课 程 简 介 - 长春理工大学

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1、第7章固体的结构与性质一、教学目的1、了解晶体的类型；2、掌握离子的电子构型；3、了解离子极化对物质结构及性质的影响，了解真实晶体的缺陷。二、教学方法讲授法、提问法三、教学手段多媒体四、学时分配3学时五、重点和难点1、晶体的类型；2、离子极化。六、作业布置p222：3、6七、辅导安排课间、课后八、教学内容一、晶体和非晶体（一）晶体的特征：1、有一定的几何外形，非晶体如玻璃等又称无定形体；2、有固定的熔点；3、各向异性：一块晶体的某些性质，如光学性质、力学性质、导电导热性质、机械强度等，从晶体的不同方向去测定，常不同。（二）晶

2、体的内部结构1、晶格：把晶体中规则排列的微粒抽象成几何学中的点，并称为结点。这些点的结合称为点阵，沿着一定的方向按某种规则把结点连结起来，则得到描述各种晶体内部结构的几何图像——晶体的空间格子，称为晶格。2、晶胞：在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。（三）单晶体和多晶体单晶体——由一个晶核（微小的晶体）各向均匀生成而成，其内部的粒子基本上按某种规律整齐排列。如冰糖、单晶硅等。多晶体——由很多单晶体杂乱聚结而成，失去了各向异性特征。（四）非晶体物质非晶体物质指结构无序（有的可能近程有序）的固体物质。晶体和非晶

3、体间并不存在鸿沟，在一定条件下，可相互转化。（五）液晶有些有机物质的晶体熔化后，在一定温度范围内微粒分布部分地保留着远程有序性，因而部分地仍具有各向异性。这种介于液态和晶态间的各向异性的凝聚流体，称为液晶。二、离子晶体及其性质（一）离子晶体的特征和性质由离子间静电引力结合成的晶体——离子晶体。晶体内（或分子内）某一粒子周围最接近的粒子数称为该粒子的配位数。如NaCl晶体中Na+、Cl-配位数均为6。性质：静电作用力较大，故一般熔点较高，硬度较大、难挥发，但质脆，一般易溶于水，其水溶液或熔融态能导电。（二）离子晶体中最简单的结

4、构类型离子晶体中三种典型的结构类型：NaCl型、CsCl型和立方ZnS型。1、NaCl型：晶胞形状是立方体，配位数均为6，如KI、LiF、NaBr、MgO、CaS等均属此类。2、CsCl型：晶胞也是立方体，配位数均为8，如TlCl、CsBr、CsI等属此列。3、立方ZnS型晶胞也是正立方体，配位数均为4，如BeO、ZnSe等。化学组成相同而晶体构型不同称同质多晶现象。（三）离子晶体的稳定性1、离子晶体的晶格能晶格能——标准态下，使单位物质的量的离子晶体使其变为气态组合离子所吸收的能量，称为离子晶体的晶格能2、离子晶体的稳定性

5、对晶体构型相同的离子化合物，离子电荷数越多，核间距越强，晶格能越大，熔点越高，硬度较大。晶格能大小可以衡量某种离子晶体稳定性的标志。U越大，离子晶体越稳定。三、原子晶体和分子晶体（一）原子晶体晶格结点上是原子，原子间共价键相结合，为原子晶体。如金刚石，由于共价键结合力强，所以原子的晶体熔点高，硬度大，如金刚石、金刚砂，熔融不导电。属原子晶体的物质为数不多，单质Si、B、SiC、SiO2、B4C、BN、AlN等。（二）分子晶体由分子间力（有的可能有氢键）结合，结点是中性分子，这类晶体叫分子晶体，如干冰等。分子晶体物质一般熔点低

6、、硬度小、易挥发，熔融不导电。四、金属晶体（一）金属晶体的内部结构金属晶体中，结点上排列的是金属原子，金属阳离子，对金属单质，晶体中原子在空间的排布，可近似看成是等径圆球的堆积。为形成稳定结构采取尽可能紧密的堆积方式，所以金属一般密度较大，配位数较大。（二）金属键金属晶体中金属原子间的结合力，称为金属键。特征：无饱和性，方向性。（三）金属键的能带理论应用分子轨道理论研究金属晶体中结合力逐步开展成了金属键的能带理论。1、金属晶体块的大分子概念该理论把任何一块金属晶体都看作一个大分子。然后应用M·O理论来描述金属晶体内电子的运动

7、状态。2、能带的概念由n条能级相近的原子轨道组成能量几乎连续的n条分子轨道，总称为能带。如由2s原子轨道组成的能带，叫2s能带。3、能带的种类满带——充满电子的低能量能带，如金属锂的1s能带就是满带。导带——充满电子的高能量能带，如金属锂的2s能带就是导带。禁带——带隙是电子的禁区。4、能带的重叠当金属原子相邻亚层原子轨道间能级相近时形成的能带会出现重叠现象。能带理论可以用来证明金属的一些物理性质：如金属光泽；导热性；延展性；绝缘体的绝缘性；半导体和导电性等。五、混合型晶体和晶体缺陷（一）混合型晶体有一些晶体，晶体内同时存在

8、若干种不同的作用力，具有若干种晶体的结构和性质，这类晶体称为混合型晶体。石墨为典型例子，石墨中，C原子取SP2杂化，呈层状结构，剩余的电子形成大π键——由多个原子共同形成的大π键。其中的电子沿层面活动力强，与金属中自由电子类似，故石墨沿层面电导率大。（二）实际晶体的缺陷及其影响1、空穴缺陷