無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)第1章結(jié)晶化學(xué)基本原理ppt課件

1、資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底第第 一一 章章 晶體化學(xué)根本原理晶體化學(xué)根本原理 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)1、相關(guān)概念、相關(guān)概念2、晶體嚴(yán)密堆積方式、晶體嚴(yán)密堆積方式3、堆積球：四面體空隙、堆積球：四面體空隙 ：八面體：八面體空隙空隙4、鮑林規(guī)那么、鮑林規(guī)那么資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底定義 晶體化學(xué)晶體化學(xué) 研討晶體的組成、內(nèi)部構(gòu)造和性質(zhì)之間的研討晶體的組成、內(nèi)部構(gòu)造和性質(zhì)之間的關(guān)系一門學(xué)科關(guān)系一門學(xué)科資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底1.1原子半徑和離子半徑1.1有效半徑：原子或離子在晶體構(gòu)造中處于相互接觸時(shí)的半徑。 離子晶體中：相鄰接觸的陰、陽離子的中心距即為該陰、陽離子半徑和 共價(jià)晶體中：

2、兩個(gè)相鄰鍵和原子的中心距即為兩原子共價(jià)半徑和 金屬單質(zhì)晶體中：兩個(gè)相鄰原子的中心距的一半即為金屬原子半徑1.2 闡明1結(jié)合元素不同,有效半徑不同 O F2離子價(jià)態(tài)不同、配位數(shù)不同，有效半徑不同P320附錄三3有效半徑不是嚴(yán)厲的概念 極化影響1.3有效半徑的意義：1最大限制與晶體中實(shí)測鍵長相一致 2是晶體化學(xué)的根本參數(shù)之一資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底2、球體嚴(yán)密堆積原理2.12.1等大球嚴(yán)密堆積及其空隙等大球嚴(yán)密堆積及其空隙 2.1.12.1.1平面的陳列方式平面的陳列方式資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底2.1.22.1.2六方嚴(yán)密堆積六方嚴(yán)密堆積ABAB-ABAB-和立方嚴(yán)密堆積和立方嚴(yán)密堆積ABCABC

3、-ABCABC-.1.3 空隙 四面體空隙：由兩層四個(gè)球堆積而成的空隙 八面體空隙：由三層六個(gè)球堆積而成的空隙 堆積球：四面體空隙 ：八面體空隙=n:2n:n=1:2:12.2不等大球的嚴(yán)密堆積 ：大球作嚴(yán)密堆積，小球按體積大小填充空隙資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底3. 配位數(shù)配位數(shù)Coordination Number, CN晶體構(gòu)造中，一個(gè)原子或離子周圍與之晶體構(gòu)造中，一個(gè)原子或離子周圍與之相鄰結(jié)合的原子個(gè)數(shù)相鄰結(jié)合的原子個(gè)數(shù) 或一切異號離子個(gè)或一切異號離子個(gè)數(shù)數(shù)資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底 金屬資料：一個(gè)原子周圍與它直接相鄰結(jié)合的原子個(gè)數(shù)，常稱為原子配位數(shù)。12、8。 離子晶體資料：一個(gè)離子周圍與

4、它直接相鄰結(jié)合的一切異號離子個(gè)數(shù)，常稱為離子配位數(shù)。8、6、4資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底 共價(jià)鍵晶體：由于方向性和飽和性，因此其配位數(shù)不符合嚴(yán)密堆積原那么，CN較低4 、3 。 高分子資料：質(zhì)點(diǎn)的配位情況非常復(fù)雜，很難定義。資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底4. 配位多面體配位多面體 配位多面體是指物質(zhì)構(gòu)造中，與某個(gè)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成配位關(guān)系而相鄰結(jié)合的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)中心連線所構(gòu)成的多面體。該質(zhì)點(diǎn)處于配位多面體的中心位置，而配位質(zhì)點(diǎn)的中心處于配位多面體的頂角上。資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底圖3-2 幾種典型的配位方式及其相應(yīng)的配位多面體 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底r-r+(a)(b)(c)圖3-3 不同正負(fù)離子半徑比的配位構(gòu)造

5、的穩(wěn)定性 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底4、 離子極化離子極化 指離子在外電場作用下，外形指離子在外電場作用下，外形和大小發(fā)生改動的景象。和大小發(fā)生改動的景象。資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底+l(a) (b)圖3-4 離子極化表示圖 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底極化過程包括兩個(gè)方面：極化過程包括兩個(gè)方面：(1) 一個(gè)離子在其他離子所產(chǎn)生的外電場的作用一個(gè)離子在其他離子所產(chǎn)生的外電場的作用下發(fā)生極化，即被極化。極化率下發(fā)生極化，即被極化。極化率 = /F(2) 一個(gè)離子以其本身的電場作用于周圍離子，一個(gè)離子以其本身的電場作用于周圍離子，使其他離子極化，即主極化。使其他離子極化，即主極化。極化力極化力 2rW資料

6、科學(xué)根底資料科學(xué)根底 陰離子半徑較大，易于變形而被極化，主極化才干較低。 陽離子半徑較小，當(dāng)電價(jià)較高時(shí)其主極化作用大，而被極化程度較低。資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底現(xiàn) 象： 離子之間電子云相互交叉 陰、陽離子之間的間隔縮短結(jié) 果：改動了 離子的配位數(shù)、 離子鍵的鍵性混合鍵型 晶體的構(gòu)造類型。 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底5、 電負(fù)性電負(fù)性 當(dāng)原子失去一個(gè)電子時(shí)所需求耗費(fèi)的能量即電離能，用I表示；當(dāng)獲得一個(gè)電子時(shí)所釋放的能量即電子親合能，用Y表示。 習(xí)慣上以0.18I+Y稱為元素的電負(fù)性，用以比較各種元素吸引電子的才干。 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底Pauling指出用元素的電負(fù)性差值 來計(jì)算化合物中離子鍵

7、的成分 BAXXX0.01.02.03.00.00.80.60.40.21.0離子鍵分?jǐn)?shù)X - XAB資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底6、 結(jié)晶化學(xué)定律結(jié)晶化學(xué)定律6.1哥而德希密特定律哥而德希密特定律 一個(gè)晶體構(gòu)造，取決于其組成單位一個(gè)晶體構(gòu)造，取決于其組成單位的數(shù)目、相對大小和極化性質(zhì)的數(shù)目、相對大小和極化性質(zhì) 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底6.2 Pauling規(guī)那規(guī)那么么 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底Pauling第一規(guī)那么第一規(guī)那么 圍繞每一個(gè)陽離子，構(gòu)成一個(gè)陰離子配位多圍繞每一個(gè)陽離子，構(gòu)成一個(gè)陰離子配位多面體，陽離子處于中心位置，陰離子處于多面面體，陽離子處于中心位置，陰離子處于多面體的頂角；陰、

8、陽離子的間距決議于它們的半體的頂角；陰、陽離子的間距決議于它們的半徑之和，陽離子的配位數(shù)那么取決于它們的半徑之和，陽離子的配位數(shù)那么取決于它們的半徑之比，與離子的價(jià)數(shù)無關(guān)，也稱多面體規(guī)那徑之比，與離子的價(jià)數(shù)無關(guān)，也稱多面體規(guī)那么么 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底 假設(shè)陰離子作嚴(yán)密堆積，當(dāng)陽離子處于八面體空隙，思索一切離子都正好兩兩相切的臨界情況，6配位的臨界半徑比：222)22()2()2(rrrr414. 0/rr r-r+資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底立方體8配位的臨界半徑比 222)22()22()2(rrrr732. 0/rr資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底表1-10 正、負(fù)離子半徑比與陽離子配位數(shù)及配位

9、多面體外形 r-r+(a)(b)(c)資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底Pauling第二規(guī)那么第二規(guī)那么 在穩(wěn)定的離子晶體構(gòu)造中，從一切相鄰在穩(wěn)定的離子晶體構(gòu)造中，從一切相鄰接觸的陽離子到達(dá)一個(gè)陰離子的靜電鍵強(qiáng)接觸的陽離子到達(dá)一個(gè)陰離子的靜電鍵強(qiáng)度的總和，等于陰離子的電荷數(shù)。靜電價(jià)度的總和，等于陰離子的電荷數(shù)。靜電價(jià)規(guī)那么規(guī)那么資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底中心陽離子分配給每個(gè)配位陰離子的靜電鍵強(qiáng)度 CNZS/資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底設(shè)陰離子電荷數(shù)Z-，陰離子配位數(shù) ，那么有 CNCNCNZCNZSZiiiii)/(資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底Pauling第三規(guī)那么第三規(guī)那么 在晶體構(gòu)造中，每個(gè)配位多面體以共頂在晶體構(gòu)造中，每個(gè)配位多面體以共頂方式銜接，共棱銜接，特別是共面銜接方方式銜接，共棱銜接，特別是共面銜接方式存在時(shí)，會使構(gòu)造的穩(wěn)定性降低式存在時(shí)，會使構(gòu)造的穩(wěn)定性降低 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底圖3-6 四面體或八面體相互銜接情況 資料科學(xué)根底資料科學(xué)根底Pauling第四規(guī)那么第四規(guī)那么 在一個(gè)含有多種陽離子的晶體中，電價(jià)在一個(gè)含有多種陽離子的晶體中，電價(jià)高而配位數(shù)小的那些陽離子所構(gòu)成的配位高而配位數(shù)小的那些陽離子所構(gòu)成的配位多面體不傾向于相互直接銜接多面體不傾向于相互直接銜接 資料