体化学
第九章晶体化学
前面我们讨论晶体结构的几何规律时 对晶体结构中的点是作为几何点是来考虑的。 但在实际晶体中这些点是各种元素的原子 离子和分子,它们即为晶体的化学组成。 晶体化学主要研究晶体的化学组成与晶 9=6 体结构之间的关系。在此基础上,进一步探 讨晶体的化学组成、晶体结构与晶体的外形 性能及其形成、变化条件之间的关系 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 前面我们讨论晶体结构的几何规律时， 对晶体结构中的点是作为几何点是来考虑的。 但在实际晶体中这些点是各种元素的原子、 离子和分子，它们即为晶体的化学组成。 晶体化学主要研究晶体的化学组成与晶 体结构之间的关系。在此基础上，进一步探 讨晶体的化学组成、晶体结构与晶体的外形、 性能及其形成、变化条件之间的关系
目的和要求 ●了解最紧密堆积原理及其意义; 熟练掌握六方和立方最紧密堆积及其中的四面体空隙和八面体 空隙、配位数和配位多面体: 理解有关化学键、晶格类型和晶体场理论在矿物学中的某些应 用 ●理解类质同象、同质多象 9=6 了解多型现象和有序一无序结构 理解鲍林法贝 ●对某些矿物(自然铜、金刚石、石墨、闪锌矿、金红石、石盐、 萤石等)的晶体结构模型,能据已知描述,观察紧密堆积和配 位,计算其单位晶胞内相当于化学式的"分子数”(Z)。 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 目的和要求 ⚫ 了解最紧密堆积原理及其意义； ⚫ 熟练掌握六方和立方最紧密堆积及其中的四面体空隙和八面体 空隙、配位数和配位多面体； ⚫ 理解有关化学键、晶格类型和晶体场理论在矿物学中的某些应 用； ⚫ 理解类质同象、同质多象； ⚫ 了解多型现象和有序--无序结构。 ⚫ 理解鲍林法则。 ⚫ 对某些矿物（自然铜、金刚石、石墨、闪锌矿、金红石、石盐、 萤石等）的晶体结构模型，能据已知描述，观察紧密堆积和配 位，计算其单位晶胞内相当于化学式的"分子数"（Z）
主要内容 §9-1原子和离子半径 §9-2紧密堆积原理 §9—3配位数和配位多面体 §94键型和晶格类型 §9—5晶体场理论 §96晶体结构类型及典型结构 m9—7类质同像 §9-8型变(晶变)现象 §99同质多像 9=10 §9-10多型
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 主要内容 §9—1 原子和离子半径 §9—2 紧密堆积原理 §9—3 配位数和配位多面体 §9—4 键型和晶格类型 §9—5 晶体场理论 §9—6 晶体结构类型及典型结构 §9—7 类质同像 §9—8 型变（晶变）现象 §9—9 同质多像 §9—10 多型
S9-1原子和离子半径 ●在晶体结构中,原子和离子的大小,特别是 相对大小具有重要的几何意义 ●原子和离子是由原子核和核外电子所组成的 它们能占据一定的空间(体积)。如果将这 个空间视为球形的话,球的半径应为原子或 9=6 离子的半径 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 §9—1 原子和离子半径 ⚫ 在晶体结构中，原子和离子的大小，特别是 相对大小具有重要的几何意义。 ⚫ 原子和离子是由原子核和核外电子所组成的。 它们能占据一定的空间（体积）。如果将这 个空间视为球形的话，球的半径应为原子或 离子的半径
1.绝对半径和有效半径 绝对半径:按量子力学的观点,选出一个人 为的电子云界面,从而可以计算出各种原子 或离子的半径,此值称为原子或离子的绝对 半径(理论半径)。 9=6 有效半径:由实验方法得到的原子或离子半 径称为原子或离子的有效半径 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 1. 绝对半径和有效半径 ⚫ 绝对半径：按量子力学的观点，选出一个人 为的电子云界面，从而可以计算出各种原子 或离子的半径，此值称为原子或离子的绝对 半径（理论半径）。 ⚫ 有效半径：由实验方法得到的原子或离子半 径称为原子或离子的有效半径
2.类型 共价半径:同种元素的两个原子以共价单键结合时 其核间距的一半称为该原子的共价半径 金属半径:金属单质晶格中,两相邻原子核间距离 的一半称为该原子的金属半径。 范德华半径:当两原子间未形成其他化学键而仅存 在范德华作用时,相邻两原子核间距的一半称为范 德华半径。 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 2. 类型： ⚫ 共价半径：同种元素的两个原子以共价单键结合时， 其核间距的一半称为该原子的共价半径。 ⚫ 金属半径：金属单质晶格中，两相邻原子核间距离 的一半称为该原子的金属半径。 ⚫ 范德华半径：当两原子间未形成其他化学键而仅存 在范德华作用时，相邻两原子核间距的一半称为范 德华半径
3.规律 1)对于同种元素的原子半径而言,共价半径总小于金 属半径和范德华半径,且范德华半径存在较大的可 能变化的范围 9=6 2)对于同种元素的离子半径而言,阳离子半径小于原 子半径,阴离子半径大于原子半径。 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 3. 规律 1) 对于同种元素的原子半径而言，共价半径总小于金 属半径和范德华半径，且范德华半径存在较大的可 能变化的范围。 2) 对于同种元素的离子半径而言，阳离子半径小于原 子半径，阴离子半径大于原子半径
3)同一周期的元素中,在周期表的水平方向上,原子 和离子半径随原子序数的增大而减小。同一族元素, 即周期表垂直方向上,原子、离子半径随元素周期 表的增大而增大 4)从周期表的左上方到右下方的对角线方向上,原子 9=6 和离子的半径相近。 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 3) 同一周期的元素中，在周期表的水平方向上，原子 和离子半径随原子序数的增大而减小。同一族元素， 即周期表垂直方向上，原子、离子半径随元素周期 表的增大而增大。 4) 从周期表的左上方到右下方的对角线方向上，原子 和离子的半径相近
5)镧系和锕系元素中,其原子和离子半径在总的趋势 上,随原子序数的增加而逐渐缩小,这种现象称为 镧系、锕系收缩。 6)同种元素,电价相同的情况下,原子和离子半径随 配位数的增高而增大 9=6 9=10
§9—3 §9—4 §9—2 §9—1 §9—5 §9—6 §9—7 §9—8 §9—9 §9—10 5) 镧系和锕系元素中，其原子和离子半径在总的趋势 上，随原子序数的增加而逐渐缩小，这种现象称为 镧系、锕系收缩。 6) 同种元素，电价相同的情况下，原子和离子半径随 配位数的增高而增大