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无机化学3.ppt

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第三章,晶 体 结 构,主要内容,1.晶体 2.晶胞 3.点阵晶系 4.金属晶体 5.离子晶体 6.分子晶体与原子晶体,重难点,教学方法,晶胞的概念;原子坐标以及体心平移、面心平移、底心平移;晶体结构模型;,3-1 晶 体,1、 晶体的宏观特征远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观,棱角分明的形状和艳丽的色彩,震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上,成为权力与财富的象征,而现代人类合成出来晶体,如超导晶体YBaCuO、光学晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品,则推动着人类的现代化进程。,晶体具有以下性质,1)均匀性,2)各向异性,3)各种晶体生长中会自发形成确定的多面体外形,4)晶体有确定的熔点而非晶态没有,5)晶体具有对称性,2、 晶体的微观特征,宏观晶体的规则外形正是晶体的平移对称性微观特征的表象。晶体内部原子、分子结构的基本单元,在三维空间作周期性重复排列,我们可用一种数学抽象——点阵来研究它。若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点,则整个晶体可用一个三维点阵来表示。,点阵是一组无限的点,点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。在平移的对称操作下,(连结点阵中任意两点的矢量,按此矢量平移),所有点都能复原,满足以上条件的一组点称为点阵。,平移——点阵:平移是晶体结构中最基本的对称操作,可用T来表示Tmnp=ma+nb+pc m,n,p为任意整数即一个平移矢量Tmnp作用在晶体三维点阵上,使点阵点在a方向平移m单位,b方向平移n单位,c方向平移p单位后,点阵结构仍能复原。,我们研究的晶体含有各种原子、分子, 它们按某种规律排列成基本结构单元, 我们可按结构基元抽象为点阵点。,3-2 晶 胞,晶体中最有代表性的重复单位。晶胞有二个要素:一是晶胞的大小、型式,另一是晶胞的内容。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。晶胞的内容由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定。图7-7 为CsCl的晶体结构。Cl与Cs的1:1存在。,1. 晶胞基本特征,若CS+Cl-取一点阵点,我们可将点阵点取Cl-的位置。根据Cl-的排列,我们可取出一个a=b=c,α=β=γ=90º的立方晶胞,其中8个Cl原子位于晶胞顶点,但每个顶点实际为8个晶胞共有,所以晶胞中含8×1/8=1个Cl原子。Cs原子位于晶胞中心。晶胞中只有1个点阵点。故为素晶胞。图为8个CsCl晶胞。右上角为一个单胞。,上图 是金刚石的晶胞。金刚石也是一个a=b=c,α=β=γ=90º的立方晶胞,晶胞除了顶点8×1/8=1个C原子外,每个面心位置各有1个C原子,由于面心位置C原子为2个晶胞共有。故6×1/2=3个C原子,除此晶胞内部还有4个C原子,所以金刚石晶胞共有1+3+4=8个C原子。 对于晶胞的棱心位置的原子,则为4个晶胞共有,计数为1/4个。,2 .布拉维系----七大晶系,边长: a=b=c 夹角: = = =900 实例: Cu , NaCl,立方,边长:a=bc 夹角: = = =900 实例: Sn, SnCl2,四方,正交,边长:a  bc 夹角: = = =900 实例: I2 HgCl2,边长:a  bc 夹角: ==900   900 实例: S, KClO3,单斜,边长:a  bc 夹角:       900 实例: CuSO4.5H2O,三斜,边长:a = bc 夹角: =  =900 =1200 实例: Mg, AgI,六方,4 .素晶胞与复晶胞,素晶胞是晶体微观空间中的最小基本单元。复晶胞是素晶胞的多倍体。即体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞。,3. 晶胞原子的坐标与计数,三方: Rhombohedral,边长: a=b=c 夹角: = =   900 实例: Bi, Al2O3,根据晶体是否有“心”, 七大晶系又分为14种晶格 P:不带心 R:斜方, I: 体心 H:六方 C: 底心 F:面心,5 14 种布拉维点阵型式,3-3 点阵·晶系(选学),1.点阵与阵点 2.点阵单位 3.点阵形式 4.晶系,金属键的形象说法: “失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中”. 金属离子通过吸引自由电子联系在一起, 形成金属晶体. 这就是金属键.,1. 金属键,3.4 金属晶体,金属键无方向性, 饱和性。金属键的强弱和自由电子的多少有关, 也和离子半径、电子层结构等其它许多因素有关, 很复杂. 金属键的强弱可以用金属原子化热等来衡量. 金属原子化热是指 1mol 金属变成气态原子所需要的热量. 金属原子化热数值小时, 其熔点低, 质地软;
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