第3章 晶体结构
无机化学第3章_晶体结构
[答] 图3-1中的小立方体不具有平移性，因为它与相邻的小立方体并非等 同。相反，大立方体才具有平移性，在它的上下左右前后都有无隙并置的完 全等同的立方体，只是没有画出来而已，因此大立方体才是晶胞，小立方体 不是晶胞。
(2) 晶胞具有相同的顶角、相同的平面和相同的 平行棱
图3-19 底心晶胞举例（I2） [答]将晶胞原点移至bc面心（a）和ab面心（c）均不能
使所有原子坐标不变，只有将晶胞原点移至ac面心（b） 才得到所有原子坐标不变的新晶胞，可见碘的晶胞是B底 心（正交）晶胞。
立方
边长: a=b=c
夹角: = = =900
实例: Cu , NaCl
(只有1个晶胞参数a是可变动的)
四方
边长:a=bc
夹角: = = =900
实例: Sn, SnCl2
(有2个晶胞参数a和c)
六方
边长:a= bc
夹角: = =900 =1200
实例: Mg, AgI
(有2个晶胞参数a和c)
面心晶胞的特征
可作面心平移，即所有原子均可作在其原子坐标上+ （1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；1/2，0，1/2）的平移 而得到周围环境完全相同的原子。如晶胞顶角有一个原子， 在晶胞三对平行面的中心必有完全相同的原子（周围环境 也相同）。
[例3-5]图3-17中哪个晶胞是面心晶胞？
图3-17面心晶胞（金属铜）（左）与非面心晶胞（Cu3Au）（右）举例
3-2-4 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。
晶
素晶胞P
体心晶胞 I（2倍体）
第3章 晶体结构
第3章晶体结构1. 填写下表2. 试推测下列物质中何者熔点高？何者熔点低？①NaCl KBr KCl MgO②N2Si NH3答：①这些物质都是离子化合物，离子键越短，离子键越强，熔点越高，反之熔点越低，MgO 离子键最短，KBr离子键最长，所以MgO熔点最高，KBr熔点最低。
②Si是原子晶体，它的熔点最高，N2、NH3都是分子晶体，分子晶体主要靠范德华力结合在一起，摩尔质量越大，范德华力越大，但是NH3之间还存在氢键，氢键比范德华力要大得多，所以N2的熔点最小。
3. 结合下列物质讨论键型的过渡。
Cl2HCl AgI NaF答：Cl2是由共价键结合起来的非极性分子，键的共价性最强。
NaF由离子键结合在一起，键的极性最强。
HCl分子中的化学键虽然还是共价键，但是由于H、Cl电负性相差较大，电子对偏离较大，已经具有一定的离子键的性质。
AgI中的化学键已经处于离子键和共价键的过渡状态，属于过渡键型。
4. 已知各离子的半径如下：离子Na＋Rb＋Ag＋Ca2＋Cl －I－O2－离子半径/ pm 95 148 126 99 181 216 140根据半径比规则，试推算RbCl ，AgCl ，NaI ，CaO 的晶体构型。
答：5. 试推测下列物质分别属于哪一类晶体物质 B LiCl BCl 3 熔点/ ℃ 2300 605 －107.3 答：B 是原子晶体，LiCl 是离子晶体，BCl 3是分子晶体。
6. 已知KI 的晶格能U = 649 kJ·mol －1，K 的升华热ΔS H Θ=90kJ·mol －1，K 的电离能I 1 =418.9 kJ·mol －1，I 2 的键（理）解能 D Θ(I —I) =152.549kJ·mol －1，I 2的升华热 △S H Θ=62.4kJ·mol －1，I 的电子亲和能Y =295.29kJ·mol -1，求KI 的生成焓△f H m Θ。
3晶体结构
自范性是晶体的本质特征
2. 对称性 晶体理想外形中常常呈现形状和大小 相同的等同晶面，具有特有的对称性。
晶体的宏观对称性只有32种可能组合, 称为32晶类或32点群。
m.p.
3. 均一性
晶体质地均匀，具 有确定的熔点。
t
4. 各向异性
③. 晶胞的内容（组成）
原子的种类、数目及其在晶胞中的相对位置。
二. 布拉维系
按晶胞参数的差异可分成七种不同几何特征的三维晶胞。
立方cubic (c) 四方tetragonal (t) 正交orthorhomic (o) a = b = c α=β=γ=900 a = b ≠ c α=β=γ=900 a≠ b≠ c α=β=γ=900 1个晶胞参数a 2个晶胞参数a c 3个晶胞参数a b c
晶体类型
组成 粒子 金属晶体 原子晶体 离子晶体 分子晶体 原子 正离 子 原子 正、负 离子 分子 粒子 间作 用力 金属 键 共价 键 离子 键 分子 间力 物理性质 熔沸 点 高低 高 高 低 硬度 大小 大 大 小
熔融导 电性
例
好 差 好 差
Cr, K
SiO
2
NaCl 干冰
§4 金 属 晶 体
(c) 面心立方： d = m/a3 = (4M/NA)/(81/2r)3 = 4M/(83/2NAr3) (a):(b):(c) 1:1.299:1.414 面心立方堆积密度最大
4. 2 金属键理论
金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键。金 属键没有方向性和饱和性，是一种遍布整个晶体的离域 化学键。
单斜monoclinic (m)
三斜anorthic (a) 六方hexagonal (h) 菱方rhombohedeal (R)
第三章-晶体结构缺陷
第三章晶体结构缺陷【例3-1】写出MgO形成肖特基缺陷的反应方程式。
【解】MgO形成肖特基缺陷时，表面的Mg2+和O2－离子迁到表面新位置上，在晶体内部留下空位，用方程式表示为：该方程式中的表面位置与新表面位置无本质区别，故可以从方程两边消掉，以零O（naught）代表无缺陷状态，则肖特基缺陷方程式可简化为：【例3-2】写出AgBr形成弗伦克尔缺陷的反应方程式。
【解】AgBr中半径小的Ag+离子进入晶格间隙，在其格点上留下空位，方程式为：【提示】一般规律：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成肖特基缺陷；当晶体中剩余空隙比较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生弗伦克尔缺陷。
【例3-3】写出NaF加入YF3中的缺陷反应方程式。
【解】首先以正离子为基准，Na+离子占据Y3+位置，该位置带有2个单位负电荷，同时，引入的1个F －离子位于基质晶体中F－离子的位置上。
按照位置关系，基质YF3中正负离子格点数之比为1/3，现在只引入了1个F－离子，所以还有2个F－离子位置空着。
反应方程式为：可以验证该方程式符合上述3个原则。
再以负离子为基准，假设引入3个F－离子位于基质中的F－离子位置上，与此同时，引入了3个Na+离子。
根据基质晶体中的位置关系，只能有1个Na+离子占据Y3+离子位置，其余2个Na+位于晶格间隙，方程式为：此方程亦满足上述3个原则。
当然，也可以写出其他形式的缺陷反应方程式，但上述2个方程所代表的缺陷是最可能出现的。
【例3-4】写出CaCl2加入KCl中的缺陷反应方程式。
【解】以正离子为基准，缺陷反应方程式为：以负离子为基准，则缺陷反应方程式为：这也是2个典型的缺陷反应方程式，与后边将要介绍的固溶体类型相对应。
【提示】通过上述2个实例，可以得出2条基本规律：（1）低价正离子占据高价正离子位置时，该位置带有负电荷。
为了保持电中性，会产生负离子空位或间隙正离子。
（2）高价正离子占据低价正离子位置时，该位置带有正电荷。
晶体结构(共78张PPT)
山东大学材料科学基础
共价键结合，有方 向性和饱和性，键 能约80kJ/mol
Si,InSb, PbTe
金属键结合， 无方向性，配 位数高，键能 约80kJ/mol
Fe,Cu,W
范得华力结合 ，键能低， 约 8-40 kJ /mol
Ar,H2,CO2
熔点高
强度和硬度由中到 高，质地脆
闪锌矿〔立方ZnS〕结构 S
Zn
属于闪锌矿结构的晶体有β-SiC，GaAs，AlP，InSb
山东大学材料科学基础
•
•
•
•
萤石〔CaF2〕型结构
立方晶系Fm3m空间群，
a0=0.545nm， Z=4。 AB2型化合物， rc/ra>0.732〔0.975〕 配位数：8：4
Ca2+作立方紧密堆积，
F-填入全部四面体 空隙中。 注意：所有八面 体空隙都未被占据。
山东大学材料科学基础
钙钛矿〔CaTiO3〕结构
Ti
ABO3型
立方晶系：以
•
一个Ca2+和3个
O2-作面心立方
Ca
密堆积，
Ti4+占1/4八面体C空aT隙iO3。晶胞 配位多面体连接与Ca2+配位数
Ti4+配位数6，rc/ra=0.436(0.414-0.732)
Ca2+配位数12，rc/ra=0.96
O2-配位数6；
取决温度、组成、掺杂等条件，钙钛矿结构呈现立方、
四方、正交等结构形式。
山东大学材料科学基础
许多化学式为ABO3型的化合物，其中A与B两种阳 离子的半径相差颇大时常取钙钛矿型结构。在钙钛矿 结构中实际上并不存在一个密堆积的亚格子，该结构 可以看成是面心立方密堆积的衍生结构。较小的B离 子占据面心立方点阵的八面体格位，其最近邻仅是氧 离子。
材料科学基础第三章
注意： 阵点可以是原子或分子的中心， 也可以是彼此等同 阵点可以是原子或分子的中心，
的原子群或分子群的中心， 的原子群或分子群的中心 ，但 各个阵点的周围环境必须相 同。
4
空间点阵： 空间点阵：阵点在三维空间呈周期性规则排列所组成 的阵列。（阵点是构成空间点阵的基本要素） 的阵列。 阵点是构成空间点阵的基本要素） 晶格（空间格子） 为了便于描述空间点阵的图形， 晶格（空间格子）：为了便于描述空间点阵的图形， 可用许多平行的直线把所有阵点连接起来， 可用许多平行的直线把所有阵点连接起来 ， 构成一个 三维的几何格架， 称为晶格或空间格子 。 （ 可以形象 三维的几何格架 ， 称为晶格或空间格子。 描述空间点阵的几何形状，实质仍是空间点阵） 描述空间点阵的几何形状，实质仍是空间点阵） 晶胞：能够代表晶格中原子排列特征的最小单元体。 晶胞：能够代表晶格中原子排列特征的最小单元体。 （将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵） 将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵）
c/a值的范围：1.568（铍， 值的范围： 值的范围 （ Be）～ 1.886（镉，Cd） ）～ （ ）
21
22
3.3.3 晶胞中的原子数 fcc： n = 8 × 1 （顶角） 6 × 1 2 ： 8 + （面心）= 4 bcc： n = 8 × 1 8 ： （顶角） 1(体心) = 2 + hcp： hcp：n = 12 × 1 6 （顶角） 2 × 1 2 + （面心） （中心）＝6 +3
5
c
β
a γ
α b
空间点阵、 空间点阵、晶胞
6
3.2.2 晶
胞
晶胞通常是平行六面体。 晶胞通常是平行六面体。 选取晶胞的原则： 选取晶胞的原则： a. 几何形状与晶体具有同样的对称性； 几何形状与晶体具有同样的对称性； b. 平行六面体内相等的棱和角的数目最多； 平行六面体内相等的棱和角的数目最多； c. 当平行六面体棱间夹角存在直角时，直角数目 当平行六面体棱间夹角存在直角时， 应最多； 应最多； d. 在满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。 在满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固.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.3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”.4、晶胞中微粒数的计算方法-—均摊法某粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞.立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体质硬度一般较软很硬一般较硬，少部分软较硬熔沸点很低很高一般较高，少部分低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂(Na等与水反应）大多易溶于水等极性溶剂导电传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性（除硅）电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无物质类别及实例气态氢化物、酸（如HCl、H2SO4)、大多数非金属单质(如P4、Cl2）、非金属氧化物（如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物（有机盐除外）一部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），一部分非金属化合物(如SiC、SiO2）金属单质与合金（Na、Mg、Al、青铜等）金属氧化物（如Na2O）,强碱（如NaOH），绝大部分盐(如NaCl、CaCO3等）2、晶体熔、沸点高低的比较方法（1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体.金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点:金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强,相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
第三章晶体结构
子晶体所释放的能量，用 U 表示。
晶格能 U 越大，则形成离子键得到离子晶体时放出的能量越多，离 子键越强。 一般而言，晶格能越高，离子晶体的熔点越高、硬度越大。晶格 能大小还影响着离子晶体在水中的溶解度、溶解热等性质。但离
子晶体在水中的溶解度与溶解热不但与晶体中离子克服晶格能进入水中 吸收的能量有关，还与进入水中的离子发生水化放出的能量（水化热） 有关。
子作周期性平移的最小集合。
复晶胞：素晶胞的多倍体；
体心晶胞（2倍体），符号I；
面心晶胞（4倍体），符号F； 底心晶胞（2倍体），符号A(B﹑C)。
二． 三种复晶胞的特征
1. 体心晶胞的特征：晶胞内的任一原子作体心平移[原子坐
标 +（1/2，1/2，1/2）]必得到与它完全相同的原子。
2. 面心晶胞的特征：可作面心平移，即所有原子均可作在其
P区的第三周期第三主族的Al3+ 也是8e-构型 ；d区第三至七副族原
素在表现族价时，恰相当于电中性原子丢失所有最外层s电子和次
外层d电子，也具有8e-构型 ；稀土元素的+3价原子也具有8e-构型 ， 锕系元素情况类似。 （3）18e-构型 ds区的第一、二副族元素表现族价时，具有18e-构 型 ；p区过渡后元素表现族价时，也具有18e-构型。 （4）（9—17）e-构型 d区元素表现非族价时最外层有9—17个电
图3-6 晶体微观对称性与它的宏观外形的联系
图3-7 晶态与非晶态微观结构的对比
3-2 晶胞
3-2-1 晶胞的基本特征
1.晶体的解理性：用锤子轻敲具有整齐外形的晶体（如方解 石），会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行 的，这种现象叫晶体的解理性。 2.布拉维晶胞：多面体无隙并置地充满整个微观空间，即
第3章 晶体结构
(3)18e构型：IB、IIB族元素表现族价时，如Cu+、 Zn2+等，具有18e构型；p区过渡后元素表现族价 时，如Ga3+、Pb4+等也具有18e构型。 (4）9-17e构型：d区元素表现非族价时最外层有9-17 个电子，如Mn2+、Fe2+、Fe3+等。 (5)(18+2)e构型：p区的金属元素低于族价的正价， 如Tl+、Sn2+、Pb2+等，它们的最外层为2e，次外层 为18e，称为18+2e构型。 在离子电荷和离子半径相同的条件下，离子构型 不同，正离子的有效正电荷的强弱不同，对同种负离 子的结合力的大小不同，顺序为： 8e<9-17e<18e或18+2e 这是由于，d电子在核外空间的概率分布比较松 散，对核内正电荷的屏蔽作用较小，所以d电子越 多，离子的有效正电荷越大。
能带理论对金属导电的解释
第一种情况，金属具有部分充满电子的能带， 即导带，在外电场作用下，导带中的电子受 激发，进入同一能带中的空轨道，向电场的 正极移动，产生电流。 第二种情况，金属的满带与空带或者满带与 导带之间没有空隙，是重叠的，电子受激可 以从满带进入重叠着的空带或导带，引起导 电。
四、金属晶体的堆积模型 把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原 子在三维空间堆积构建而成的模型叫做金属晶体 的堆积模型。 金属晶体堆积模型有三种基本形式 —— 体心立 方堆积、六方最密堆积和立方面心最密堆积。 1、体心立方堆积
某些离子晶体的晶格能以及晶体中的离子电荷、核间距、晶 体的熔点、硬度
AB型
离子晶体
最短核间 距ro/pm
NaF NaCl
231 282
晶格 U/kJ· mol1 923 786
3第三章-晶体结构缺陷
(2). 杂质缺陷 一般反应式： 杂质
CaCl2溶解在KCl中
• 每引进一个CaCl2分子，同时带进二个Cl-和一个Ca2+离子。1个Ca2+置
基质
产生的各种缺陷
换一个K+，但由于引入2个Cl-，为保持原有格点数之比K:Cl=1:1，必
2. 产生原因(cause of produce)
弗仑克尔缺陷
热缺陷 肖特基缺陷
由产生原因分类 杂质缺陷 非化学计量结构缺陷
（1） 热缺陷(thermal defect)
a. 定义：当晶体温度高于绝对0K时，由于晶格内原 子热振动，使一部分能量较大的原子偏离 平衡位置造成缺陷。 b. 特点：由原子热振动引起，缺陷浓度与温度有关。
• (3) 在同一晶体中生成弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷的能量往往 存在很大差别。 • (4) 缺陷形成能的大小与晶体结构、离子极化率等有关。 • NaCl型结构的离子晶体，生成一个间隙离子和一个空位缺陷 需要7~8 eV。所以即使温度到2000度，离子缺陷浓度也很小 • 对于CaF2晶体，F-离子生成弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷的形 成能分别为2.8 eV和5.5eV，所以晶体中以弗伦克尔缺陷为主。
b.特点：由气氛或压力变化引起，缺陷浓度与气氛性质、
压力有关。
[例] TiO2 晶体
Ti格点数 1 Ti原子数 1 TiO2 : ，如果 ，化学计量 O格点数 2 O原子数 2 Ti格点数 1 Ti原子数 1 TiO1.998 : ，但 ，非化学计量 O格点数 2 O原子数 1.998
V (V V ) VNa
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简单立方晶格：由8个粒子堆积而成，外形为一立方体。八个粒 子分别排列在单个晶胞立方体的八个角顶上。 体心立方晶格：由9个粒子堆积而成，外形是个立方体。有八个 粒子占据立方体的八个角顶，第九个粒子排布在立方体的体心 面心立方晶格：由14个粒子堆积而成，外形是个立方体。有八个 粒子占据立方体的八个角顶，剩余6个粒子分别排布在立方体的 六个正方形平面的中心。
MgO
BaO
NaF
NaCl
NaBr
NaI
＋2,－2 ＋2,－2 ＋1,－1 ＋1,－1 ＋1,－1 ＋1,－1
离子核间距/pm 熔点/℃
197 2900
266 1920
230 988
278 800
293 740
317 660
离子晶体的晶格能U 定义:当气态离子从远处逐渐接近结合为一摩尔离子晶体时所
离子晶体是如何实现高配位数的？
离子型化合物的半径比规则---半径比与配位数的关系
r+/r配位数 空间构型
0.225～ 0.414 4 ZnS型
0.414～ 0.732 6 NaCl型
0.732～1.00 8 CsCl型
有两种例外情况: 当一个化合物中r+/r-等于或接近两种构型的转变值时，该物质可能同时具有 两种晶型。GeO2 ：r+/r-＝53/132≈0.40， 有时r+/r-可能超过理论的转变值，如RbCl中r+/r-＝147/184≈0.80，配位 数应为8，但事实上却等于6，为NaCl型。 影响配位数的因素：r+/r-，离子的电子构型，组成元素的比例，外界条件。 例如，CsCl常温是CsCl型，高温转变成NaCl型。
离子晶体的空间构型对化合物性质的影响
离子半径
吸水性:无水Mg(ClO4)2是一个强的吸水剂，而高氯酸锂的水 合 物Li(H2O)2ClO4却是稳定的。--- r+/r-太小 溶解度:例如，LiClO4比NaClO4 溶解度约大10倍，而KClO4 则 属微溶盐。即ⅠA的高氯酸盐，从上到下溶解度依次降低。 --- 离子水合热大小和晶体结构稳定性 热稳定性：若r+/r-太小，则离子晶体热稳定性较小。受热时 易分解，生成正、负离子半径比更合适的，负离子变小的离子 晶体。如 Li2CO3 → Li2O ＋ CO2(g) 2NaO2 → Na2O ＋3/2 O2(g)
在周期表中能形成原子晶体的元素并不多，主要是ⅣA主族及ⅢA、 ⅣA和ⅤA主族元素互化物。如碳，硅，锗等单质的晶体是原子晶 体；碳化硅（SiC），碳化硼（B4C），砷化镓（GaAs）也属于原 子晶体。碳化硅的晶格与金刚石一样，只是碳原子和硅原子乡间的 排列起来。
3.2.3分子晶体
1.分子间力和氢键
化学键是分子内部相邻原子间的强烈的作用力。分子内部的 化学键决定物质的化学性质。 分子间作用力(或称范德华引力)是决定物质的沸点、熔点、汽 化热、熔化热以及溶解度、表面张力、粘度等物理性质的主要因素。
当原子晶体在外力作用下沿晶体内某一平面相对移动错位时， 共价键被破坏，晶体被破损，因而，延展性小且性脆。
4. 原子晶体固态液态均不导电
这是因为原子晶体是由中性原子组成的，所以无论在固态或液 态下，系统内即没有自由移动的离子，也没有自由移动的电 子，因而不能导电。
5. 原子晶体不溶于一般溶剂中 6. 原子晶体中无独立存在的分子
结晶格子示意图
2. 晶体有固定的熔点—NaCl(801℃)、MgO(2800℃) 3. 晶体的各向异性—云母(导热性)、石墨(导电性) 4. 晶体的解理性—食盐易碎成小立方体、云母易撕成薄片、 方解石易裂成小菱面体
3.1.3 晶体的内部结构
1. 晶格和晶胞
为了研究晶体的几何结构，通常将晶体中的粒子想象为几何学中 的点，这些点的总和构成的点群具有一定的几何形状，称为点阵 或结晶格子，简称晶格。 在晶格上排有粒子的那些点，称为晶格的结点。 在晶体内，能够表现晶体结构特性的基本单位叫单元晶胞→晶胞。
如NaCl：U＝－769.45kJ∙mol-1 d=r++r138490 A q q 1 A→马德隆常数； (1 ) n→玻恩指数 d n
{
晶格能越大，化合物的硬度越大，熔点愈高，愈稳定。
化合物
1
NaCl
KF
CaS
BaO
SrO
CaO
MgO
晶格能/kJ∙mol- 769.45 807.81 3028.82 3125.41 3309.51 3514.60 3928.78
3.2 晶体的基本类型及特性
依据晶格结点上粒子的种类不同将晶体分为下列四种主要类型
离子晶体：晶格结点上交替地排列着正、负离子(图a)； 原子晶体：晶格结点上排列着中性原子(图b)； 分子晶体：晶格结点上排列着极性分子或非极性分子(图c)； 金属晶体：晶格结点上排列着金属的原子或正离子(图d)。
离子键的键能比较大，∴离子晶体具有较高的熔点和沸点。
离子晶体的熔沸点规律
q q FK d2
一些离子型化合物的熔点和沸点
物质 熔点/℃ 沸点/℃
MgO 2800 3600
CaO 2572 2850
NaCl 801 1413
KCl 768 1417
离子电荷和离子大小对其熔点的影响
化合物 离子电荷
金刚石的晶体结构
石英的晶体结构
1. 原子晶体的配位数小 2. 原子晶体熔点很高，硬度很大 金刚石的硬度＝10,最 大;tf=3570℃，单质中最高。工业应用:耐磨或耐火材料。金刚石、 金刚砂都是极重要的磨料。是应用极广的耐火材料，石英和它的变 体，如水晶和玛瑙等，是工业上贵重的材料。
3. 原子晶体延展性小，有脆性
色散力
由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常 发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，因而产生了瞬时偶极， 而且两个瞬时偶极必然采取异极相邻的状态而相互吸引。
瞬时偶极存在的时间极短，但是上述情况在不断地重复着，使得 分子间始终存在着引力。象这种由非极性分子瞬间偶极相互吸引 而产生的分子间作用力叫色散力。理论计算公式:
放出的能量，称为离子晶体的晶格能（或点阵能）。 玻恩-哈伯循环→推算晶格能的实验值： －U MX(晶) M+(g)＋X-(g) Q I－E M(晶)＋1/2X2(g) S＋1/2D M (g)＋X (g)
－U＝Q＋S＋1/2D＋I－E
玻恩-郎德公式： U
如NaCl：d＝278pm,A＝1.7476,n＝8,求得U＝－761.77 kJ∙mol-1
3.1 晶体结构
3.1.1 晶体与非晶体 气态 物质 液态 晶态 固态 非晶态 由粒子微粒在空间有规律地排列而形成的固体叫晶体。如食盐、 石英和磁铁矿等都是晶体。晶体内部微粒排列的规律性，决定了晶 体不同于非晶体的许多特点。 3.1.2 晶体的特征
{
{
1. 晶体有一定的几何外形--面角守恒定率
晶体晶角示意图
硬度
6
正长石 K[AlSi3O8]
石膏
CaSO4∙2H2O
CaF2
2
3 4
7
8 9
方解石 CaCO3 萤石
离子晶体的硬度与下列因素有关： 离子的电荷增大，硬度增大 晶格能愈大，则硬度愈大 离子的半径减小，硬度增大 配位数增大，硬度增大； 极化作用增强而变软。
磷灰石 Ca5F(PO4)3
5
金刚石 C
取向作用示意图
当两个极性分子相互接近时，一个分子的带负电的一端要和另一 个分子带正电的一端接近。这样就使得极性分子按照异极相邻的 状态排列取向，由于分子中固有偶极之间的取向而产生的分子间 引力称为取向力。取向力的大小可由下式计算：
2 2 12 2 E取 3 RT d 6
式中：μ 1、μ 2…分子1和分子2的固有偶极矩；R…通用摩尔气 体常数；T…绝对温度（K）；d…分子间距离。 取向力只存在于极性分子之间。两个极性分子间相互吸引作用 但由于分子的热运动，分子不会完全定向排列成行。
六方密集晶格：六方密集晶格的外形为六面柱体，第一层的正六 边形的每一个角上和其中心都各有一个粒子 (以绿色圆圈表示)；第二层在柱体中间有三 个粒子排成等边三角形(以红色圆圈表示)； 第三、五…,奇数层与第一层相同；第四、 六…，偶数层与第二层相同，如此堆积构成 六面体拄。这是粒子间的一种最紧密的堆积方式之一。 某些物质在不同的条件下可以以不同的晶格存在。例如，铁在 温度变化是可发生如下的晶格转变： α－Fe ＞910℃ β－Fe ＞1300℃ γ－Fe ＜910℃ ＜1300℃ 不同晶格结构在固体中构成不同的相，因此，这种转变称为固 体相变。 同一物质，晶格不同时，其性质也会有所差异。例如，α—Fe 在室温下溶碳量为0.005%，723℃时为0.02%，而在γ—Fe中 最大溶碳量可达2%。
诱导力----极性分子⇌非极性分子；极性分子⇌极性分子
诱导作用示意图
由于极性分子的固有偶极与非极性分子的诱导偶极之间 相互吸引而产生的作用力，称为诱导力。
E诱
2
2 1
d
6
式中α 2…非极性分子的变形性。 同样，极性分子与极性分子相互接近时，除了上述的取 向力外，在彼此偶极相互影响下，每个分子也会发生变 形，产生诱导偶极。因此诱导力不仅存在于极性分子与 非极性分子之间，也存在与极性分子之间。
2 1 2 1 2 2 E色 ( )( 6 ) 3 1 2 d
表3-1离子晶体的配位数与空间构型对照表
空间构型
晶格类型
配位数
NaCl型
CsCl型 ZnS型
面心立方晶格
简单立方晶格
Na+一套
Cs+一套CFra bibliotek-一套Cl-一套 S2-一套
Na+ 6
Cs+ 8 Zn2+ 4