常见晶胞类型 1、一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子? 2、与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有 多少个? 分子的密堆积 每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。 分子的密堆积 氧(O2)的晶体结构 碳60的晶胞 (与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ) 冰晶体 分子的非密堆积 冰中1个水分子周围有4个水分子 冰的结构 晶体结构 晶胞示意图 Si O 109? 28? 180? 共价键 ? 二氧化硅晶体中 ? 每个硅原子周围结合4个氧原子;同时 每个氧原子跟2个硅原子相结合, ? 晶体中硅氧原子个数比为1:2。 ? 1mol二氧化硅中含有Si-O共价键———— 五、金属晶体的原子堆积模型 金属原子在平面上有几种排列方式? (a)非密置层 (b)密置层 ?思考:金属原子在形成晶体时有几种堆积方式? ?比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的 空间利用率、晶胞的区别。 金属晶体的原子空间堆积模型1 ? 简单立方堆积(Po) 晶胞的形状是什么? 含几个原子? 1、简单立方堆积 钋型 金属晶体的原子空间堆积模型2 ? 体心立方堆积( IA,VB,VIB) 金属晶体的堆积方式──钾型 2、体心立方堆积 钾型 配位数:8 空间占有率: 68.02% 简 单 立 方 堆 积 钾型 体心 立方 由 非 密 置 层 一 层 一 层 堆 积 而 成 思考:密置层的堆积方式有哪些? 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1,3,5 位。 ( 或对准 2,4,6 位,其情形是一样的 ) 1 3 6 5 2 3 4 6 5 4 A , 1 2 B 关键是第三层,对第一、二层来说,第三层可以有两种最紧 密的堆积方式。 第一种是将球对准第一层的球。 下图是此种六方 紧密堆积的前视图 1 6 5 2 3 4 A B A 于是每两层形成一个周期, 即 AB AB 堆积方式,形成六 方紧密堆积。 配位数 12 。 ( 同层 6,上下层各 3 ) B A 金属晶体的原子空间堆积模型3 ? 六方密堆积(镁型) 六方密堆积 第三层的另一种排列 方式,是将球对准第一层 1 6 5 4 2 3 的 2,4,6 位,不同于 AB 两层的位置,这是 C 层。 1 6 5 2 3 4 1 6 5 2 3 4 第四层再排 A,于是形 成 ABC ABC 三层一个周 A 期。 得到面心立方堆积。 C B 1 6 5 2 A 3 4 C B A 配位数 12 。 ( 同层 6, 上下层各 3 ) 此种立方紧密堆积的前视图 A C B B A 镁型 A 铜型 金属晶体的两种最密堆积方式 金属晶体的原子空间堆积模型4 ? 面心立方 (铜型) 简 单 立 方 ( 体 心 立钾 方型 堆 积 ) ( 面 心 立 方铜 最型 密 堆 积 ) ( 六 方镁 密型 堆 积 ) 金属晶体的四种堆积模型对比 4、几种常见的离子晶体的晶胞结构: (1)氯化钠型晶胞 Na+ Cl- 钠离子和氯离子在晶胞中的位置: 氯离子:体心和棱中点; 或者反之;交错排列 钠离子:面心和顶点. 每个NaCl晶胞含Na+、Cl-的个数? Na+ Cl- 计算方法:均摊法 顶点占1/8;棱占1/4;面心占1/2;体心占1 Na+: 1 1 1 8 ? ? 6 ? ? 4 Cl-: 12 ? ? 1 ? 4 8 2 4 (2)CsCl晶胞 ClCs+ 铯离子和氯离子的位置? 体心 铯离子: 或者反之 氯离子: 顶点 每个晶胞含铯离子、氯离 子的个数? 铯离子:1个; 氯离子:1个。 NaCl晶胞 图3—27 CsCl晶胞 重点研究晶体中的配位数: 【在离子晶体中离子的配位数 ( 缩写为 C.N.) 是指一个离子周围最邻近的异电性 离子的数目】。 图3—27 NaCl晶胞 CsCl晶胞 ① 在NaCl晶体中,与Na+(Cl-)等距离且最 近的Cl-(Na+)有几个? ② 在CsCl晶体中,与Cs+(Cl-)等距离且最 近的Cl-(Cs+)有几个? NaCl晶体中阴、阳离子的配位数 Na+的配位数为: 6 Cl-的配位数为: 6 CsCl的晶体结构示意 图 ---Cs+ ---Cl- Cs+的配位数为: 8 Cl-的配位数为: 8 离子 阴离子的 阳离子的 阴阳离子配 配位数 位数的比值 晶体 配位数 6 6 1:1 NaCl CsCl 8 8 1:1 CaF2 (萤石)型晶胞(1)立方晶系,面 心立方晶胞。 (2) Ca2+立方最密 堆积,F-填充在全部 四面体空隙中。 (3)配位数 ①Ca2+的配位数: 8 ②F-的配位数: 4 CaF2晶体中Ca2+ 和F-的位置关系如何?一 个CaF2晶胞中含Ca2+ 、F-个数是多少? 4个Ca2+和8个F- 5、决定离子晶体结构的因素 (1)几何因素 晶体中正负离子的半径比. 一般决定配位数的多少:正负离子的半 径比越大,配位数越多. 晶体中正负离子的电荷比. 正负离子电荷比=正负离子的配位数比 =正负离子的数目反比 离子键的纯粹因素 (2)电荷因素 (3)键性因素 晶体中微粒的排列、个数及密度的计算 在氯化钠晶体中, 每个Na+周围与 之最接近且距离 相等的Cl-共有 6 个;这几个 Cl-在 空间构成的几何 构型 为 正八面体 。 CsCl晶体 在氯化铯晶体中,每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近 且距离相等的Cs+(或Cl-)共有 8个 ;这几个Cs+(或 Cl-)在空间构成的几何构型为 立方体 ;在每个Cs+ 周围距离相等且最近的Cs+共有 6 个 ;这几个 Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 正八面体 ; 每个CO2分子周围有多 少个与之最近且等距离 的CO2分子?距离为多 少?(设晶胞边长为a) 12个 a AD=CD=a/2 AC=AB = 2 a 2 1987年2月,朱经武(Paul Chu)教授等发现钇钡铜氧 化合物在90K温度下即具有 超导性,若该化合物的结构 如右图所示,则该化合物的 化学式可能是( C ) A. YBa2CuO7-X B. YBa2Cu2O7-X C. YBa2Cu3O7-X D. YBa2Cu4O7-X Cu 8×(1/8) + 8×(1/4) = 3 Y 1 1/8 Cu铜 Ba钡 Y钇 O氧 Ba 2 金刚石和石墨最小的环为 几元环?碳碳键的键角为多 少? 每个环上的碳为三个环共有,故每个环占有2个碳 每个碳连有三个键,每个键为两个碳共有,故每个 碳占有3/2个键 Wg石墨中碳原子数为 (W/12) × NA _碳环数为 (W/12) ×1/2 × NA ;;碳碳单键数为_ _ 2:1:3 _ _。 (W/12) ×3/2 × N;三者之比为_ A 白磷的键角为多少?Wg白磷中磷磷单键的数 目为多少? 60° (W/124) ×6 ×NA CaF2 晶体中正离子的配位数8,负离子的配位 4 数为 。 TiO2晶体中正离子的配位数为6,负离子的配 位数为多少? 3 ZnS晶体中负离子的配位数是4,正离子的配位 数为多少? 4 石墨是层状结构的混合型晶体 单质硼有无定形和晶体两种,参考下列数据回答: 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点(K) 沸点(K) 硬度(moh) >3823 5100 10 1683 2628 7 .0 2573 2823 9 .5 (1) 晶体硼的晶体类型属于 _________ 晶体。 (2)已知晶体硼的基本结构单元是由B原子 构成的正二十面体,其中有20个等边三角 形的面和一定数目的顶点,每个顶点各有 一个B原子。通过观察图形及推算,可知此 结构单元是由___________个B原子构成, 其中B—B键间的夹角是_______________。 资 料 金属之最 熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是----------铯 最稳定的金属是----------金