第八章晶体结构 81教学基本要求 1.了解晶体和非晶体的宏观特征 2.了解晶体的微观特征及基本类型,了解晶体结构对物质性质的影响。 3.了解非整比化合物的应用 82内容导学与例题解析 晶格(点阵)—晶体内部的微粒按一定规律组成的几何图形。 晶体的基本类型 1.离子晶体 (1)晶格结点上的微粒—正、负离子 (2)微粒间作用力离子键。作用力随离子电荷的增多和半径的减小而增强。 (3)配位数(品体中与1个微粒最邻近的微粒数)—常见的NaC1品体为6 (4)品体中个存在独立的简单分子。例如NaCl(品体)不表示1个分子的组成,表示 NaCl品体中NaC=1:1.严格叫化学式。 (5)品体的特性—熔点高、硬度大;延展性差;一般易溶于极性溶剂(如水)中 熔融态或水溶液均可导电 在相同类型的典型离子晶体中,离子的电荷数越多,半径越小,品体的熔点越高、硬 度越大。 例如 正、负离子半径和2.30A←相近→2.31A 正、负离子电荷数+1,1 熔点993℃ 2614℃C 硬度 正离子半径 正、负离子电荷数+2,-2←相同→+2,-2 熔点2852℃ 26l4℃ 度5565 4.5 2.原子品体 (1)品格结点上的微粒—原子 (2)微粒间作用力——共价键 (3)配位数 般为4(受共价键的饱和性限制) (4)晶体中不存在独立的简单分子。例如C(金刚石)个表示C是单原子分子,表示 晶体中只有一种C元素。又如SO2(石英)不表示1个分子的组成,表示品体中Si:O=12 (5)品体的特性——熔点高、硬度大:;延展性差;在一般溶剂中不溶解;是电的绝缘
体或半导体。 3.分子品体 (1)品格结点上的微粒—极性分子或非极性分子。 (2)微粒间的作用力分子间力(有的还有氢键)。在同类型的分子中,作用力一 般随分子量的增大而增大, (3)配位数可高达12 (4)晶体中存在独立的简单分子。例如CO2(品体)表示1个分子的组成 (5)品体的特性—熔点低、硬度小;延展性差:一般极性分子较易溶于水如冰醋酸 等,非极性分子难溶于水、易溶于有机溶剂中,如碘、萘等;熔融态吋不能导电、某些含强 极性键的分子晶体溶于水后溶液能导电(如HC) 分子晶体的性质受分子间力的大小和有无氢键的影响 4.金属品体 (1)品格结点上的微粒—金属原子或正离子 (2)微粒间的作用力—金属键,是山多个原子共用一些自山电子所形成的化学键 可认为是改性的共价键。没有方向性和饱和性 (3)配位数常见的二种金属晶体中面心立方晶格为12、密集六方晶格为12、体 心立方晶格为8。 (4)品体中不存在独立的简单分子。例如Cu(金属品体)不表示Cu是单原子分子, 表示晶体中只有1种Cu元素。 (5)晶体的特性 电和热的良导体—和自山电子运动有关 优良的机械变形性——当金属变形时,山于金属键的离域性,金属原子间的联系不会 遭到破坏。 不透明性和具有金属光泽—不透明性是山于自山电子易吸收可见光。金属光泽是山 于被激发电子回到基态时可放射出具有不同波长的光。 其它性质如: 熔点——一般较高,少数较低。 硬度 般较大,少数较低 5.过渡型的晶体 (1).键状结构品体 如石(链与链之间的作用力一弱的静电引力 (小的正离子和大的负离子之间) 链内的作用力一强的共价键 呈纤维状 (2).层状结构晶体 层与层之间的作用力一一大π键 如石墨 (离域大π键) 层内的作用力 p -sp o 键
是热和电的良导体,可作滑润剂 品体的基本类型和性质 若按品体内部微粒间作用力来分类时,大体可分成四类,即离子品体、原子品体、金 属晶体和分子晶体。与这四种晶体相对应的作用力可归纳为“三键一力 种化学键(离 子键、共价键和金属键)和一种分子间力 山于在各类典型的化学键之间可以出现许多过渡类型的化学键,有时要想对品体中微 粒间的作用力作绝对划分是很困难的。本章只要求能对一些典型的品体作出判断,因为这是 品体结构的基础知识之 第一步可以先将四类品体中的金属品体区别出来,因为绝大多数的余属单质都属于典 型的金属晶格(面心立方、密集六方、体心立方)。只是周期表后半部p区的某些金属单质 如锑、铋、锗等不属于典型的金属晶格。 第二步还留下三类晶体。离子晶体是山离子键形成的物质,原子品体和分子品体(除 希有气体的单原子分子)是山共价键形成的物质。在这二类品体中可先将原子品体区别出来, 因为典型的原子品体在共价型物质中只占少数,绝大多共价型物质都是分子品体。一般认为 离子型物质的熔点、沸点较高,共价型物质的熔点、沸点较低”,这种论断是没有把少数不 属于原子晶体的共价型物质包括在内。在典型的原子晶体中,以4个共价键相联结,每个原 子周围有8个价电子,不存在独立的分子。属于典型原子晶体的有ⅣA族的某些单质和化合 物如C(金刚石)、Si、Ge、Sn(灰锡)、SiC、SiO2等以及ⅢA_V族化合物如BN、GaAs 等。它们都是围绕ⅣA族的一些单质和化合物 第三步还H下两大类品体即离子品体和分子晶体。可以根据键型来区分。位于周期表 两端的电负性值相差较大的元素之间,如碱金属、Ca、Sr、Ba和卤素、氧族元素易形成典 型的离子晶体。但不能笼统地把金属元素和非金属元素组成的物质都看成是离子晶体,例如 gCl2(在水中很难电离)、GeCl4(常温就呈液态).….。对电负性相等的非金属元素间如 H2、Cl2.和电负性相近的非金属元素间形成的化合物如HCl、CO2形成典型的分子 晶体。在典型的离子品体和分子晶体之间还可能出现许多较难区分的过渡状态,将在后面作 进一步的讨论。本章只要求对典型的离子晶体和分子晶体能作出判断。 确定物质属于何种类型的晶体后,就可根据各类品体的特性预测品体的一些性质, 本章还对同类离子品体的同类分子品体根据微粒间作用力和大小,进一步比较其性质 的差异 影响离子晶体性质的主要因素是离子电荷、离子半径和离子的电子层结构。本章只要 求能运用离子电荷和离子半径这两种因素说明晶体的一些性质。离子的电荷数(包括正电荷 数和负电荷数)越多、离子半径的数值越小,正、负离子间静电引力也越大。比较离子半径 的大小有时可不必查阅教材中中的数据,直接根据下列规则进行判断: 1.在同一周期中,自左而右随着正离子电荷数的增多,离子半径逐步减小。例如: Na>Mg 2.在同一族中,具有相同离子电荷数的离子,自上而下离子半径逐渐增大。例如 F<CI<Br <r
L iFet T1>T13+ 影响分子晶体的性质主要看有无氢键和分子间力的大小。分子间力的大小在同类型分 子中,一般地随分子量的增加而增大
