文档介绍：无定形体——内部质点排列无规则的(如玻璃沥青,炉渣一定条件下晶体)
Chapter 3 Crystal structure
Atomic structure: 主要讨论原子核外电子的排布规律及性质
Molecular structure:主要讨论分子内原子间的结合力及空间
排布规律
Crystal structure: 主要讨论固体聚集态中内部质点的排列与作用
(如自然界中的绝大多数固态物体)
包括有单晶、双晶、晶簇、多晶、(拟晶)
物
质
等离子态
气态
液态
固态
晶体:内部质点呈有规则的空间排列的固体
结晶化
3-1-1 晶体的宏观特征The macroscopic feature of crystal
1、晶体的“自范性”
自范性——晶体能够自发地呈现封闭的规则凸多面体的外形(以区别非晶态)。
2、无论单晶、双晶、晶簇和多晶都有固定的几何外形
一种晶体经常出现的几何外形称之为它的习性;有的晶体呈针状,有的呈片状,有的则呈块状,这也是晶体的习性。
3、晶体的理想外形具有对称性(轴、面、中心)
4、质地均匀,固定的熔点
5、有各向异性,即在不同的方向上有不同的性质(如导热、导电、光的透射、折射、偏振、压电性、硬度等)
6、可压缩性,扩散性差
3—1 Crystal
3-1-2 晶体的微观特征——平移对称性
在晶体的微观空间中,原子呈现周期性整齐排列的性质——平移对称性,这是晶体的普遍特征(参见P125图3-5,讨论) 。
3-2 晶胞
3-2-1 晶胞的基本特征
1、什么是晶胞
晶格——组成晶体的质点,以确定的位置的点在空间作有规则的排列所形成的几何形状称为结晶格子(队形,P301)crystal lattice
结点——每个质点在晶格中占有的位置(P302)
晶胞——晶格内仍能表示晶格特征的最基本部分(最小重复单位P127 ,说明)
晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类(分子、原子或离子)以及它们之间的作用力(库仑力、范德华力等)所决定。
2、晶胞的平移性
由于晶体是有无数多原子按一定规律重复排列,因此根据晶胞的定义,整块晶体是由完全等同的晶胞无隙并置地堆积而成的——晶胞的平移性。
*3-2-2 布拉维系
*3-2-3 晶胞中原子的坐标与计数
晶
胞
素晶胞
复晶胞
体心晶胞 I
面心晶胞 F
底心晶胞 F
3-2-4 素晶胞与复晶胞
例如,素晶胞与体心晶胞的区别
注意:关于原子所处坐标的理解(P131)
*3-2-5 14种布拉维点阵型式
*3-3 点阵·晶系
体心晶胞
晶胞的体心是另一个晶胞的顶角
晶胞的体心与顶角为同一种原子
晶胞的体心与顶角原子环境相同
素晶胞
晶胞的体心是另一个晶胞的顶角
晶胞的体心与顶角不是同种原子
3-4 金属晶体Metallic crystal
3-4-1 金属键Metallic bond
由于金属原子只有少数的价电子不能形成正规的共价键,也不能生成离子键。因此金属在形成晶体时倾向于组成极为紧密的结构,使每个原子拥有尽可能多的相邻原子,生成“少电子多中心键”即金属键。也可简洁的说金属晶体中原子之间的化学作用力叫金属键.
一、原子化热与金属键
金属键的强度并不象共价键那样用键级来衡量,而是用原子化热来衡量。
原子化热——1mol金属晶体完全气化成互相远离的气态原子所吸收的能量
金属: 钠钾铷铯钙铜锌铁
原子化热: 108 90 82 78 177 340 131 416 kJ/mol
熔点: 371 337 312 302 1112 1356 93 1808 K
二、自由电子理论(Free Electron Theory)
1、基本要点(Basic Points)
(1)价电子数少,电负性小,电离能较低→电子易脱落下来。
(2)脱落下来的价电子为整个金属所有可在金属的三维空间内自由运动,自由电子→离域电子→共用电子(P141)。
(3)金属离子(原子)与自由电子以静电力吸引在一起形成金属晶体,这种作用力——金属键。
2、金属键的实质与特点(Essence and Characteristic)
(1)由上可知,金属键仍是一种电性作用力,有一种形象的描述“金属离子浸沉在电子的海洋中”→电子海模型。
又因,原子数+离子数>自由电子数,故这种金属键又称“多中心少电子键”。