晶体结构,配合物结构知识点与习题.doc

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1、晶体结构一、基本概念(TheBasicConcepts): 1.晶体(Crystals):(1)物质的质点(分子、离子或原子)在空间有规则地排列而成的、具有整齐外形的、以多面体出现的固体物质,称为晶体。(2)晶体有同质多象性 由同样的分子(或原子)可以以不同的方式堆积成不同的晶体,这种现象叫做同质多象性。但同一种物质的气态、液态只存在一种结构。(3)晶体的几何度量和物理效应常随方向不同而表现出量上的差异,这种性质称为各向异性。2.晶格(Crystallattices)(1)以确定位置的点在空间作有规则的排列所具有一定的几何形状,称为晶体格子,简称为晶格。Fi

2、g.8.10The14Bravaisunitcells 3.晶胞(Unitcells)(1)在晶格中,含有晶体结构,具有代表性的最小单元,称为单元晶胞,简称晶胞。(2)在晶胞中的各结点上的内容必须相同。(3)晶胞参数晶胞参数:、、、α、β、γ(4)分数坐标 用来表示晶胞中质点的位置例如: 简单立方   立方体心     立方面心(0,0,0),(0,0,0),(,,)(0,0,0)(,,0),(,0,),(0,,)在分数坐标中,绝对不能出现1,因为1即0。这说明晶胞是可以前后、左右、上下平移的。等价点只需要一个坐标来表示即可,上述三个晶胞中所含的质点分别为1

3、、2、4,所以分数坐标分别为1组、2组和4组。(5)晶面指数 晶面在三维空间坐标上的截距的倒数(h、k、l)来表示晶体中的晶面,称为晶面指数,如立方晶系中(100),(110),(111)面分别为(100)(110)(111)Fig.8.12SelectedplanesandtheirMillerindicesforcubicsystem用X-ray的衍射可以测量晶体中的面间距,2d·sinθ=n·λ。d-晶体的面间距,θ-衍射角,n-衍射级数,λ-X-ray的波长。对于立方晶系,面间距(d)晶胞参数(a)之间的关系式: 4.根据晶体中质点内容的不同,晶体可

4、分类成:金属晶体(metalliccrystals)、离子晶体(ioniccrystals)、原子晶体(atomiccrystals)、分子晶体(molecularcrystals)、混合晶体(mixturecrystals)二、金属键与金属晶体(MetallicBondandMetallicCrystals) 1.金属键理论(Metallicbond)Fig8.14Arrangementofatomsinalithiumcrystal(1)改性的共价键理论(2)能带理论(bandtheory)(以分子轨道理论为基础)(a)能带理论的基本要点(i)按照分子轨

5、道理论,把整个金属晶体看作一个大分子,把金属中能级相同的原子轨道线性组合(原子轨道重叠)起来,成为整个金属晶体共有的若干分子轨道,合称为能带(energyband),即金属晶体中的n个原子中的每一种能量相等的原子轨道重叠所形成的n个分子轨道,称为一个能带;Fig.8.15Bandsofmolecularorbitalsinametalcrystal.Fig.8.16Thepartiallyfilledbandof“molecularorbitals”inametal.(Left)ThehighestfilledlevelisreferredtoastheFe

6、rmilevel.(Right)Theelectronsarefreertomoveinthenowpartiallyfilledlevels,thispropertyaccountsfortheelectricalconductivityofmetals.Fig.8.17Bandtheoryappliedtosemiconductorsandinsulators.Incontrasttometals,thebandoffilledlevels(thevalenceband)isseparatedfromthebandofemptylevels(thecon

7、ductionband)byabandgap.ThebandgapcanrangefromjustafewkJ·mol-1to500kJ·mol-1ormore.(ii)按照分子轨道法,金属晶体中的多原子形成多原子离域键,n个原子轨道线性组合成n个分子轨道,其中有n/2个成键分子轨道,有n/2个反键分子轨道(图8.15);(iii)由n个相同的充满电子的原子轨道重叠所形成的能带,称为满带(filledband);由n个相同的未充满电子的原子轨道重叠所形成的高能量能带,称为导带(conductionband),能带与能带之间的间隔是电子不能存在的区域,称为禁带

8、(forbiddenband)。凡无电子的原子轨道重

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