《固體結(jié)構(gòu)》PPT課件

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1、§10.1晶體結(jié)構(gòu)和類型第十章固體結(jié)構(gòu)§10.5層狀晶體§10.4分子晶體§10.3離子晶體§10.2金屬晶體本章重點(diǎn)：1、晶胞參數(shù)a，b，c，α，β，γ；2、晶胞、球的密堆積；3、晶體類型（金屬晶體、原子晶體、離子晶體、分子晶體）4、三種典型的離子晶體（NaCl、CsCl、ZnS）5、離子的極化率(α)、離子的極化力(f)6、分子間作用力（色散力、誘導(dǎo)力、取向力）10.1.1晶體結(jié)構(gòu)的特征與晶格理論§10.1晶體結(jié)構(gòu)和類型10.1.4晶體類型10.1.3球的密堆積10.1.2晶體缺陷非晶體晶胞：晶體的最小重復(fù)單元，通過(guò)晶胞在空間平移無(wú)隙地堆砌而成晶體。由晶胞參數(shù)a，b，c，α，β

2、，γ表示，a，b，c為六面體邊長(zhǎng)，α，β，γ分別是bc，ca,ab所組成的夾角。10.1.1晶體結(jié)構(gòu)的特征與晶格理論晶胞的兩個(gè)要素：1.晶胞的大小與形狀：2、晶胞的內(nèi)容：粒子的種類，數(shù)目及它在晶胞中的相對(duì)位置。按晶胞參數(shù)的差異將晶體分成七種晶系。按帶心型式分類，將七大晶系分為14種型式。例如，立方晶系分為簡(jiǎn)單立方、體心立方和面心立方三種型式。金屬晶體中粒子的排列方式常見(jiàn)的有三種：六方密堆積(HexgonalClosePacking)；面心立方密堆積(Face-CentredCubicClosePacking)；體心立方堆積(Body-CentredCubicPacking)。1、六

3、方密堆積：(HexgonalClosePacking)hcp配位數(shù)：12空間占有率：74.05%第三層與第一層對(duì)齊，產(chǎn)生ABAB…方式。10.1.3球的密堆積2、面心立方密堆積：(Face-CentredCubicClosePacking)fcc配位數(shù)：12空間占有率:74.05%第三層與第一層有錯(cuò)位，以ABCABC…方式排列。3.體心立方堆積：(Body-CentredCubicPacking)bcc配位數(shù)：8空間占有率：68.02%密堆積層間的兩類空隙四面體空隙：一層的三個(gè)球與上或下層密堆積的球間的空隙。八面體空隙：一層的三個(gè)球與錯(cuò)位排列的另一層三個(gè)球間的空隙。晶體的分類10.

4、1.4晶體類型10.2.1金屬晶體的結(jié)構(gòu)§10.2金屬晶體10.2.3金屬合金10.2.2金屬鍵理論金屬晶體是金屬原子或離子彼此靠金屬鍵結(jié)合而成的。金屬鍵沒(méi)有方向性，金屬晶體內(nèi)原子以配位數(shù)高為特征。金屬晶體的結(jié)構(gòu)：等徑球的密堆積。10.2.1金屬晶體的結(jié)構(gòu)10.3.1離子晶體的特征結(jié)構(gòu)§10.3離子晶體10.3.3離子極化10.3.2晶格能離子晶體：密堆積空隙的填充。陰離子：大球，密堆積，形成空隙。陽(yáng)離子：小球，填充空隙。規(guī)則：陰陽(yáng)離子相互接觸穩(wěn)定；配位數(shù)大，穩(wěn)定。10.3.1離子晶體的特征結(jié)構(gòu)1、三種典型的離子晶體NaCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：晶格：面心立方配位比：6:6(紅球－N

5、a+,綠球－Cl-)CsCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：(紅球－Cs+,綠球－Cl-)晶格：簡(jiǎn)單立方配位比：8:8晶胞中離子的個(gè)數(shù)：ZnS型(立方型)晶格：面心立方(紅球－Zn2+,綠球－S2-)配位比：4:4半徑比(r+/r-)規(guī)則：NaCl晶體其中一層橫截面：理想的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(NaCl)配位數(shù)構(gòu)型0.225→0.4144ZnS型0.414→0.7326NaCl型0.732→1.008CsCl型半徑比規(guī)則定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，按下列化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式使離子晶體變?yōu)闅怏w正離子和氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所吸收的能量稱為晶格能，用U表示。U10.3.2晶格能MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)(g)Cl+

6、(g)NaNaCl(s)-+例如：1、Born-Haber循環(huán)K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升華焓電離能氣化熱電子親和能則：U=689.1kJ·mol-1=89.2kJ·mol-1=418.8kJ·mol-1=15.5kJ·mol-1=96.5kJ·mol-1=-324.7kJ·mol-1=-689.1kJ·mol-1=295.3kJ·mol-1上述數(shù)據(jù)代入上式求得：+++++=2、Born-Lande公式式中：R0—正負(fù)離子核間距離，Z1，Z2—分別為正負(fù)離子電荷的絕對(duì)值，A—Madelung常數(shù),與晶體類型有關(guān)，n—Born指數(shù),與離子電子層結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。A的取值：Cs

7、Cl型A=1.763NaCl型A=1.748ZnS型A=1.638n的取值：3、Калустинский公式：晶體分子式中正離子的個(gè)數(shù)：晶體分子式中負(fù)離子的個(gè)數(shù)影響晶格能的因素：①離子的電荷(晶體類型相同時(shí))②離子的半徑(晶體類型相同時(shí))③晶體的結(jié)構(gòu)類型④離子電子層結(jié)構(gòu)類型Z↑，U↑例：U(NaCl)U(CaO)離子電荷數(shù)大,離子半徑小的離子晶體晶格能大,相應(yīng)表現(xiàn)為熔點(diǎn)高、硬度大等性能。晶格能對(duì)離子晶體物理性質(zhì)的影響：描述一個(gè)