固体物质的分类和宏观特征.ppt
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1、4.5 固体物质的分类和宏观特征,1、固体的分类,固体,晶体(crystal),单晶体 多晶体,无定型固体( amorphous solid ),2、晶体的特征,(1) 具有规则的几何外形,晶面角守恒定律,(2) 有固定的熔点,(3) 各向异性,(4) 晶体内部粒子的周期性排列及其理想的外 形都具有特定的对称性,4.6 晶体的微观点阵结构,1、晶体与空间点阵,NaCl的晶体结构,晶体内部的结构单元 (分子、原子、原子 团或离子等)在空间 作有规则的周期性排 列,构成空间点阵 (晶格) (crystal lattice),2、晶胞(unit cell),构成晶体的平行六面体的最小的基本单 元称为
2、晶胞。,整个晶体是由晶胞无间隙地堆砌而成。,晶胞参数( unit cell parameters),构成晶胞的六面体的三个边长a、b、c(称 为晶轴)及三个夹角、称为晶胞参数。 它们决定了晶胞的大小和形状。,晶胞的分类 晶系,晶系 晶轴 轴间夹角 实例 立方 a = b = c = 900 Cu, NaCl 四方 a = b c = 900 Sn, SiO2 正交 a = b c = 900 I2, BaCO3 三方 a = b = c = 900 As, Al2O3 a = b c = 900 , = 1200 单斜 a b c = = 900 , 900 KClO3 三斜 a b c 90
3、0 K2CrO7 六方 a = b c = 900, =1200 Mg,CuS,立方晶系 (a = b = c ,=900 ),简单立方型 体心立方型 面心立方型,4.7 金属晶体,1、金属键( Metallic bond ),(1) 自由电子气模型,在金属晶体中,金属元素的价电子为所 有原子(或离子)所共有,可以在整个金属 晶格的范围内自由运动,称为自由电子(free Electrons )。 金属借助这些自由电子与金属离子之间 的作用力而结合成晶体,此作用力则称为金 属键。,(2)能带理论(Energy band theory ),(1)由于晶体中原子之间的相互作用,而使 原子某个轨道的能
4、级分裂成一组能量非 常相近的能级,称为能带。 一个能级中所含能级的数量与晶体中原 子的个数相同。,(2) 电子在能带中的排布仍然遵守能量最低原 理、泡利原理和洪特规则。,(3) 能级分为满带、导带和空带: 全部被电子充满的能带称为满带。 部分被电子充满的能带称为导带。在电 场的作用下,导带中的电子可以从较低能 级跃迁到较高能级,形成电流。 没有电子的能带称为空带。,(4) 能带之间的区域称为禁带。 禁带宽度:金属:01eV 半导体:5 eV,空 带,金属,半导体,绝缘体,2、晶体类型及结构,(1)简单立方堆积,(2)体心立方堆积,(3)面心立方堆积,(4)六方密堆积,4.8 离子晶体 ( io
5、nic crystal ),1、离子晶体的性质,具有较高的熔点和沸点; 大多数固体不导电; 一般易溶于极性溶剂,决定晶格类型的因素: 离子所带电荷的数量; 正、负离子的半径; 离子的极化。,2、离子半径与晶体结构的关系,离子在空间排布时,在满足电中性和能量 最低原理的前提下,每个离子周围将尽可能多 地排列异电荷离子,配位数: 每个离子周围邻接的异电荷离子的数目。,+,+,+,半径比 r+/r-, 0.414 (0.2250.414) (0.414 0.732) ( 0.732 1 ),配位数 4 6 8,晶体构型 ZnS型 NaCl型 CsCl型,3、几种简单的离子晶体类型,(1) CsCl
6、型(简单立方晶型):,(2) NaCl型(面心立方晶型),(3) ZnS型(面心立方晶型):,4、离子极化对晶体结构的影响,离子的极化 (polarization of ions) 在外电场的作用下,离子最外层的电子 云发生变形,称为离子的极化。,当带相反电荷的离子相互接近时,会互相 引起极化作用,但一般正离子的极化能力大于 负离子,而负离子由于极化而产生的电子云的 变形大于正离子。,影响离子极化能力的因素,离子半径越小,所带电荷数越多,极化能 力越强;,(2) 与最外层电子构性有关 极化能力: 18,18+2,2 9 17 8,影响离子变形性的因素,(1) 离子半径越大,变形性越大,(2)
7、负离子价数越高,变形性越大; 正离子价数越高,变形性越小。,离子极化对晶体结构和性质的影响,离子的极化使离子键向共价键转化,使 晶体的结构和性质向共价化合物转变(如熔 点和沸点降低,在水中的溶解度减小,颜色 发生变化等),4.9 原子晶体和分子晶体,在晶体中,原子以共价键相互连接而组成 晶格点阵,晶体构型取决于共价键的性质(方 向性和饱和型),一般比离子型晶体配位数低, 硬度和熔点比离子晶体高,溶解度和延展性差。,1、原子晶体(共价晶体 covalent crystals),2、分子晶体(molecular crystals ),在晶体中,分子通过分子间作用力而构成 晶格点阵,形成晶体。 分子
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- 固体 物质 分类 宏观 特征
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