将客客客客体体体体嵌嵌嵌嵌入入入入形形形形成成成成夹夹夹夹层层层层化化化化合合合合物物物物，研研研研究究究究嵌嵌嵌嵌入入入入金金金金属属属属锂锂锂锂的的的的锂电池。锂电池。锂电池。锂电池。感谢参与，欢迎赐教感谢参与，欢迎赐教
