无机单质及化合物晶体结构ppt课件.ppt

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1、第二章晶体结构2.1结晶学基础知识2.2晶体化学基本原理2.3无机非金属单质晶体结构2.4无机化合物晶体结构2.5硅酸盐晶体结构2.3非金属单质晶体结构同种元素组成的晶体称为单质晶体。一、惰性气体元素的晶体惰性气体在低温下形成的晶体为A1（面心立方）型或A3（六方密堆）型结构。由于惰性气体原子外层为满电子构型，它们之间并不形成化学键，低温时形成的晶体是靠微弱的没有方向性的范德华力直接凝聚成最紧密堆积的A1型或A3型分子晶体。二、其它非金属单质的晶体结构—休谟-偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则如果某非金属元素的原子能以单键与其它原子共价结合形成单质晶体，则

2、每个原子周围共价单键的数目为8减去元素所在周期表的族数（n），即共价单键数目为8－n，亦称为8－n规则。对于第VII族元素，每个原子周围共价单键个数为8－7=1，因此，其晶体结构是两个原子先以单键共价结合成双原子分子，双原子分子之间再通过范德华力结合形成分子晶体。对于第VI族元素，单键个数为8－6=2，故其结构是共价结合的无限链状分子或有限环状分子，链或环之间由通过范德华力结合形成晶体，如图2-12。对于第V族元素，单键个数为8－5=3，每个原子周围有3个单键（或原子），其结构是原子之间首先共价结合形成无限层状单元，层状单元之间借助范德华力结合形成晶体。对于第

3、IV族元素，单键个数为8－4=4，每个原子周围有4个单键（或原子）。其中C、Si、Ge皆为金刚石结构，由四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构，如图1-14。非金属单质晶体的结构基元(a)第VII族元素非金属元素单质晶体的结构基元（b）第VI族元素非金属元素单质晶体的结构基元（c）第V族元素非金属元素单质晶体的结构基元（d）第IV族元素值得注意的是O2、N2及石墨（C）不符合8－n规则，因为它们不是形成单键。O2是三键，一个键和两个三电子键。N2是一个键和两个键。石墨是sp3杂化后和同一层上的C形成键，剩余的pz电子轨道形成离域键。IV族元素，立

4、方晶系，Fd3m空间群，a＝0.356nm；面心立方结构：C原子分布于八个角顶和六个面心，四个C原子交叉地位于4条体对角线的1/4、3/4处。每个C原子周围都有四个碳，共价键连接，配位数为4。1．金刚石结构性能：最高硬度极好导热性半导体性应用：高硬度切割材料磨料及钻井用钻头集成电路中散热片高温半导体材料。IV族元素，六方晶系，P63/mmc空间群，a＝0.146nm，h＝0.670nm。层状结构：层内六节环，C－C原子间距0.142nm，共价键相连；层间C－C原子间距0.335nm，范德华键相连。2．石墨结构C原子四个外层电子在层内形成三个共价键，配位数为3，

5、多余一个电子可在层内移动，与金属中自由电子类似，因此，平行于碳原子层方向具有良好导电性。性能：硬度低，易加工，熔点高，有润滑感，导电性良好。应用：高温坩埚，发热体和电极，润滑剂（机械工业）3．砷、锑、秘的结构V族元素砷、锑、秘等属于菱方晶系。右图是用六方晶轴表示的锑的结构。在六方晶系下（0001）层的堆积层序是ABCABC…，各层并非等距，每两层组成一个双层相距很近，双层与双层之间相距较远。双层之间原子不接触，每一单层内的原子（即构成平面六角形的各原子）也不接触，它们只和同一双层中的另一单层内的最近邻原子相接触，因而配位数是3，如图中示出原子1的3个最近邻配位

6、原子是2、3和4。由此可见，共价键存在于双层内，而双层与双层之间则是分子键。锑的结构4．硒、碲的结构VI族元素硒、碲属于菱方晶系，原子排列成螺旋链，因而每个原子有两个近邻原子，配位数为2。链内近邻原子是共价键，链之间是分子键。5．碘的结构VII族元素，原子成对地排列，每个原子有一个最近邻原子，配位数为1。每对原子就是一个碘分子，分子之间的结合键则是分子键。2.4无机化合物晶体结构与性质晶体组成-结构-性能之间的相互关系特定的晶体结构对晶体性能的影响一、AX型结构，二、AX2型结构，三、A2X3型结构，四、ABO3型结构，五、AB2O4型（尖晶石）结构，六、无机

7、化合物结构与鲍林规则（Pauling’srule）一、AX型结构有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型结构，其中：CsCl、NaCl——典型离子晶体，NaCl为透红外材料；ZnS——具有一定共价键成分，为半导体材料；NiAs——性质接近于金属。大多数结构类型符合r+/r-与配位数的定量关系，但有少数化合物在r+/r-0.732或r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。AX型化合物的结构类型与的关系结构类型实例（右边数据为比值）CsCl型1.000~0.732CsCl0.91CsBr0.84CsI0.75

8、NaCl型0.732~0.414KF1