第七章晶体结构

1、8. 1 晶体的特征晶体的特征晶体晶体由原子、分子、离子等微粒在空间按一定规律由原子、分子、离子等微粒在空间按一定规律周期性地重复排列而成的固体物质。周期性地重复排列而成的固体物质。（1）整齐规则的几何外形）整齐规则的几何外形（2）各向异性的特征）各向异性的特征（3）具有固定的熔点）具有固定的熔点（4）X射线衍射效应射线衍射效应8 8.1.1.1.1晶体的基本晶体的基本特征特征（5）均匀性和对称性）均匀性和对称性（1）晶格）晶格 结点结点晶体中的微粒抽象成几何上的点。晶体中的微粒抽象成几何上的点。 晶格晶格结点按一定规则组成的几何图形。结点按一定规则组成的几何图形。8.1.2 晶体的微观结构晶

2、体的微观结构 （2）晶胞）晶胞晶体的一个基本结构单元。晶体的一个基本结构单元。 （3）晶胞参数）晶胞参数 六面体的六面体的3条边长：条边长：a、b、c bc、ca、ab所形成的所形成的3个夹角：个夹角：、（4 4） 7 7 种晶系种晶系 晶 系 边 长 夹 角晶体实例立方四方正交三方六方单斜三斜a=b=ca=bcabca=b=ca=bcabcabc =900=900=900=900=900 =1200=900 900900Cu NaClSn SnO2I2 HgCl2Bi Al2O3Mg AgIS KClO3CuSO45H2O8.2.1 8.2.1 四种基本类型的晶体四种基本类型的晶体 8.2

3、晶体的基本类型晶体的基本类型离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体1. 1. 离子晶体离子晶体 离子晶体以化学式表示。离子晶体以化学式表示。例如例如NaCl 是化学式，而不是分子式！是化学式，而不是分子式！离子晶体的晶格结点上正负离子交替排列，以离子键结合。离子晶体的晶格结点上正负离子交替排列，以离子键结合。离子的排列与下列因素有关：离子的排列与下列因素有关：离子的电荷离子的电荷 正、负离子的大小正、负离子的大小 离子的极化离子的极化点点 阵：面心立方阵：面心立方晶晶 系：立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：6 6：6 6点点 阵：简单立方阵：简单立方晶晶 系：

4、立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：8 8：8 8点点 阵：面心立方阵：面心立方晶晶 系：立方晶系系：立方晶系配位数：配位数：4 4：4 4几种常见的结构形式为：几种常见的结构形式为：晶格能定义晶格能定义：1mol 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的能量。的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的能量。晶格能的作用：晶格能的作用：MX (S) M+ (g) + X- (g) 晶体类型相同时，晶格能与正、负离子电荷成正比，与正、负晶体类型相同时，晶格能与正、负离子电荷成正比，与正、负离子之间的距离（离子半径）成反比离子之间的距离（离子半径）成反比. . 晶格能越大，正、负离子间结合力越

5、强，相应晶体的熔点越晶格能越大，正、负离子间结合力越强，相应晶体的熔点越高、硬度越大、压缩系数和热膨胀系数越小。高、硬度越大、压缩系数和热膨胀系数越小。离子晶体的性质与晶格能有关离子晶体的性质与晶格能有关晶格能的相对大小：晶格能的相对大小：返回返回2. 2. 原子晶体原子晶体 原子晶体以化学式表示。原子晶体以化学式表示。例如例如SiO2 是化学式，而不是分子式！是化学式，而不是分子式！原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，以共价键结合。原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，以共价键结合。 原子晶体具有高硬度、高熔点，难溶于任何溶剂，化学性质原子晶体具有高硬度、高熔点，难溶于任何溶剂，化学性质十分稳

6、定的特点。十分稳定的特点。返回返回3. 3. 分子晶体分子晶体 分子晶体的晶格结点上占据着中性分子，分子之间以分子间力结合。分子晶体的晶格结点上占据着中性分子，分子之间以分子间力结合。 分子晶体具有低硬度、低熔点、高挥发性特征；溶解性服从相似相溶分子晶体具有低硬度、低熔点、高挥发性特征；溶解性服从相似相溶原理。原理。返回返回4. 4. 金属晶体金属晶体 金属晶体由等径的金属原金属晶体由等径的金属原子互相靠近堆积而成，最紧密子互相靠近堆积而成，最紧密方式堆积将是最稳定的方式堆积将是最稳定的. .金属键金属键是金属晶体中的自由电子与原是金属晶体中的自由电子与原子或正离子之间的作用力。子或正离子之间

7、的作用力。几种常见的金属晶格形式为：几种常见的金属晶格形式为：六方密堆积六方密堆积面心立方密堆积面心立方密堆积体心立方堆积体心立方堆积返回返回8.2.2 混合键型晶体混合键型晶体8.3.1 8.3.1 周期系中元素单质的晶体类型周期系中元素单质的晶体类型 同一周期从左到右，元素单质由典型的金属晶体，同一周期从左到右，元素单质由典型的金属晶体，经原子晶体或层状，链状过渡型晶体逐渐变化经原子晶体或层状，链状过渡型晶体逐渐变化到分子晶体。到分子晶体。s s区区d d区、区、dsds区区p p区区AA、AAp p区区AAAA、0 0族族金属晶体金属晶体 原子晶体原子晶体 过渡性晶体过渡性晶体 分子晶体

8、分子晶体8.3 单质的晶体结构及其物理性质的周期性单质的晶体结构及其物理性质的周期性8.3.2 单质的物理性质单质的物理性质1. 密度密度 同周期，从左到右元素单质的密度按由小到大再变小的规律递同周期，从左到右元素单质的密度按由小到大再变小的规律递变。重金属变。重金属 轻金属轻金属 锇的最大锇的最大=22.48gcm-32. 熔点、硬度熔点、硬度 总趋势：从左到右，按低总趋势：从左到右，按低高高低的变化规律递变低的变化规律递变 溶点最高的元素，金刚石（溶点最高的元素，金刚石（3550）3. 导电性导电性 金属元素的单质具有金属晶体结构，都是导体，以分子晶体形金属元素的单质具有金属晶体结构，都是

9、导体，以分子晶体形成的非金属单质是绝缘体；在成的非金属单质是绝缘体；在P区对角线附近的元素单质多为半导区对角线附近的元素单质多为半导体性质，导电性最好的金属元素：体性质，导电性最好的金属元素：Ag，Cu，Au(金金)8.48.4晶体缺陷晶体缺陷(crystal defect)(crystal defect)8.4.1晶体缺陷的种类晶体缺陷的种类点缺陷点缺陷线缺陷线缺陷面缺陷面缺陷体缺陷体缺陷（杂质粒子置换，空位，间隙粒子）（杂质粒子置换，空位，间隙粒子） 线缺陷：线缺陷：晶格的某一部分相对于另一部分发生了位移晶格的某一部分相对于另一部分发生了位移 面缺陷：晶格格点中缺少一层粒子而形成面缺陷：晶格格点中缺少一层粒子而形成“层错层错”现象现象 体缺陷：（包裹杂质，空间）体缺陷：（包裹杂质，空间） 8.4.28.4.2杂质缺陷与信息材料杂质缺陷与信息材料(1) P型半导体型半导体 由于未成对电子占据共价键位置造成空穴，这种空穴移由于未成对电子占据共价键位置造成空穴，这种空穴移动导电的半导体称为动导电的半导体称为P型半导体。型半导体。例如：掺三价元素例如：掺三价元素B