无机化学——固体的结构和性质
无机化学固体结构
无机化学
(3) 18e构型 构型 Cu+ Zn2+ 1s22s22p63s23p63d10 1s22s22p63s23p63d10
(4) (18+2)e构型 次外层为 ，最外层为 构型(次外层为 构型 次外层为18e，最外层为2e) Sn2+ 50 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2
无机化学
晶系 立方 四方 正交 六方 三方 单斜 三斜 a= b=c a= b≠ c a≠ b≠c a = b ≠c a=b=c a≠ b≠c a≠ b≠c
晶
胞
实
例
α = β = γ = 90° α = β = γ = 90° α = β = γ = 90° α = β = 90°γ =120°
NaCl，CaF2，ZnS SiO2，MgF2，NiSO4 K2SO4，BaCO3，HgCl SiO2，AgI，CuS
α = β = γ < 120°(≠ 90°) Al2O3，CaCO3(方解石) α = γ = 90°β ≠ 90° α ≠ β ≠ γ ≠90° KClO3，K3[Fe(CN)6]， Na2B4O7 CuSO4·5H2O，K2Cr2O7
无机化学
晶体类型 结点上的粒子
离子晶 体
原子晶 体
分子晶体 极性 分子
无机化学
二、典型离子晶体构型
NaCl型离子晶体 型离子晶体
无机化学
CsCl型离子晶体 型离子晶体
无机化学
立方ZnS型离子晶体 立方 型离子晶体
无机化学
三、离子晶体的半径比规则
P267离子晶体半径比与配位数的关系 离子晶体半径比与配位数的关系
无机化学
四、离子键强度与离子晶体的晶格能
无机化学第七章固体的结构与性质
ZnS型 同质多晶现象：
高温晶下胞：N正aC立l型方形
化学组成相同而晶阳体离构子型配不位同数的：现4象
阴离子配位数：4
S2- Zn2+
例 BeO、ZnSe
7-2-3 离子晶体的稳定性
离子晶体的晶格能
晶格能——标准态下，拆开1mol离子晶体 变为气态离子所需吸收的能量
NaCl(s)
7-1-1 离子晶体的特征和性质
晶体 结点粒 粒子
类型 子种类 间作 一般性质 物质示例
用力
离子 阳、阴 晶体 离子
静电 引力
熔点较高、 活泼金属 略硬、脆, 氧化物、
熔体、溶液易导电 盐类
NaF Na+、F-
硬度2~2.5, 熔点993℃
MgF2 Mg2+、F-
F- _
Na+
_
+ _ +
硬_ 度+5, +_ _+
H 5 = －U = ? ， NaCl 的晶格能 U 的相反数；
Na ( s ) H 1
Na ( g ) H 3
熔点_12+61℃_
+
_+ _ _+ _
+ + +
7-2-2 离子晶体中最简单的结构类型
AB型：NaCl型、 CsCl型、立方ZnS型
NaCl型
晶格类型:面心立方
Cl- 阳离子配位数：6 Na+ 阴离子配位数：6
例 KI、LiF、NaBr、 MgO、CaS
CsCl型
Cl- Cs+
ZnS型
S2- Zn2+
在加热时，由开始软化到完全熔化, 整 个过程中温度不断变化。
固体无机化学第二--资料
1470C
白硅石
-石英 -鳞石英 -白硅石
573C 120-160C 200-275C
-石英 -鳞石英 -白硅石
(2) 分子筛: Mx/n [(AlO2)x(SiO2)y].mH2O
普通筛子: 分子筛:
分离不同大小的物质 吸附小于筛孔的分子
环 孔径(Å)
四元 ~1
六元 ~ 2.2
6、 NiAs 结构
As2- h.c.p. Ni2+ 占据所有Oct间隙
配位数：6 Ni 八面体 As 三棱柱
八面体共面 链间共边
链 三维
7、 刚玉 (-Al2O3) 结构
A
O2- h.c.p.
B
Al3+ 占2/3 Oct空位
A
公用1个面，共边
B
A
-Fe2O3
V2O3
Cr2O3
Ti2O3
立方晶系 四方晶系 正交晶系 单斜晶系
2、 ReO3 结构
ReO3 相关结构
3、 CdI2和CdCl2 结构
八面体公用6条边(三对相对棱)
CdI2 CdCl2
I- h.c.p. Cl- c.c.p.
层状结构
4、 金红石(TiO2)及相关结构
O2- h.c.p. Ti4+ 占据 ½ Oct空隙
ZnS, wurtzite
CdI2 TiO2, rutile Al2O3 Mg2SiO4, olivine β -Li3PO4 γ-Li3PO4 CaTiO3, perovskite
Al2Br6 密堆积表示
合金储氢
2. 多面体表示
1、鲍林（Pauling）规则
（1）第一规则：在正离子周围形成负离子配位多面体，正负离子 的距离是离子半径之和，配位数决定于半径比。
无机化学-第七章固体的结构与性质
H 6
NaCl ( s ) H 5
Na + ( g ) +
Cl－ ( g )
H 6 = f HmӨ = - 410.9 kJ·mol－1 ，NaCl的标准生成热。
由盖斯定律 H 6 = H 1 + H2 + H 3 + H 4 + H 5
所以
H 5 = H 6 － ( H1 + H 2 + H 3 + H 4 )
H 2 = 1/2 D = 119.7 kJ·mol－1 ，Cl 2 ( g ) 的离解能 D
的一半； 2021/5/31
无机化学
Na ( s ) + 1/2 Cl2 ( g )
H 1 Na ( g )
H 2 Cl ( g )
H 3
H 4
Na + ( g ) +
Cl－ ( g )
H 6
NaCl ( s ) H 5
a, b, c 为六面体 边长， α, β, γ 分别是bc , ca, ab 所组成的夹 角。
晶胞在三维空间中的无限重复排列
晶格
晶体
晶胞参数 差异
七种晶系
七种晶系的性质
晶系 立方晶系 四方晶系 六方晶系 菱形晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
七种晶系
边长
a=b=c a = b≠c a = b≠c a=b=c a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c
给抽象的结果赋予实质性内容，即将 晶体的结构单元置于晶格的节点上，就是 晶体。
在晶体有规律的排列中，可以找到代 表晶体结构的最小的平行六面体单位，即 晶胞。
单晶体和多晶体
单 晶 体 晶 体 多 晶 体
化学物质固态
化学物质固态【正文】化学物质固态化学物质在不同的物态下展现出不同的性质和特点。
其中，固态是化学物质最常见的一种物态，它具有一系列独特的特征和行为。
本文将探讨化学物质固态的基本概念、结构和性质，以及其在日常生活中的应用。
一、固态的定义和特征固态是物质存在的最常见状态之一，具有以下定义和特征：1. 定义：固态是物质的一种物态，具有相对固定的体积和形状。
2. 特征：固态的物质分子或原子通过各种化学键相互吸引和排列，形成紧密有序的结构。
固态物质的分子或原子在空间上位于相对固定的位置，只有微小的振动。
固态物质一般具有较高的密度和较低的可压缩性。
二、固态的结构和性质固态物质的结构和性质对于了解其化学本质具有重要意义。
下面介绍几种与固态相关的结构和性质。
1. 晶体结构：晶体是固态中最常见的结构形式之一。
晶体是由原子、分子或离子按照一定的规则排列而成的，具有长程有序性。
晶体结构不仅仅是一种几何形状，更重要的是其在空间中的周期性重复性。
2. 晶体格点：晶体的组成单元是一个个离散的点，称为晶体格点。
晶体格点的排列决定了晶体的整体结构。
晶体格点的类型包括简单立方格点、面心立方格点和体心立方格点等。
3. 晶体缺陷：晶体中可能存在一些结构上的缺陷，如顺序缺陷和点缺陷，它们对晶体的性质和行为产生重要影响。
晶体缺陷的产生原因可以是晶体的生长过程中的不完美，或者是外界条件的影响。
4. 晶体的性质：晶体的性质与其结构密切相关。
晶体具有一系列特殊的物理性质，如光学性质、热性质、电性质等。
这些性质的表现形式与晶体结构和晶体格点的排列方式有直接的关系。
三、固态的应用固态物质在日常生活和诸多领域都有广泛应用。
以下列举一些常见的例子：1. 材料科学：固态材料科学研究和应用的发展对人类社会的进步起到了重要促进作用。
金属、陶瓷、高分子材料以及半导体材料等广泛应用于建筑、电子、通信、航天等领域。
2. 药物制剂：固态制剂是目前最主要的药物给药形式之一。
无机化合物的结构和性质研究
无机化合物的结构和性质研究无机化合物是由无机元素组成的化合物，其结构和性质的研究对于理解无机化学的基本原理和应用具有重要意义。
本文将从无机化合物的结构和性质两个方面进行探讨。
一、无机化合物的结构研究无机化合物的结构研究是无机化学的基础，它揭示了无机化合物中原子之间的排列方式和键合情况。
通过研究无机化合物的结构，我们可以了解其物理性质、化学性质以及其在生物和工业领域的应用。
1. 晶体结构晶体结构是无机化合物结构研究的重要方向。
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列而成的，其结构可以通过X射线衍射等方法进行研究。
晶体结构的研究可以揭示无机化合物的空间排列方式、晶格参数以及晶体的对称性等信息。
2. 配位化合物的结构配位化合物是无机化合物中的重要类别，其结构研究对于理解配位化学的基本原理具有重要意义。
配位化合物的结构可以通过X射线结构分析、核磁共振等方法进行研究。
通过研究配位化合物的结构，我们可以了解配位键的形成方式、配位数以及配位体的取向等信息。
3. 超分子结构超分子结构是无机化合物结构研究的新兴领域，它研究的是由分子间的非共价相互作用力组成的结构。
超分子结构的研究可以揭示无机化合物在溶液中的聚集行为、自组装过程以及其在生物学和材料科学中的应用。
二、无机化合物的性质研究无机化合物的性质研究是无机化学的核心内容，它关注无机化合物在化学反应中的行为和特性。
通过研究无机化合物的性质，我们可以了解其物理性质、化学性质以及其在环境和生命科学中的应用。
1. 物理性质无机化合物的物理性质包括颜色、熔点、沸点、密度等。
这些性质反映了无机化合物的分子结构和相互作用方式。
通过研究无机化合物的物理性质，我们可以了解其热力学性质、相变行为以及其在材料科学中的应用。
2. 化学性质无机化合物的化学性质包括酸碱性、氧化还原性、配位性等。
这些性质反映了无机化合物在化学反应中的行为和特性。
通过研究无机化合物的化学性质，我们可以了解其与其他物质的反应规律、催化性能以及其在化学工业中的应用。
无机化学 第10章_固体结构
1.Born-Haber循环
K(s) +
1 2
Br
2
(l)
气化热 △ rHm,3
升 华 焓
△
rHm,1 1
2
1
2
键能
Br
△
2 (g)
rHm,4
△fHm
KBr(s)
U △ rHm,6
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
Br (g)
+
K + (g)
△fHm= △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6
2.Born-Lande公式
UKA1ZZ2 (11)
R0
n
当R0以 pm ， U以kJm o1为 l 单位时
U138A 91Z 42(011)kJmo 1 l
式中：
R0
n
R0—正负离子核间距离， Z1，Z2 —分别为正负离子电荷的绝对值，
A —Madelung常数,与晶体类型有关，
NH 3
同核：H 2 N 2 O 2
S
，
8
P4
BF 3 ，CH 4 ，CO 2
分子的偶极矩与键矩的关系： 极性键构成的双原子分子：
分子偶极矩 = 键矩 多原子分子的偶极矩 = 键矩的矢量和， 例如：μ(SF6) = 0，键矩互相抵消，
μ(H2O)≠0，键矩未能抵消。
分子的偶极矩μ(×10－30 C·m)
γ 分别是bc ， ca , ab 所 组成的夹角。
晶胞的内容包括粒子的种类，数目及它在 晶胞中的相对位置。
无机化学第四版第七章思考题与习题答案
U最小）；(2) N2的熔点最低，Si最高（Si是原子晶体，N2和NH3是分子晶体，且N2的分子间力小于NH3）。
2. 离子 电子分布式 离子电子构型
Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 9~17
5. 解：(1)极化力： Na+、Al3+、Si4+，变形性：Si4+、Al3、Na+；
(2)极化力：Ge2+、Sn2+、I-，变形性：I-、Sn2+、Ge2+
6. 解：SiCl4、AlCl3、MgCl2、NaCl。
7. 解：(1) 离子极化作用由强到弱：HgS>CdS>ZnS; 溶解度由小到大:HgS<CdS<ZnS.
4. 根据所学晶体结构知识，填出下表。
物 质 晶格结点上的粒子 晶格结点上粒子间的作用力 晶体类型 预测熔点(高或低)
N2 N2分子 分子间力 分子晶体 很低
SiC Si、C原子 共价键 原子晶体 很高
2. (1)NaF的熔点高于NaCl；因为r(F-)<r(Cl-),而电荷数相同，因此，晶格能：NaF>NaCl。所以NaF的熔点高于NaCl。
(2)BeO的熔点高于LiF；由于BeO中离子的电荷数是LiF中离子电荷数的2倍。晶格能：BeO>LiF。所以BeO的熔点高于LiF。
Ag+ 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 18
Ca2+ 1s22s22p63s23p6 8
Li+ 1s2 2
S2- 1s22s22p63s23p6 8
Pb2+ [Xe]4f145d106s2 18+2
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7.1.4 Vitreous body(玻璃体) 非晶态物质:结构无序(近程可能有序)的固体物质
801℃ ； Al2O3： 2045 ℃ Crystals have anisotropy (各向异性)
graphite 导电性；从不同方向观察红宝石或蓝宝石，会发 现宝石的颜色不同，这是由于方向不同，晶体对光的吸收性 质不同。
Crystalline and Amorphous ● 晶体的三大特征 1、一定的外形 2、固定的熔点 3、有各向异性。
●非晶体：玻璃，松香，石蜡，沥青等无固定外形。
●单晶（single crystal）与多晶（polycrystal）的区别：某些固 体表面上看不是晶体，结构分析仍是由极小的晶体组成的称 为微晶（minicrystal）、混晶（mixed crystal）或多晶。
●晶体与非晶体可在一定条件下互相转化。如石英玻璃。
●液晶（[liquid crystal]）是一类特殊的晶体，有机物质熔化后 在一定温度范围内的部分长程有序，介于液态和晶态之间的 各向异性。
●晶态比非晶态稳定 非晶态本质上是一种亚稳态，如弹性硫。
7.1.1 Crystalline and Amorphous Solids(晶体和非晶体) Solids may be either crystalline or amorphous. Crystalline solids have well-defined, regular shapes, but amorphous solids do not.
Seven ห้องสมุดไป่ตู้rystal System（七大晶系）
7.1.2 Interior structural of crystal(晶体的内部结构) 1 Crystal Lattices（晶格）
晶体内部的微粒－几何 中的结点－空间点阵－ 空间格子－晶格
2 Unit cell（晶胞）：is the smallest structural unit in crystal.
Sodium chloride (table salt) and sucrose (table sugar) are example of crystalline substances.
If you look at table salt, you will see the cubic-shaped crystals. Metals are also crystalline, but since they are usually compact masses of crystals, this may not be obvious. Asphalt(沥青) and paraffin wax(石蜡) are examples are amorphous solids.
Chapter 7 Structures and Properties of Solids (固体的结构和性质) Content
7.1 Crystalline and Amorphous Solids(晶体和非晶体) 7.2 Ionic Crystal(离子晶体及其性质) 7.3 Atomic Crystal and Molecular Crystal(原子晶体和分子晶体) 7.4 Metallic Crystal(金属晶体) 7.5 Blend Crystal and Crystal Lacuna (混合型晶体和晶体缺陷)
液晶材料主要是脂肪族、芳香族、硬脂酸等有机物。目前已经发现或人工 合成的液晶材料已达六七千种。可分为热致液晶和溶致液晶两大类。只存 在于某一温度范围内的液晶相称为热致液晶，某些溶于水或有机溶剂后而 呈现的液晶相称为溶致液晶。按分子排列方式的不同，热致液晶可分为 向列相(nematics)、近晶相(亦称层状相Smectics)胆甾相(Cholesterics)
玻璃体是典型的非晶态物质(或无定形体),可分为如下四类: 氧化物玻璃体,金属玻璃,非晶半导体，高分子化合物
玻璃体整体质地均匀。玻璃纤维强度大于尼龙纤维。 玻璃钢 彩釉等 晶体与非晶体的转化 石英晶体←→石英玻璃 弹性硫←→斜方硫 稳定性:晶态>非晶态
7.1.5 Liquid Crystal(液晶)
7.6 Effect of Ionic Polarization on matter properties (离子极化对物质性质的影响)
7.7 Physical Properties of Solids
Solids—Natural Ore(固体-自然界的矿石)
东汉青铜马
秦始皇兵马－一号铜车马
秦始皇兵马－二号铜车马
秦始皇地宫
兵马俑的秘密
硅表面
硅表面的原子
金刚石、天然金
萤石、铁陨石
绿柱石、石膏
方解石、金红石
雄黄、雌黄
紫水晶、辰砂
碧玉、玛瑙、刚玉、硼砂
猫眼石、鸡血石
蓝钻石、雨花石
7.1.1 Characters of Crystals(晶体的特征) Crystals have definite geometric forms (固定的几何外形） Crystals have definite melting points (有固定的熔点）NaCl：
Quartz and Quartz crystals(SiO2) When Quartz crystals(SiO2) are melted, then cooled rapidly, they form a glass called silica glass.
7.1.3 Single crystal and Polycrystalline (单晶和多晶)
7.2 Ionic Crystals（离子晶体及其性质） 7.2.1 Characters of Ionic Crystal