共价型物质的晶体

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1、§7.5共价型物质的晶体晶体(crystal)——具有一定的几何形状，由组成晶体的质点(原子、离子或分子等)在空间周期性地排列而构成的，如氯化钠、金刚石、石英等均为晶体。无定形物质(amorphoussolid)——没有规则的几何形状，其内部的质点排列是没有规律的，如玻璃、石蜡、橡胶等。气态、液态物质和无定形物质在一定条件下也可以转变成晶体。一、晶体的特征(1)各向异性(anisotropy)，即在晶体的不同方向上具有不同的物理性质，如光学性质、电学性质、力学性质和导热性质等在晶体的不同方向上往往是各不

2、相同的，如石墨特别容易沿层状结构方向断裂成薄片，石墨在与层平行方向的电导率要比与层垂直方向上的电导率高一万倍以上。(2)具有一定的熔点，而无定形体则没有固定的熔点，只有软化温度范围（如玻璃、石蜡、沥青等）。晶体还有一些其它的共性，如晶体具有规则的几何外形；具有均匀性，即一块晶体内各部分的宏观性质（如密度、化学性质等）相同。X射线研究的结果得知，晶体是由在空间排列得很有规则的结构单元(可以是离子、原子或分子等)组成晶体中具体的结构单元抽象为几何学上的点(称结点)，把它们连接起来，构成不同形状的空间网格，称

3、晶格。晶格中的格子都是六面体。晶格中最小的重复单元（平行六面体），称为晶胞(unitcell)。晶胞在三维空间无间隙地堆砌构成的晶格。晶胞为平行六面体，但是它的三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直，晶胞的形状和大小用晶胞参数表示，即用晶胞三个边的长度a、b、c和三个边之间的夹角、、表示，如图7-33所示。二、晶体的分类（1）按晶体的对称性分类晶系晶胞类型实例立方晶系a=b=c===90NaCl、CaF2、金属Cu四方晶系a=bc===90ºSnO2、TiO2、金属Sn六方晶系a

4、=bc==90,=120AgI、石英(SiO2)菱形晶系a=b=c==90<120方解石(CaCO3)、斜方晶系abc===90NaNO2、MgSiO4、斜方硫单斜晶系abc==90,>90KClO3、KNO2、三斜晶系abcCuSO45H2O、K2Cr2O7、高岭土(2)按结构单元间作用力分类离子晶体离子晶体中晶胞的结构单元上交替排列着正、负离子，离子晶体具有较高的熔点和较大的硬度，而多电荷离子组成的晶体则更为突出。是电的不良导体，比较

5、脆，机械加工性能差。原子晶体原子晶体中组成晶胞的结构单元是中性原子，结构单元间以强大的共价键相联系。具有很高的熔点和硬度；原子晶体是电的不良导体，即使在熔融时导电性也很差；溶解性能差，在大多数溶剂中都不溶解；石英(SiO2)也是原子晶体，它有多种晶型。其中―石英俗称水晶，具有旋光性，是旋光仪的主要光学部件材料。常见的原子晶体还有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)和氮化铝(AlN)等。分子晶体分子晶体中晶胞的结构单元是分子，通过分子间的作用力相结合，此作用力要比分子内的化学键力小得多。分子晶体的熔点和硬

6、度都很低；分子晶体多数是电的不良导体；因为电子不能通过这类晶体而自由运动非金属单质、非金属化合物分子和有机化合物大多数形成分子晶体。例如硫、磷、碘、萘、非金属硫化物、氢化物、卤化物、尿素、苯甲酸等。金属晶体金属晶体中晶胞的结构单元上排列着的是中性原子或金属正离子，结构单元间靠金属键相结合。晶体的种类离子晶体——晶格结点上交替排列着正负离子，靠离子键结合分子晶体——晶格结点上排列着分子，靠分子间力或氢键相结合原子晶体——晶格结点上排列着中性原子，靠共价键结合金属晶体——晶格结点上排列着原子或正离子，通过自

7、由电子而结合（金属键）过渡型晶体——晶格结点粒子间的键型发生变异的晶体混合形晶体管——晶格结点粒子间存在多种相互作用力的晶体晶体性质总论类型熔点硬度导电性溶解性离子晶体高大几乎不导电多数能溶分子晶体较低小固态不导电原子晶体很高大不导电一般不溶金属晶体高大好过渡型晶体高价态接近于分子晶体低价态倾向于离子晶体延展性、可加工性等思考题：解释为何大多数金属具有金属光泽、导电性，而且随温度升高其导电性下降、导热性、延展性及机械加工性能？三、金属晶体（自学）晶体缺陷点缺陷——晶体的某些点阵点未被原应占有的粒子所占有

8、或非点阵点上被物质粒子所占领。晶体中的点缺陷面缺陷——线缺陷在平行位置上的扩展就形成面缺陷体缺陷——在晶体结构中存在着空洞或包裹了杂质。线缺陷——出现线状位置的短缺或错乱。晶体中的线缺陷四、分子晶体分子晶体中晶格的结构单元是小分子，而粒子间的作用力是分子间力(包括氢键)。如Cl2、N2、CO2、H2O等。分子间力不仅存在于分子晶体中，当任意两分子相互接近到一定程度时，就存在分子间力。1.分子的极性化学键分为极性键和非极性键。极性键——两个不