晶体化学基本原理、结构与关系
晶体结构与晶体化学-晶体化学基础4
1、晶体化学研究内容和研究方法
晶体化学是研究晶体的化学组成、晶体的内部结构、化学组 成与内部结构之间的紧密关系，化学组成与内部结构对物理、 化学性质的作用，晶体形成及其变化的物理化学过程。
1.1 晶体的化学组成
通过研究各种元素在晶体中的相对含量，可用查明晶体中的 主要元素、次要元素、微量元素、痕量元素，各种元素在晶 体中的赋存状态，确定是固有组分还是混入组分，在晶体结 构中是否占据一定的结晶学位置。混入元素除呈类质同像混 入物外，还可呈机械混入物，以吸附状态或显微、超显微包 裹体的独立矿物相形式存在。
• （4）自旋量子数(s) • 电子不仅围绕原子核运动，同时还绕一定轴自转，因此具
有自旋角动量，按电子旋转方向可分
• 为顺时针方向和逆时针方向，由于电子带负电荷，因此自 旋运动就产生一个附加电磁场。分别以s=+1/2和s=-1/2 来标注。
• 2.1.4 原子轨道的形状 • 将原子轨道的各量子数（n、l、m）代入薛定谔方程求解，
• 如果没有任何特定方向的外场作用，如晶体场(对于晶体
中的原子而言)，没有电场或磁场方向，则同一亚层(l值相 同)的轨道是等价的，对应于同一能级，这些轨道称为简 并的。简并度与轨道的可能取向数目一致。如s亚层的简 并度为1，p亚层的简并度为3。下面分别介绍各类原子轨 道的特点。
• 1、s轨道
• s轨道有两个基本特点：①其原子轨道界面图呈球形(图2-
• …等符号标注，l值越大，表明电子能量越高。
• 2.1.3 磁量子数(m) • 表示轨道角动量是如何相对于某些场方向（如磁场方向）
取向的，它近似地代表电子云在空间上的最大伸展方向， 决定着亚层中的原子轨道。磁量子数可以取从＋l至－l之 间的全部整数值，故它有(2l+1)个值。亚层中轨道数等于 磁量子数(m)，即s亚层中，l=0,m=2l+1=1,只有1个轨道； p亚层中，l=1,m=2l+1=3,故有3个轨道；d亚层有5个轨道， f亚层有7个轨道数等。
晶体结构与晶体化学的关系
晶体结构与晶体化学的关系晶体结构和晶体化学是材料科学中重要的两个方面，它们相互关联，共同构成了材料科学的基础。
晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式和空间组织结构，而晶体化学则研究晶体中元素的种类、比例以及元素之间的相互作用。
晶体结构的研究是通过X射线衍射、电子衍射和中子衍射等技术手段来实现的。
这些技术可以确定晶体中原子、离子或分子的位置和排列方式，从而揭示晶体的内部结构。
晶体结构的研究不仅可以为材料的制备和性能提供基础，还可以为材料的改性和优化提供指导。
晶体化学是研究晶体中元素的种类、比例以及元素之间的相互作用。
晶体中的元素种类和比例决定了晶体的化学组成，而元素之间的相互作用则决定了晶体的物理性质。
晶体化学的研究可以帮助我们了解晶体中元素的分布规律和相互作用机制，从而揭示晶体的物理性质和化学性质。
晶体结构和晶体化学之间存在着密切的关系。
晶体结构的确定需要通过晶体化学的研究来确定晶体中元素的种类和比例，而晶体化学的研究则需要通过晶体结构的分析来了解元素之间的相互作用。
晶体结构和晶体化学的研究相互促进，共同推动了材料科学的发展。
晶体结构和晶体化学的关系还体现在材料的制备和性能方面。
通过对晶体结构的研究，我们可以了解晶体的内部结构和原子排列方式，从而指导材料的制备过程。
晶体化学的研究可以帮助我们了解晶体中元素的分布规律和相互作用机制，从而优化材料的性能。
晶体结构和晶体化学的研究不仅在材料科学中具有重要意义，还在其他领域有着广泛的应用。
例如，在生物医学领域，晶体结构和晶体化学的研究可以帮助我们了解生物大分子的结构和功能，从而为药物设计和疾病治疗提供基础。
在能源领域，晶体结构和晶体化学的研究可以帮助我们开发高效的能源材料，提高能源利用效率。
总之，晶体结构和晶体化学是材料科学中重要的两个方面，它们相互关联，共同构成了材料科学的基础。
晶体结构的研究可以为材料的制备和性能提供基础，而晶体化学的研究可以帮助我们了解元素的分布规律和相互作用机制。
第二章 晶体结构
晶胞
• 有实在的具体质点所 组成
平行六面体
• 由不具有任何物理、化学 特性的几何点构成。
是指能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位， 其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致，并可用 晶胞参数来表征，其数值等同于对应的单位平行六面体 参数。
晶胞棱边长度a、b、c，其单位为nm ,棱间夹角α、β、 γ。这六个参数叫做点阵常数或晶格常数。
面网密度：面网上单位面积内结点的数目； 面网间距：任意两个相邻面网的垂直距离。
相互平行的面网的面网密度
和面网间距相等； 面网密度大的面网其面网间 距越大。
空间格子―――连接分布在三维空间的结点构成空 间格子。由三个不共面的行列就决定一个空间格子。
空间格子由一系列 平行叠放的平行六 面体构成
2-1 结晶学基础
一、空间点阵
1.晶体的基本概念 人们对晶体的认识，是从石英开始的。 人们把外形上具有规则的几何多面体形态的 固体称为晶体。 1912年劳厄（德国的物理学家）第一次成功 获得晶体对X射线的衍射线的图案，才使研究 深入到晶体的内部结构，才从本质上认识了 晶体，证实了晶体内部质点空间是按一定方 式有规律地周期性排列的。
第二章 晶体结构
第二章 晶体结构
1
结晶学基础 晶体化学基本原理 非金属单质晶体结构
2
3 4 5
无机化合物晶体结构
硅酸盐晶体结构
重点：重点为结晶学指数，晶体中质点的堆 积，氯化钠型结构，闪锌矿型结构，萤石型 （反萤石型）结构，钙钛矿型结构，鲍林规 则，硅酸盐晶体结构分类方法。 难点：晶体中质点的堆积，典型的晶体结构 分析。
• 结点分布在平行六面
体的顶角； •平行六面体的三组棱长 就是相应三组行列的结 点间距。
晶体化学基本原理2012
结构投影图：（俯视图）用标高来表示，0－底面；25－ 1/4；50－1/2；75 －3/4。（0－100；25－ 125；50－150是等效的） 配位数： CN＋＝CN－＝4；极性共价键，配位型共价 晶体。
配位多面体： 〔ZnS4〕四面体，在空间以共顶方式相连接 属于闪锌矿型结构晶体有：β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。
阳离子的配位数与阴阳离子半径比 的关系：正离子总是在自己 半径所允许的条件下，具有尽可能高的配位数，使得正负离子 相接触而负离子之间稍有间隔，使体系处于最稳定状态。
（二）第二规则（静电价规则）：
在一个稳定的晶体结构中，从所有相邻接的阳离子到达一 个阴离子的静电键的总强度，等于（或近似等于）阴离子的电 荷数。
位移性转变：质点间位移、键长、键角的调整，转变速 度快（高低温型转变）。 重建型转变：旧键的破坏，新键的形成，转变速度慢。
例：SiO2 β-石英 α-石英
573℃
α-石英 α-磷石英
位移性转变，需能量低 重建型转变，转变慢
870℃
2. 根据多晶转变的方向，可分为：
可逆转变： 当温度高于或低于转变点时，两种变体可以反 （双向转变） 复瞬时转变，位移性转变都属于可逆转变。
（四）第四规则：——第三规则的推论 在一个含有不同阳离子的晶体中，电价高而配位数小的 那些阳离子不趋向于相互共有配位多面体的要素。
共顶、共棱和共面
例： 岛状镁橄榄石（Mg2SiO4） Si4＋斥力较大，使得[SiO4]间互不相连，以孤立状态存在； 而Si4＋与Mg2＋间斥力较小，[SiO4]与[MgO6]之间共顶和共棱 相连，形成较稳定的结构。
共价键 4
NaCl型
NaCl型
ZnS型
（四）电负性 各种元素的原子在形成价键时吸引电子的能力。
晶体结构与性质知识总结
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体，它们按照一定的规则排列而形成的，在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关，下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构：1.晶体的基本单位：晶体的基本单位是晶胞，它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状（原子）、离子状（离子）或分子状（分子）。
2.晶格：晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构，它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述，如立方晶系的简单立方晶格用（100）、（010）和（001）来表示。
3.晶系：晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵：点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷：晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等；线缺陷包括晶体的位错和附加平面等；面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质：1.晶体的光学性质：晶体对光有吸收、透射和反射等作用，这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时，有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质：晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关，不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质：晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性，例如铜、银和金等；而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质：晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变，这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质：晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应，形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述，晶体的结构与性质密切相关。
1晶体结构与晶体化学-绪论
• 3.2 准晶结构及对称理论
•
• 起初，人们认为准晶态(具有长程定向有序而无周期平移序)
是介于具有长程序的晶态与只有短程序的非晶态之间的一种 新的物质态，甚至有人称之为二十面体玻璃(icosahedral glass)。 • 二十面体是指它具有二十面体对称，玻璃表示无长程序平移
•
1985年秋，美国的Bendersky L等和中国科学院物理研究所 冯国光分别在AI-Mn和Al-Fe合金中发现了10次对称的二维准 晶相，它是二十面体准晶相晶化过程的中间相。
• 1985年，Ishimasa T等人在Ni-Cr合金中发现具有12次对称的 准晶相；稍后，陈焕等在急冷V-Ni-Si合金中也发现12次对称 准晶。 • 王宁等首先在Cr-N-Si合金中观察到8次准晶的电子衍射图。8 次准点阵由45。菱形及正方形两种单胞的准周期性分布构成。 • 张泽等在急冷的镍钛合金中得到二十面体准晶。它的5、3、 2次对称轴与二十面体中这3个轴之间的夹角关系相同。显然， 二十面体准晶是三维准晶。
体取向一致，这些二十面体按层次等级而重复出现。
• 1984-1985年，几乎同时在美国、中国、加拿大、法国等几
个国家的实验室发现准晶，所使用的急冷合金也不尽相同。
• 二十面体原子簇无论从堆积密度大小还是从对称性高的角 度来看，都是一种稳定的原子组态，作为液体金属和非晶 态的基本结构单元，已基本为人们所接受。 • 准晶就是这一类结构单元按准周期性连接而成的。
•
X射线衍射法是根据晶体试样中所有晶胞对X射线散射，以 散射波叠加后得到的平均效应进行分析的。
• 例如，1 mm3。单晶试样中，约有1017个晶胞，测定晶体结
构是根据10Байду номын сангаас7个晶胞的散射波总和来分析的，所以测得的
2018-2019学年度高二化学《晶体的常识分子晶体与原子晶体》知识点总结典例解析
晶体的常识分子晶体与原子晶体【学习目标】1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【要点梳理】要点一、晶体与非晶体1、概念：①晶体：质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。
晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。
②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。
非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质要点诠释：晶体与非晶体的区分：晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
周期性是晶体结构最基本的特征。
许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。
晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体，进行X—射线衍射实验，X射线透过晶体时发生衍射现象。
特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。
2、分类：①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。
例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻；②晶体自范性的条件之一：生长速率适当；③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体形成的途径：①熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出。
5、晶体的特性：①有规则的几何外形；②有固定的熔沸点；③各向异性(强度、导热性、光学性质等)；说明：因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。
晶体的结构和物理化学性质
晶体的结构和物理化学性质晶体是一种具有规则的、周期性的空间排列方式的固态物质，其结构和物理化学性质具有一定的特殊性。
一、晶体的结构晶体的结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构的研究对于了解晶体的性质和应用具有重要意义。
1. 基本概念晶体结构的基本单位是晶胞，晶胞是一个空间点阵，由若干个格点组成。
晶体中的原子、离子或分子占据着这些格点，并以一定的方式连接在一起。
2. 晶体的对称性晶体的结构具有各种各样的对称性，包括旋转对称性、镜面对称性、轴对称性等。
晶体对称性的存在决定了晶体的物理性质和外观特征。
3. 晶体的晶系和晶格根据晶体结构的不同，晶体可以分为七个晶系：立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系。
每个晶系下又有不同的晶格类型，如简单立方晶格、面心立方晶格、体心立方晶格等。
二、晶体的物理化学性质晶体的结构决定了它们的物理性质和化学性质，下面我们将重点介绍晶体的几个重要性质。
1. 硬度晶体的结构紧密有序，其中的化学键比较稳定，因此晶体通常具有较高的硬度。
不同晶体的硬度不同，可以通过硬度测试来定量评估晶体的硬度。
2. 双折射部分晶体具有双折射现象，也就是将入射光线分为两束线偏振光。
这种现象是由于晶体结构中的非中心对称性所导致的。
3. 光学性质晶体对于光的吸收、透射和折射等具有一定的选择性。
某些晶体具有特殊的光学性质，如偏光现象、发光现象等。
4. 热稳定性晶体的结构相对稳定，因此对于温度变化的适应能力较强。
晶体在高温下不易改变结构，具有较高的熔点和热稳定性。
5. 热导率和电导率部分晶体具有较高的热导率和电导率，这是因为晶体的结构中存在导电或热导路径，使得能量传导效率较高。
6. 化学反应晶体在一定条件下可以发生化学反应，这是因为晶体中的化学键具有一定的活性。
晶体的表面也可以参与化学反应，与周围环境发生相互作用。
综上所述，晶体的结构和物理化学性质密切相关，晶体的不同结构决定了其不同的性质。
晶体生长的基本原理与规律
晶体生长的基本原理与规律晶体生长是一种自组装的过程，是物质形态的重要方面。
晶体生长涉及到多种物理过程和化学因素，其基本原理与规律关系到物质科学的许多方面。
晶体是原子、分子或离子的有序排列，构成了空间中确定的结构。
晶体生长是原子、分子或离子从溶液、气相或熔体中组装成确定结构的过程。
晶体生长过程中的物理、化学特性也决定了晶体的形成及晶体的结构特征。
1. 晶体生长的基本原理晶体生长的基本原理与物质的组成、物态、温度、压力、溶液浓度等有关系。
晶体生长的过程中，原子、分子或离子从半无序的状态演化到了高度有序的状态，具有以下几个方面的基本原理：1. 相变物质的相变包括固化、融化、凝固、冷凝等过程，在相变过程中，原子、分子或离子的能量、热力学状态也在变化。
2. 核形成晶体的核形成是晶体生长的最初阶段。
在合适条件下，原子、分子或离子在溶液中或气相中形成临界尺寸的核，然后继续向外生长直到形成晶体。
晶体的核形成涉及到物理因素、化学物质、温度、压力等因素的影响。
3. 晶体生长晶体的生长过程是晶体从核心开始向外扩展，进而变成完整晶体的过程。
晶体生长过程中，原子、分子或离子按照规律排列，逐渐形成完整的晶体。
2. 晶体生长的规律物质状态、热力学、流体力学等多种因素影响晶体生长的规律，晶体生长的规律可以从以下几个方面来说明：1. 晶体的结构决定生长方向晶体结构的不同影响碰撞方向和原子、分子或离子的排布。
晶体结构对生长方向也有重要的影响，不同性质的物质晶体生长方向并不相同。
2. 生长速率与晶体结构有关不同晶体结构形成生长速率也不相同，各自有自己的生长速率规律。
晶面生长速率决定了晶面形貌的缺陷和微观结构的特殊性质。
晶体生长速率的控制是制备高质量晶体的基本问题。
3. 溶液浓度和温度的影响晶体生长在特定温度下发生，温度改变会使溶液饱和度变化，从而影响晶体生长速度和晶体结构的形态。
溶液浓度也是影响晶体生长的重要因素，浓度越高，晶体的生长速率越快。
晶体结构与晶体化学-晶体几何学理论基础3
螺旋旋转由两个基本操作——旋转和平移构成。该旋转轴称为螺旋轴。在 点阵中，螺旋轴被限制在旋转轴允许的位置上。为了与点阵相容，平移分 量的量值必须是平行于轴的单位平移的约数。
1.5.2 滑移反映
包含有平移及反映的复合对称操作称为滑移反映。反映面称滑移面，限制 在与镜面相同的位置上。滑移的平移分量必须与在平面中的单位平移t平 行，且其量值为t/2。如果平行于晶胞的棱，称之为轴滑移。如果指向 晶胞的中心或晶胞的任一面的中心，称之为对角线滑移。金刚石型滑移的 值是对角线滑移量的一半，且只限于有心的晶胞。
1.1.2 空间点阵
在图3.1的单位平移中，有两个最短的矢量，如图3.2所示。原点的选择是任意 的，任何图案的平移对称都可从图形的一点开始描述。如将图案抽象成一个点， 通过上述的一套平移对称操作即可得到一套平面上点的集合，称为网格或二维 点阵（图3.3）。在空间三维情况下，称作空间格子或空间点阵，点阵中的每个 点称为结点或点阵点。
3、空间格子（点阵）
晶体结构的基本特征是其中的质点在三维空间作有规律的重复排列；表示这种 晶体结构基本规律性的集合图形，就是空间格子。
二维空间中平移等效点的集合产生了一个“网格”，而在三维空间中其基本平 移矢量终点的集合组成一个空间格子，常称为“晶格”或“点阵”
C：面心 三维情况的晶胞： P：无心（原始的或素的） I：体心 F：面心 A、B、C：底心。即（b,c）、（c,a）及（a,b）上带心或称A面心、B面心、C面心。 R：菱面体按六方定向时的带心情况 三斜晶系中不存在带心点阵。 单斜晶系中，A面心和C面心是相同的（a轴和c轴可以互换）。B面心可以选为P。I、 F点阵也可以选成A及C。因此，在标准定向中，单斜晶系只有P、C两种。 正交晶系中，原始的P、C面心（A及B面心可用换轴的方法选为C），体心I及面心F 都有。 四方晶系，点阵类型只有P及I两种（C可选成P，F可改选成I）。 三方、六方晶系有P及R两种点阵。 立方晶系有P、I、F点阵。
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离子键分数与电负性差值（XA－XB）的关系
电负性差值越大，离子键分数越高。
晶体化学基本原理、结构和关系
当两个成键原子的电负性相差很大时，如周期表 中I－VII 族元素组成的化合物，主要是离子键；
电负性相差小的元素的原子之间成键，主要是共 价键，也有一定的离子键成份，价电子不仅为两 原子共享，而且应偏向于电负性大的原子一边；
特 点：无方向性和饱和性
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体化学基本原理、结构和关系
电子云
金属原子
金属晶体特征：配位数较高、密度大、电阻随温度
升高而增 大、 强韧性好、导电和导
热性良好、特有金属光泽
晶体化学基本原理、结构和关系
（4）分子间力(范德华键——I2)
正负电荷中心不重合
极化原子之
本 质：原子（分子、原子团）之间的 间吸引力 偶极矩作用 —— 分子间力
共价键 金属键
范德华键
物理键
（派生结合 或二次键)
氢键 离子极化 ……
晶体化学基本原理、结构和关系
（1）离子键(NaCl)
本 质：正负离子之间的静电吸引作用 特 点：结合力大、无方向性和饱和性
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体化学基本原理、结构和关系
离子晶体特征：配位数较高、硬度高、强度大、熔 点较高、常温绝缘、熔融后导电、 无色透明.
无
共价键 63-712
高
高
不导电
有
金属键 113-350
有高 有低
有高 有低
良好
无
分子键 <42
低
低
不导电
有
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体中质点的结合力与结合能的计算
晶体化学基本原理、结构和关系
二、晶体中质点的堆积
1、最紧密堆积原理
晶体中各原子或离子间的相互结合，可以 看作是球体的堆积。球体堆积的密度越大，系统 的势能越低，晶体越稳定。此即球体最紧密堆积 原理。
晶体化学基本原理、结构和关系
5、结合键与性能 结合键的类型及键能的大小对材料的
物理性能和力学性能有重要影响。
物理性能： 熔点、密度…… 力学性能： 弹性模量、强度、塑性……
晶体化学基本原理、结构和关系
结合键 种类
键能 (kJ/mol)
熔点
离子键 586-1047 高
硬度 高
导电性
固态 不导电
键的 方向性
过渡金属： 半金属共价键
陶瓷化合物： 极性共价键
气体分子、聚合物、石墨： 共价键+范德华键
晶体化学基本原理、结构和关系
金刚石与石墨晶体结构
金刚石：典型的共价键
石墨：混合键
石 墨：层状晶体 ，层面内三个共价键，与层面垂直方向还
应有一个电子, 具有金属键性质 ，层面之间靠很弱的范德华键 结合。层片之间非常容易运动 ，沿层片方向是一种良导体。
特 点：结合力小，无方向性和饱和性 分子晶体特征：熔点晶体化低学基，本原硬理、结度构和小关系、绝缘性良好
分子间作用力按原因和特性分为三种：
静电力： 极性分子间 永久偶极距
诱导力：
极性分子与非极性分子间 诱导偶极距
色散力： 非极性分子间 瞬时偶极距
晶体化学基本原理、结构和关系
（5）氢键（H2O）
本 质：分子间力 特 点：方向性、饱和性
同种原子之间成键，由于电负性相同，可以是共 价键，也可能是金属键。
例： 判断 NaCl、SiC、SiO2 的键性
晶体化学基本原理、结构和关系
一般情况下，可用经验公式估算A、B两种 元素组成的陶瓷中离子键性比例：
PAB=1-exp[-(xA-XB)2/4] xA-XB为AB两元素的电负性，PAB为陶瓷
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体中的结合键 晶体中质点的堆积 化学组成与晶体结构的关系 同质多晶与类质同晶
晶体化学基本原理、结构合力，主要表现为原子
间吸引力和排斥力的合力结果。
1、晶体中键的类型
离子键
化学键
（基本结合 或一次键)
如NaCl 、晶K体C化学l、基本A原理g、B结r构、和关P系bS、MgO…
（2）共价键((H2，HF)
本 质：共用电子对(电子云的重叠)
特点
结合力很大:电子位于共价键附近的几率比其它地方高
方向性:S态电子的运动是绕原子核球形对称，但三对P
电子的运动则是分别成“棒槌状”，互相垂直
饱和性:一个原子只能形成一定数目的共价键，因此只
形成条件：分子中有氢和电负性很 强的其它非金属元素。这样才能形 成极性分子和一个裸露的质子
晶体化学基本原理、结构和关系
晶体中五种键型的比较
键 型 离子键 共价键 金属键
范德 华键
氢键
作用 力
静电库仑力 共用电子对 静电库仑力
分子间力
特点
无方向性 无饱和性
方向性 饱和性
无方向性 无饱和性
无方向性 饱和性 无饱和性 方向性
晶体 性质
离子晶体 （NaCl）
共价晶体
金属晶体
分子晶体
氢键晶 体（冰
（Cl2、Si－O） （Cu、Fe) （干冰CO2） H2O）
熔点高、硬度 大、导电性能 差、膨胀系数
小
熔度晶点大性体化高、能学、导差基本硬电原理、性结良延构、和好展导关的性性系热导、性电塑、
★ 混合键
在材料中单一结合键的情况并不是很 多，大部分材料的原子结合键往往是不同 键的混合。
能与一晶体定化学数基本目原的理、原结构子和关相系 键合
晶体化学基本原理、结构和关系
共价电子
正离子
共价晶体特征：原子配位数小，无塑性(脆)，晶 体硬度、熔（沸）点高、挥发性 低. 绝缘体
如金刚石晶体、化学S基i本、原理G、结e构和关系
（3）金属键
本 质：金属离子与自由电子（公用电子气） 的静电吸引作用
晶体化学基本原理、结构和关系
2、晶体中键的表征
键型四面体
晶体化学基本原理、结构和关系
3、晶体中离子键、共价键比例的估算
电负性 —— 可定性的判断结合键的类型
电负性：是指各元素的原子在形成价键时吸引 电子的能力，用以表征原子形成负离子倾向 的大小。
鲍林用电负性差值△X＝XA－XB来计算化合物 中离子键的成份。差值越大，离子键成分越高。
的离子键比例
晶体化学基本原理、结构和关系
4、结合键的本质
不论何种类型的结合键，固体原子间总存在 两种力：一是吸引力，来源于异类电荷间的静 电吸引；二是同种电荷之间的排斥力。
键能（原子的结合能）：原子在平衡距离下的作用 能。其大小相当于把两个原子完全分开所需作的功， 结合能越大，原子结合越稳定。
晶体化学基本原理、结构和关系