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晶體結(jié)構(gòu)


銅臭 / 2022-07-13

   物質(zhì)有三種聚集狀態(tài):氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。固體可分為晶體和非晶體兩種。內(nèi)部微粒做規(guī)則排列構(gòu)成的固體，稱為品體;微粒做無規(guī)則排列構(gòu)成的固體，稱為非晶體。如果把晶體中規(guī) 則排列的微粒抽象為幾何點，稱為結(jié)點，將結(jié)點按照一定規(guī)則連接起來， 得到描述晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空間格子，稱為晶格。

  在晶體和非晶體中，由于內(nèi)部微粒排列方式的不同而呈現(xiàn)出不同特征。晶體般具有一 定幾何外形、固定熔點和各向異性(即晶體的某些性質(zhì)如光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等，從晶體的不同方向去測定時是不同的)。面非品體則無-定的外形和固定熔點，加熱時先軟化，隨著溫度升高，流動性逐漸增加，直至熔融狀態(tài)，且表現(xiàn)各向同性。
4.4.1 晶體基本類型
  根據(jù)晶格結(jié)點上微粒及微粒間作用力的不同，可把晶體分為四類:離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。這四種典型晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性質(zhì)特征見表4-14。除了上述四種典型晶體外，也有混合型晶體，例如:石墨。
  例4-11 排列出Au、 CO?、 HCl、HF品體熔點高低的順序。
  解: Au為金屬晶體，離子間作用力為金屬鍵:；CO?為非極性分子，分子間作用力為很弱的色散力; HCl為強(qiáng)極性分子晶體，分子間作用有色散力、誘導(dǎo)力、取向力; HF 除具有HCI所 有作用力外，分子間還有強(qiáng)烈的氫鍵作用。所以，熔點高低順序與微粒間作用力大小相一致: Au> HF > HCl>CO?。
4.4.2離子晶體
  離子晶體中，晶格結(jié)點上有規(guī)則的交替排列著陰、陽離子。通常把晶體內(nèi)，某一粒子周圍 最接近的其他粒子的數(shù)目，稱為該粒子的配位數(shù)。例如，NaCl 晶體中，每個Na?周圍有6個 Cl?,每個Cl?周圍有6個Na?,所以Na?和Cl?的配位數(shù)都是6。離子晶體中，陰、陽離子在空間的排列狀況是多種多樣的，下面主要介紹三種典型的結(jié)構(gòu)類型。
  4.4.2.1離子晶體的三種典型構(gòu)型
  A CsCl型
  如圖4-34 (a) 所示，負(fù)離子(CI?) 占據(jù)立方體的八個頂點，正離子(Cs?) 處于立方體 的體心。正、負(fù)離子的配位數(shù)比為8: 8。許多晶體如TICI、CsBr、CsI 都屬于此類型。
  B NaCl型
  如圖4-34 (b) 所示，負(fù)離子(CI?)以面心立方方式排列，正離子(Na?) 填充在負(fù)離子形成的全部八面體空院中，正、負(fù)離子的配位數(shù)比為6:6。許多晶體，如堿金屬(Cs除 外)鹵化物，Ag的鹵化物(AgI 除外)及堿土金屬(Be 除外)氧化物和硫化物等均屬于NaCl型。
  C 立方ZnS型
  如圖4-34 (c)所示，負(fù)離子(S²?) 以面心立方方式排列，正離子(Zn²?) 占據(jù)一半四 面體空院中。正、負(fù)離子的配位數(shù)比為4: 4。屬于立方ZnS型的晶體有: Agl, BeO 以及Zn、Cd、Hg與S、Se、Te間形成的晶體等。
 
  4.4.2.2 離子半徑與離子的電子構(gòu)型
  離子與原子類似，核外電子都是以幾率的形式存在，所以很難確定離子的邊界。我們把離子晶體中正、負(fù)離子的平衡核間距看作是正、負(fù)離子半徑之和，它反映了離子在晶體中顯現(xiàn)出來的大小。常見簡單離子的半徑大小見表4-15。
  由表4-15可見，負(fù)離子的半徑一般大于正離子半徑。同一元素形成的不同離子，陰離子半徑大于原子半徑，陽離子半徑小于其原子半徑，且陽離子的電荷愈多，其半徑愈小，例如:

  同一周期，主族元素的離子半徑隨著族數(shù)的遞增依次減小，如:

  具有相同電荷數(shù)的同族離子，自上而下，半徑逐漸增大。在周期表中位于相鄰族左上方和右下方斜對角線上的元素離子半徑相近，如:

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