高中化学竞赛辅导固体结构省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、10.1 晶体结构和类型晶体结构和类型第十章第十章 固体结构固体结构10.5 层状晶体层状晶体10.4 分子晶体分子晶体10.3 离子晶体离子晶体10.2 金属晶体金属晶体第1页10.1.1 晶体结构特征与晶格理论晶体结构特征与晶格理论10.1 晶体结构和类型晶体结构和类型10.1.4 晶体类型晶体类型10.1.3 球密堆积球密堆积10.1.2 晶体缺点晶体缺点 非晶体非晶体第2页 晶胞:晶体最小重复单元,经过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。由晶胞参数a,b,c,表示,a,b,c 为六面体边长,分别是bc,ca,ab 所组成夹角。10.1.1 晶体结构特征与晶格理论晶体结构特征与晶格理论晶胞
2、两个要素:1.晶胞大小与形状:第3页2.晶胞内容:粒子种类,数目及它在晶胞中相对位置。按晶胞参数差异将晶体分成七种晶系。按带心型式分类,将七大晶系分为14种型式。比如,立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。第4页第5页1.六方密堆积:hcp配位数:12空间拥有率:74.05%第三层与第一层对齐,产生ABAB方式。10.1.3 球密堆积球密堆积第6页2.面心立方密堆积:fcc配位数:12空间拥有率:74.05%第三层与第一层有错位,以ABCABC方式排列。第7页3.体心立方堆积:bcc配位数:8空间拥有率:68.02%第8页密堆积层间两类空隙四面体空隙:一层三个球与上或下层密堆积球间
3、空隙。八面体空隙:一层三个球与错位排列另一层三个球间空隙。第9页晶体分类10.1.4 晶体类型晶体类型第10页10.2.1 金属晶体结构金属晶体结构10.2 金属晶体金属晶体10.2.3 金属合金金属合金10.2.2 金属键理论金属键理论第11页 金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成。金属键没有方向性,金属晶体内原子以配位数高为特征。金属晶体结构:等径球密堆积。10.2.1 金属晶体结构金属晶体结构第12页金属晶体中粒子排列方式常见有三种:六方密堆积(Hexgonal close Packing);面心立方密堆积(Face-centred Cubic clode Packing);体心
4、立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。第13页10.3.1 离子晶体特征结构离子晶体特征结构10.3 离子晶体离子晶体10.3.3 离子极化离子极化10.3.2 晶格能晶格能第14页离子晶体:密堆积空隙填充。阴离子:大球,密堆积,形成空隙。阳离子:小球,填充空隙。规则:阴阳离子相互接触稳定;配位数大,稳定。10.3.1 离子晶体特征结构离子晶体特征结构第15页1.三种经典离子晶体NaCl型晶胞中离子个数:晶格:面心立方配位比:6:6(红球Na+,绿球Cl-)第16页CsCl型晶胞中离子个数:(红球Cs+,绿球Cl-)晶格:简单立方配位比:8:8第17页晶胞中离子个数
5、:ZnS型(立方型)晶格:面心立方(红球Zn2+,绿球S2-)配位比:4:4第18页半径比(r+/r-)规则:NaCl晶体其中一层横截面:第19页理想稳定结构(NaCl)配位数构型0.225 0.414 4ZnS 型0.414 0.732 6NaCl 型0.732 1.00 8CsCl 型 半径比规则第20页 定义:在标准状态下,按以下化学反应计量式使离子晶体变为气体正离子和气态负离子时所吸收能量称为晶格能,用U 表示。U10.3.2 晶格能晶格能MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+比如:第21页1.Born-Haber循环K(g)Br(g)U-
6、+KBr(s)+升华焓电离能气化热电子亲和能第22页则:U=689.1kJmol-1=89.2kJmol-1=418.8kJmol-1=15.5kJmol-1=96.5kJmol-1=-324.7kJmol-1=-689.1kJmol-1=295.3kJmol-1上述数据代入上式求得:+=第23页2.Born-Lande公式 式中:R0正负离子核间距离,Z1,Z2 分别为正负离子电荷绝对值,A Madelung常数,与晶体类型相关,n Born指数,与离子电子层结构类型相关。第24页A取值:CsCl型 A=1.763NaCl型 A=1.748ZnS型 A=1.638n取值:第25页3.公式:晶
7、体分子式中正离子个数:晶体分子式中负离子个数第26页影响晶格能原因:离子电荷(晶体类型相同时)离子半径(晶体类型相同时)晶体结构类型 离子电子层结构类型Z,U 例:U(NaCl)U(CaO)第27页 离子电荷数大,离子半径小离子晶体晶格能大,对应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质影响:第28页描述一个离子对其它离子变形影响能力。离子极化力(f):描述离子本身变形性物理量。离子极化率():10.3.3 离子极化离子极化未极化负离子极化负离子第29页1.离子极化率()离子半径 r:r 愈大,愈大。如:Li+Na+K+Rb+Cs+;FClBr(Mg2+)离子电荷:负离子电荷多极化率
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