第二章晶体结构结合力和结合能.ppt

2.2晶体中质点的结合力与结合能离子键：正、负离子依靠静电库仑力而产生的键合。离子键的特点是没有方向性和饱和性。范德华键（分子键）：通过“分子力”而产生的键合。氢键：指氢原子同时与两个电负性很大而原子半径较小的原子（O、N、F等）相结合所形成的键。
氢键具有饱和性和方向性类型（2）晶体中离子键、共价键比例的估算2.2.2晶体的结合力与结合能

（1）结合力的一般性质有效引力最大时，两原子间的距离rm由下式确定：（2）离子晶体的晶格能

晶体的结合能Eb：组成晶体的N个原子处于“自由”状态时的总能量EN与晶体处于稳定状态时的总能量E0的差值。即：2.3晶体中质点的堆积2.3.2最紧密堆积原理与最紧密堆积方式A、等径球体的最紧密堆积第十七页，编辑于星期五：十七点四十九分。六方：Mg，Zn。B、不等大球体的紧密堆积2.3.3内在因素对晶体结构的影响－化学组成

（1）原子或离子半径
（2）配位数和配位多面体

A、配位数（CN）：一个原子或离子的配位数是指在晶体结构中，该原子或离子的周围，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

金属晶体？
共价晶体？
离子晶体？B、配位多面体：是指在晶体结构中，与某一个阳离子（或原子）成配位关系的相邻结构的各个阴离子（或原子），它们的中心联线所构成的多面体。（三角形、四面体、八面体、立方体等）（3）离子的极化

离子的极化:指离子在外电场作用下，改变其形状和大小的现象正负离子相互作用时，极化会导致离子间距离缩短，离子配位数降低；同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过度，最终使晶体结构类型发生变化。（4）Pauling规则

1926年，Goldschmidt据以上影响晶体结构的因素时，提出了Goldschmidt定律，其内容为：一个晶体的结构，取决于其组成单位的数目、相对大小以及极化性质。在此基础上，Pauling提出了五条规则。A、围绕每一个阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它们的半径比。B、静电价规则:在一个稳定的晶体结构中，从所有相邻接的阳离子到达一个阴离子的静电键的总强度，等于阴离子的电荷数。E、在个晶体中，本质不同的结构组元的种类，倾向于为数最少。此规则也称为节省规则。如柘榴石的结构中，化学式为Ca3Al2Si3O12，其中Ca2+、Al3+、Si4+离子的配位数分别为8、6、4，阴离子为氧离子。按静电价规则，计算静电键强度：Ca-O：2/4；Al-O：3/6；Si-O：4/4。O2－的电荷为2。根据静电价规则，离子组成的组元或配位可有以下几种方式：2.3.4外在因素对晶体结构的影响－同质多晶与类质同晶及晶型转变

（1）同质多晶与类质同晶（2）同质多晶转变例：912℃，γ－Fe转变为α－Fe，计算转变时的体积变化。（γ－Fe为面心立方结构，α－Fe为体心立方结构）
（A）、并假定转变前后原子半径不变，则使体积膨胀8.87%。
（B）、由于配位数变化导致原子半径发生变化，由12转变至8，这时原子半径rα－Fe=0.97rγ－Fe，此时体积收缩0.641%。小结