第3章晶體結構

1、第第3章章 晶體結構晶體結構3-1 晶體晶體3-2 晶胞晶胞3-3 點陣點陣 晶系（選學內(nèi)容）晶系（選學內(nèi)容）v3-4 金屬晶體金屬晶體v3-5 離子晶體離子晶體v3-6 分子晶體與原子晶體分子晶體與原子晶體v習題習題第第3 3章章 晶體結構晶體結構 本章教學要求1建立晶胞，立方、四方、正交、單斜、三斜、六方和菱方七建立晶胞，立方、四方、正交、單斜、三斜、六方和菱方七種布拉維晶胞的概念，晶胞參數(shù)的定義以及體心、面心和底心晶種布拉維晶胞的概念，晶胞參數(shù)的定義以及體心、面心和底心晶胞的概念；胞的概念；2建立原子坐標、以及體心平移、面心平移和底心平移的概念；建立原子坐標、以及體心平移、面心平移和底心

2、平移的概念；3理解金屬鍵理論，特別是能帶理論，會用能帶理論解釋固體分理解金屬鍵理論，特別是能帶理論，會用能帶理論解釋固體分 類；類；4理解金屬晶體的堆積模型；理解金屬晶體的堆積模型；5熟悉離子的特征、離子鍵、晶格能；熟悉離子的特征、離子鍵、晶格能；6理解離子晶體的基本類型以及離子晶體結構模型。理解離子晶體的基本類型以及離子晶體結構模型。3-1 晶體晶體一、晶體的宏觀特征通常人們說的“固體”可分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩大類。晶態(tài)物質(zhì),即晶體。單一的晶體多面體叫做單晶。 有時兩個體積大致相當?shù)膯尉О匆欢ㄒ?guī)則生長在一起，叫做雙晶； 許多單晶以不同取向連在一起，叫做晶簇。 黃鐵礦黃鐵礦紫水晶紫水晶干冰干冰金剛

3、石和石墨金剛石和石墨石英石英硫硫 晶體的特征：晶體的特征：v 有固定的幾何外形、有確定的熔點、有各有固定的幾何外形、有確定的熔點、有各向異性。向異性。 v晶體具有規(guī)則的幾何構形，這是晶體最明顯晶體具有規(guī)則的幾何構形，這是晶體最明顯的特征，同一種晶體由于生成條件的不同，的特征，同一種晶體由于生成條件的不同，外形上可能差別，但晶體的晶面角卻不會變。外形上可能差別，但晶體的晶面角卻不會變。v晶體都有固定的熔點，玻璃在加熱時卻是先晶體都有固定的熔點，玻璃在加熱時卻是先軟化，后粘度逐漸小，最后變成液體軟化，后粘度逐漸小，最后變成液體.v晶體表現(xiàn)各向異性，例如熱、光、電、硬度晶體表現(xiàn)各向異性，例如熱、光、

4、電、硬度等常因晶體取向不同而異。等常因晶體取向不同而異。二二 晶體的微觀特征晶體的微觀特征平移對稱性平移對稱性平移對稱性：平移對稱性：在晶體中，相隔一定距離，總有完全相同的原子在晶體中，相隔一定距離，總有完全相同的原子排列出現(xiàn)。這種呈現(xiàn)周期性的整齊排列是單調(diào)的，不變的。排列出現(xiàn)。這種呈現(xiàn)周期性的整齊排列是單調(diào)的，不變的。晶體微觀對稱性晶體微觀對稱性(上上)與它的宏觀外形與它的宏觀外形(下下)的聯(lián)系的聯(lián)系晶態(tài)與非晶態(tài)微觀結構的對比晶態(tài)與非晶態(tài)微觀結構的對比 晶體微觀空間里的原子排列，無論近程遠程，都是周期有序結晶體微觀空間里的原子排列，無論近程遠程，都是周期有序結構（平移對稱性），而非晶態(tài)只在近

5、程有序，遠程則無序，無周期構（平移對稱性），而非晶態(tài)只在近程有序，遠程則無序，無周期性規(guī)律。性規(guī)律。 3-2 3-2 晶胞晶胞一、晶胞的基本特征一、晶胞的基本特征 晶體的解理性晶體的解理性：用錘子輕敲具有整齊外形的晶體：用錘子輕敲具有整齊外形的晶體(如方解石如方解石)，會發(fā)現(xiàn)晶體劈裂出現(xiàn)的新晶面與某一原晶面是平行的，這種，會發(fā)現(xiàn)晶體劈裂出現(xiàn)的新晶面與某一原晶面是平行的，這種現(xiàn)象叫晶體的解理性?，F(xiàn)象叫晶體的解理性。 晶胞晶胞：晶格中含有晶體結構中具有代表性的最小重復單位，晶格中含有晶體結構中具有代表性的最小重復單位，稱為稱為單元晶胞單元晶胞（簡稱（簡稱晶胞晶胞）。）。 組成晶體的質(zhì)點（分子、原子

6、、離子）以確定位置的組成晶體的質(zhì)點（分子、原子、離子）以確定位置的點在空間作有規(guī)則的排列，這些點群具有一定的幾何形狀，點在空間作有規(guī)則的排列，這些點群具有一定的幾何形狀，稱為稱為結晶格子結晶格子（簡稱（簡稱晶格晶格，有的資料中稱為，有的資料中稱為點陣點陣）。每個）。每個質(zhì)點在晶格中所占有的位置稱為晶體的質(zhì)點在晶格中所占有的位置稱為晶體的結點結點。晶胞晶胞二、布拉維系二、布拉維系 1.晶胞參數(shù)：晶胞參數(shù)：布拉維晶胞的邊長與布拉維晶胞的邊長與夾角叫晶胞參數(shù)。夾角叫晶胞參數(shù)。立方立方 a=b=c，=90(只有只有1個晶胞參數(shù)個晶胞參數(shù)a是可變是可變) 四方四方(t)a=bc, =90(有兩個晶胞參數(shù)

7、有兩個晶胞參數(shù)a和和c) 正交正交(o)abc, =90(有三個晶胞參數(shù)有三個晶胞參數(shù)ab和和c) 單斜單斜 (m) abc, =90 , 90 (有有4個晶胞參數(shù)個晶胞參數(shù) a b c和和) 三斜三斜(a) abc, (有有6個晶胞參數(shù)個晶胞參數(shù)a 、 b 、 c、 和和 ) 六方六方(h) a=bc, =90, =120(有有2個晶胞參數(shù)個晶胞參數(shù)a和和c) 菱方菱方(R) a=b=c， =(有有2個晶胞參數(shù)個晶胞參數(shù)a和和) 2.布拉維系：布拉維系：7種不同特征的三維晶胞。種不同特征的三維晶胞。 三、三、 晶胞中原子的坐標與計數(shù)晶胞中原子的坐標與計數(shù)原子坐標：通常用向量原子坐標：通常用向

8、量xa+yb+zc中的中的x,y,z組成的三數(shù)組來表達組成的三數(shù)組來表達晶胞中原子的位置。晶胞中原子的位置。晶胞中的原子坐標與計數(shù)舉例晶胞中的原子坐標與計數(shù)舉例四、素晶胞與復晶胞四、素晶胞與復晶胞 體心晶胞體心晶胞面心晶胞和底心晶胞面心晶胞和底心晶胞素晶胞素晶胞(P)：是晶體微觀空間中的最小基本單元，不能再小。是晶體微觀空間中的最小基本單元，不能再小。 素晶胞中的原子集合相當于晶體微觀空間原子作周期性平移的最小集素晶胞中的原子集合相當于晶體微觀空間原子作周期性平移的最小集合，叫做合，叫做結構單元結構單元。 復晶胞復晶胞：素晶胞的多倍體。分為：素晶胞的多倍體。分為： 體心晶胞（體心晶胞（2倍體）

9、，符號倍體），符號I； 面心晶胞（面心晶胞（4倍體），符號倍體），符號F； 底心晶胞（底心晶胞（2倍體），符號倍體），符號A(BC)。 晶胞：描述晶體結構的基本單元，不一定是最小單元。分為素晶胞：描述晶體結構的基本單元，不一定是最小單元。分為素晶胞和復晶胞。晶胞和復晶胞。三種復晶胞的特征：三種復晶胞的特征： (1) 體心晶胞的特征：晶胞內(nèi)的任一原子作體心平移體心晶胞的特征：晶胞內(nèi)的任一原子作體心平移原子坐原子坐標標 +（1/2，1/2，1/2）必得到與它完全相同的原子。必得到與它完全相同的原子。(2)面心晶胞的特征：可作面心平移，即所有原子均可作在其面心晶胞的特征：可作面心平移，即所有原子均可

10、作在其原子坐標上原子坐標上+1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；1/2，0，1/2的平移的平移而得到周圍環(huán)境完全相同的原子。而得到周圍環(huán)境完全相同的原子。(3)底心晶胞的特征：可作底心平移，即晶胞中的原子能發(fā)底心晶胞的特征：可作底心平移，即晶胞中的原子能發(fā)生如下平移：生如下平移：+1/2，1/2，0，稱為，稱為C底心；底心；+0，1/2，1/2，稱為稱為A底心；底心；+1/2，0，1/2，稱為，稱為B底心。底心。五、五、1414種布拉維點陣型式種布拉維點陣型式三維點陣的三維點陣的14種布拉維點陣型式種布拉維點陣型式 按照晶格上質(zhì)點的種類和質(zhì)點間作用力的實質(zhì)（化學健的按照晶格上質(zhì)點的種類和質(zhì)

11、點間作用力的實質(zhì)（化學健的鍵型）不同，晶體可分為四種基本類型。鍵型）不同，晶體可分為四種基本類型。 1. 離子晶體：離子晶體：晶格上的結點是正、負離子。晶格上的結點是正、負離子。 2. 原子晶體；原子晶體；晶格上的結點是原子。晶格上的結點是原子。 3. 分子晶體：分子晶體：晶格結點是極性分子或非極性分子。晶格結點是極性分子或非極性分子。 4. 金屬晶體：金屬晶體：晶格上結點是金屬的原子或正離子。晶格上結點是金屬的原子或正離子。+-+-+-+-+3-3 點陣點陣 晶系（選學內(nèi)容）晶系（選學內(nèi)容）v3-3-1 點陣與點陣v3-3-2 點陣單位v3-3-3 點陣型式v3-3-4 晶系 3-43-4

12、金屬晶體金屬晶體一、金屬鍵一、金屬鍵1. 原子化熱與金屬鍵原子化熱與金屬鍵 可以用原子化熱衡量金屬鍵的強度?？梢杂迷踊療岷饬拷饘冁I的強度。 原子化熱：原子化熱：指指1mol金屬完全氣化成互相遠離的氣態(tài)原子吸收的金屬完全氣化成互相遠離的氣態(tài)原子吸收的能量。能量。2. 電子氣理論電子氣理論 經(jīng)典的金屬鍵理論叫做電子氣理論。經(jīng)典的金屬鍵理論叫做電子氣理論。它把金屬鍵形象地描它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上繪成從金屬原子上“脫落脫落”下來的大量自由電子形成可與氣體相下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負電的比擬的帶負電的“電子氣電子氣”，金屬原子則，金屬原子則“浸泡浸泡”在在“電子氣電子氣”的

13、的“海洋海洋”之中。之中。 金屬晶體中原子之間的化學作用力叫做金屬晶體中原子之間的化學作用力叫做金屬鍵金屬鍵。金屬鍵是金屬鍵是一種遍布整個晶體的離域化學鍵。金屬晶體是以金屬鍵為基一種遍布整個晶體的離域化學鍵。金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。本作用力的晶體。受外力作用金屬原子移位滑動不影響電子氣對金屬原子的維系作用受外力作用金屬原子移位滑動不影響電子氣對金屬原子的維系作用 電子氣理論對金屬延展性的解釋電子氣理論對金屬延展性的解釋受外力作用金屬原子移位滑動不影響電子氣對金屬原子的維系作用（電子氣理論對金屬延展性的解釋）. . . . . . . + + + + + + + + + + + +

14、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +要點：要點： (1)原子單獨存在時的能級（原子單獨存在時的能級（1s、2s、2p）在）在n 個原子構成的一塊個原子構成的一塊金屬中形成相應的能帶金屬中形成相應的能帶 (1s、2s、2p); 能帶就是一組能量十分接能帶就是一組能量十分接近的分子軌道，其種數(shù)等于構成近的分子軌道，其種數(shù)等于構成能帶的相應原子軌道的總和。能帶的相應原子軌道的總和。3. 能帶理論能帶理論金屬鍵的另一種理論，分子軌道理論的擴展。金屬鍵的另一種理論，分子軌道理論的擴展。(2)按能帶

15、填充電子的情況不同，可把能帶分為按能帶填充電子的情況不同，可把能帶分為滿帶（也叫滿帶（也叫價帶）、空帶和導帶價帶）、空帶和導帶三類。滿帶中的所有電子軌道全部填三類。滿帶中的所有電子軌道全部填滿電子；空帶中的分子軌道全都沒有電子；導帶中的分子滿電子；空帶中的分子軌道全都沒有電子；導帶中的分子軌道部分地充滿電子。軌道部分地充滿電子。 (3)能帶與能帶之間存在能量的間隙，簡稱帶隙，又叫禁帶能帶與能帶之間存在能量的間隙，簡稱帶隙，又叫禁帶寬度。寬度。(4)能帶理論對金屬導電的解釋：第一種情況：金屬具有部分充滿電能帶理論對金屬導電的解釋：第一種情況：金屬具有部分充滿電子的能帶導帶，在外電場作用下，導帶中

16、的電子受激，能量升高，子的能帶導帶，在外電場作用下，導帶中的電子受激，能量升高，進入同一能帶的空軌道，沿電場的正極方向移動，同時，導帶中原進入同一能帶的空軌道，沿電場的正極方向移動，同時，導帶中原先充滿電子的分子軌道因失去電子形成帶正電的空穴，沿電場的負先充滿電子的分子軌道因失去電子形成帶正電的空穴，沿電場的負極移動，引起導電。第二種情況：金屬的滿帶與空帶或滿帶與導帶極移動，引起導電。第二種情況：金屬的滿帶與空帶或滿帶與導帶之間沒有帶隙，是重疊的，電子受激可以從滿帶進入重疊著的空帶之間沒有帶隙，是重疊的，電子受激可以從滿帶進入重疊著的空帶或者導帶，引起導電。或者導帶，引起導電。(5)能帶理論是

17、一種既能能帶理論是一種既能解釋導體，又能解釋半解釋導體，又能解釋半導體和絕緣體性質(zhì)的理導體和絕緣體性質(zhì)的理論。論。能帶的帶隙示意圖能帶的帶隙示意圖(涂黑部分充滿電子涂黑部分充滿電子) a b 導體，導體，c本征半導體，本征半導體，d絕緣體，絕緣體， e f 摻雜半導體摻雜半導體二、二、金屬晶體的堆積模型金屬晶體的堆積模型 如果將金屬原子看作等徑圓球，金屬晶體則是這些等徑圓球互相靠如果將金屬原子看作等徑圓球，金屬晶體則是這些等徑圓球互相靠近堆積而成近堆積而成. . 顯然，最緊密方式堆積將是最穩(wěn)定的顯然，最緊密方式堆積將是最穩(wěn)定的. .幾種常見的結構形式為：幾種常見的結構形式為：六方最密六方最密堆

18、積堆積面心立方面心立方密堆積密堆積體心立方堆積體心立方堆積球密堆積結構球密堆積結構 v緊密堆積的一層圓球緊密堆積的一層圓球v二層金屬原子的堆砌二層金屬原子的堆砌二類不同的球密堆積二類不同的球密堆積結構結構 第一類堆積方式第一類堆積方式 六方密堆積六方密堆積 第二類堆積方式第二類堆積方式 立方密堆積立方密堆積 兩種結構的金屬晶兩種結構的金屬晶體的晶胞體的晶胞 六方密堆積結構六方密堆積結構 體體心立方堆積結構心立方堆積結構 金屬原子配位數(shù)金屬原子配位數(shù) = 12金屬原子配位數(shù)金屬原子配位數(shù)=8球密堆積結構中的四面球密堆積結構中的四面體空隙和八面體空隙體空隙和八面體空隙 a. 四面體空隙四面體空隙

19、b. 八面體空隙八面體空隙 思考：試討論三種金屬結構的固體體積占有率試討論三種金屬結構的固體體積占有率.那么那么,金屬晶體是否緊密堆積呢金屬晶體是否緊密堆積呢?？體心立方結構體心立方結構棱邊為棱邊為a，晶胞含有晶胞含有2個半徑為個半徑為r的原子，則緊密度的原子，則緊密度c為：為：%6868. 0433834)(383423333即，）（所以，因為carararc面心面心立方結構立方結構單元晶格含有單元晶格含有4個原子，則緊密度個原子，則緊密度c為：為：體心立方堆積體心立方堆積%7474. 02624)(316342333即，所以，因為carararc六方最密堆積六方最密堆積單元晶格中有單元晶格

20、中有2個原子，即個原子，即Vrc338%74,74. 023,324, 322即所以crhrS立方密堆積立方密堆積1 簡單立方晶格簡單立方晶格 立方體邊長為立方體邊長為 a 球的半徑為球的半徑為 r a = 2r r = a/2 球體積：球體積：4/3 r3 空間利用率空間利用率: 4/3 (a/2)3 / a 3 x 100 % = 52 %2體心立方晶格體心立方晶格 (4r)2 = a2 + 2a2 = 3a2 4r = (3)1/2 a r = (3)1/2 a / 4 空間利用率空間利用率: 24/3 (3)1/2 a / 43/ a 3 x 100 % = 68 %金屬晶體堆積方式小

21、結金屬晶體堆積方式小結3 面心立方晶格面心立方晶格(4r)2 = a2 + a2 = 2a2 4r = (2)1/2 a r = (2)1/2 a / 4 空間利用率空間利用率: 44/3 (2)1/2 a / 43/ a 3 x 100 % = 74 %4 六方六方晶格晶格金屬原子數(shù)金屬原子數(shù) 2 空間利用率空間利用率: 74 %金屬鈣具有面心立方晶格，鈣的原子半徑為金屬鈣具有面心立方晶格，鈣的原子半徑為 180 pm。（1）計算晶胞的邊長。（計算晶胞的邊長。（2）1cm3 鈣晶體中有多少個晶鈣晶體中有多少個晶胞。（胞。（3）計算金屬鈣的密度。）計算金屬鈣的密度。 解解： （1） 已知：已知

22、： (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 a = 4r/ (2)1/2 已知已知 r為為 180 pm , 代入代入: a = 2x (2)1/2 x 180 = 509 pm = 0.509 x 10-7 cm例例 題題（2） 晶胞體積晶胞體積 V = a3 V = (5.09 x 10-8 cm)3 晶胞個數(shù)：晶胞個數(shù)： 1cm3 / (5.09 x 10-8 cm)3 = 7.51 x 1021個個（3) 1cm3 金屬鈣的重量：金屬鈣的重量： 40.08 x 4 x 7.51 x 1021 / 6.023 x 1023 = 2.030 g 金屬鈣的密度為：金屬鈣的密度為： 2.0

23、30 g / cm3一、一、離子的特征離子的特征正離子通常只由金屬原子形成，其電荷等于中性原子失去電子的正離子通常只由金屬原子形成，其電荷等于中性原子失去電子的 數(shù)目數(shù)目. .負離子通常只由非金屬原子組成，其電荷等于中性原子獲得電子負離子通常只由非金屬原子組成，其電荷等于中性原子獲得電子 的數(shù)目的數(shù)目; ;出現(xiàn)在離子晶體中的負離子還可以是多原子離子出現(xiàn)在離子晶體中的負離子還可以是多原子離子( (SO42-).). （2）離子半徑離子半徑 離子鍵離子鍵的強度的強度正、負離正、負離子的性質(zhì)子的性質(zhì)嚴格講，離子半徑無法確定（電子云無明確邊界）嚴格講，離子半徑無法確定（電子云無明確邊界）核間距（核間距

24、（nuclear separation）的一半的一半關鍵是如何分割（關鍵是如何分割（x- -射線衍射法）射線衍射法）三套數(shù)據(jù)，使用時應是自洽的三套數(shù)據(jù)，使用時應是自洽的推薦使用推薦使用R. D. Shanon半徑數(shù)據(jù)（考慮到配位數(shù)的影響）半徑數(shù)據(jù)（考慮到配位數(shù)的影響）離子化合離子化合物的性質(zhì)物的性質(zhì)取決于取決于取決于取決于（1） 離子電荷離子電荷 3-5 離子晶體離子晶體1)對同一主族具有相同電荷的離子而言，半徑自上而下增大對同一主族具有相同電荷的離子而言，半徑自上而下增大. 例如：例如： LiNa+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-2) 對同一元素的正離子而言對同一元素的正離子而言, 半

25、徑隨離子電荷升高而減小半徑隨離子電荷升高而減小. 例如例如: Fe3+Fe2+3) 對等電子離子而言，半徑隨負電荷的降低和正電荷的升高而對等電子離子而言，半徑隨負電荷的降低和正電荷的升高而 減小減小. 例如：例如： O2-F-Na+Mg2+Al3+4)4) 相同電荷的過渡元素和內(nèi)過渡元素正離子的半徑均隨原子序相同電荷的過渡元素和內(nèi)過渡元素正離子的半徑均隨原子序 數(shù)的增加而減小，第數(shù)的增加而減小，第 1 章介紹原子半徑時提到章介紹原子半徑時提到 “ “鑭系收縮鑭系收縮” 的概念的概念, 該概念也適用于電荷數(shù)為該概念也適用于電荷數(shù)為 +3 和和 Ln3+ 離子離子. . （3） 離子的電子構型離子

26、的電子構型 不同類型的正離子對同種負離子的結合力大小不同類型的正離子對同種負離子的結合力大小: :8 8電子構型的離子電子構型的離子1818或或18+218+2電子電子層構型的離子層構型的離子8-178-17電子層電子層構型的離子構型的離子 2.0形成化學鍵形成化學鍵-450 kJmol-1二、二、 離子鍵理論離子鍵理論 （2）離子鍵的特點離子鍵的特點 本質(zhì)是靜電引力（庫侖引力）本質(zhì)是靜電引力（庫侖引力） 沒有方向性和飽和性（庫侖引力的性質(zhì)所決定）沒有方向性和飽和性（庫侖引力的性質(zhì)所決定） 鍵的極性與元素的電負性有關鍵的極性與元素的電負性有關2RqqfNaClCsCl 這個例子能夠說明一個離子

27、周圍的異電荷離子數(shù)與各自所帶電荷這個例子能夠說明一個離子周圍的異電荷離子數(shù)與各自所帶電荷的多少的多少( (或者說由引而產(chǎn)生的作用力的強弱或者說由引而產(chǎn)生的作用力的強弱) )無關無關. .離子鍵中鍵的極性與元素電負性的關系離子鍵中鍵的極性與元素電負性的關系 也可用也可用 Hannay & Smyth 公式公式來計算鍵的離子性來計算鍵的離子性.% 離子性離子性=16（x）+3.5 （x）2 0.2 1 1.8 550.4 4 2.0 630.6 9 2.2 700.8 15 2.4 761.0 22 2.6 821.2 30 2.8 861.4 39 3.0 891.6 47 3.2 92

28、共價鍵的鍵合原子的電負性差與共價鍵的離子性百分數(shù)的關系共價鍵的鍵合原子的電負性差與共價鍵的離子性百分數(shù)的關系xA-xB離子性百分數(shù)離子性百分數(shù)(%) xA-xB離子性百分數(shù)離子性百分數(shù)(%) 1.晶格能(U )指將1mol離子晶體里的正負離子（克服晶體中的靜電引力）完全氣化而遠離所需要吸收的能量。例如：NaCl(s) Na+(g) + Cl(g) U = 786kJmol1v 晶格能越大，表明離子晶體中的離子鍵越穩(wěn)定。一般而言，晶格能越大，離子晶體的熔點越高、硬度越大。晶格能大小還影響著離子晶體在水中的溶解度、溶解熱等性質(zhì)。v注意：離子晶體在水中的溶解度與溶解熱不但與晶體中離子克服晶格能進入水

29、中吸收的能量有關，還與進入水中的離子發(fā)生水化放出的能量（水化熱）有關。三、晶格能三、晶格能 2.晶格能的計算波恩-哈伯循環(huán) 把離子晶體中的離子變成氣態(tài)離子的過程分解為若干過程之和，例如： E(a)(= - fH) E(b)(= SH +1/2D) E(c)(=I+E)NaCl(s) Na (s) +1/2Cl2 (g) Na (g) +Cl (g)Na+ (g) +Cl(g) U=E(a)+E(b)+E(c) E(a)(由單質(zhì)化合成離子晶體的生成熱的負值)； E(b)(為1摩爾金屬鈉氣化吸收的能量與1/2 摩爾氯分子的解離能之和)； E(為金屬鈉的電離能與氯原子的電子親和能之和);晶格能是這些

30、能量項的加和：U=E(a)+E(b)+E(c)。由于以上各能量項均可用實驗方法測定，故這種由波恩和哈伯設計的熱化學循環(huán)可以估算出許多離子晶體的晶格能。v晶格能也可通過理論方法估算 。四、最常見的五種離子晶體類型晶體結構類型晶體結構類型 實實 例例氯化銫型氯化銫型 氯化鈉型氯化鈉型 閃鋅礦型閃鋅礦型 螢石型螢石型 金紅石型金紅石型 CsCl，CsBr，CsI，TlCl，NH4Cl 鋰鈉鉀銣的鹵化物，氟化銀，鎂鈣鍶鋇的鋰鈉鉀銣的鹵化物，氟化銀，鎂鈣鍶鋇的氧化物，硫化物，硒化物氧化物，硫化物，硒化物 鈹?shù)难趸?、硫化物、硒化物鈹?shù)难趸铩⒘蚧铩⑽?鈣、鉛、汞（鈣、鉛、汞（II）的氟化物，鍶和鋇

31、的氯的氟化物，鍶和鋇的氯化物，硫化鉀化物，硫化鉀 鈦、錫、鉛、錳的二氧化物，鐵、鎂、鋅鈦、錫、鉛、錳的二氧化物，鐵、鎂、鋅的二氟化物的二氟化物CsCl 型型體心立方晶格（點陣型式）體心立方晶格（點陣型式）正、負離子配位數(shù)為正、負離子配位數(shù)為 8 8正、負離子半徑比介于正、負離子半徑比介于 0.732 0.732 1 1實例實例: : TiClTiCl, , CsBr CsBr, , CsICsINaCl 型型面心立方晶格面心立方晶格（點陣型式）（點陣型式）正、負離子配位數(shù)為正、負離子配位數(shù)為6 6正、負離子半徑比介于正、負離子半徑比介于0.414 0.414 0.7320.732實例實例: :

32、 KI ,KI , LiF LiF, , NaBr NaBr, , MgO MgO, , CaS CaSZnS 型型面心立方晶格面心立方晶格（點陣型式）（點陣型式）正、負離子配位數(shù)為正、負離子配位數(shù)為4 4正、負離子半徑比介于正、負離子半徑比介于 0.225 0.225 0.4140.414實例實例: :BeOBeO, , ZnSZnSCaF2 型型面心立方晶格面心立方晶格（點陣型式）（點陣型式）正離子配位數(shù)為正離子配位數(shù)為8 8 、負離子配位數(shù)為、負離子配位數(shù)為4 4正、負離子半徑比正、負離子半徑比0.7320.732實例實例: : HgFHgF2 ThO ThO2 BaCl BaCl2 K

33、 K2 S Sv一、分子晶體v在分子晶體中，分子之間的作用力是分子間力（范德華力和氫鍵）。分子間力相對于金屬鍵、離子鍵和共價鍵等化學鍵是一種很弱的作用力，因而分子晶體的熔點很低。例如干冰晶體和碘晶體。 二氧化碳晶體結構示意二氧化碳晶體結構示意 （一個（一個CO2周圍有周圍有12個個CO2）二氧化碳晶體結構二氧化碳晶體結構 3-6分子晶體與原子晶體分子晶體與原子晶體二、原子晶體v 原子晶體是以具有方向性、飽和性的共價鍵為骨架形成的晶體。 v 金剛石和石英（SiO2）是最典型的原子晶體，其中的共價鍵形成三維骨架網(wǎng)絡結構（后者可以看成是前者的C-C鍵改為Si-Si鍵而又在其間插入一個氧原子，構成以氧橋連接的硅氧四面體共價鍵骨架。 由于共價鍵的方向性與飽和性，原子晶體中的原子由于共價鍵的方向性與飽和性，原子晶體中的原子的空間利用率是很低的。例如，在金屬最密堆積的討的空間利用率是很低的。例如，在金屬最密堆積的討論中我們得知，半徑相等的球的最高配位數(shù)可達論中我們得知，半徑相等的球的最高配位數(shù)可達12，而在金剛石中碳的配位數(shù)卻只達到而在金剛石中碳的配位數(shù)卻只達到4。練習題練