高中化学竞赛辅导 无机化学 8.doc

§8-3晶体结构
TheStructuresofCrystallineSolids
一、基本概念（TheBasicConcepts）：
1．晶体（Crystals）：
(1)物质的质点（分子、离子或原子）在空间有规则地排列而成的、具有整齐外形的、以多面体出现的固体物质，称为晶体。
(2)晶体有同质多象性由同样的分子（或原子）可以以不同的方式堆积成不同的晶体，这种现象叫做同质多象性，例如由ZnS组成的闪锌矿和纤维锌矿。但同一种物质的气态、液态只存在一种结构。因此在研究晶体时，确定化学成份仅仅是第一步，只有进一步确定其结构，才能深入探讨晶体的性质。
(3)晶体的几何度量和物理效应常随方向不同而表现出量上的差异，这种性质称为各向异性。

2．晶格（Crystallattices）
(1)以确定位置的点在空间作有规则的排列所具有一定的几何形状，称为晶体格子，简称为晶格。

Fig.8.10The14Bravaisunitcells
(2)格子分类成平面格子（无数并置的平行四边形）和空间格子（无数并置的平行六面体）。
3．晶胞（Unitcells）
(1)在晶格中，含有晶体结构，具有代表性的最小单元，称为单元晶胞，简称晶胞。
(2)在晶胞中的各结点上的内容必须相同。例如：铝是面心立方结构，其晶胞中的六个面心和八个顶点都是铝原子（或铝离子），而NaCl晶体也是面心立方结构，则六个面心和八个顶点都必须是Na+离子，或都必须是Cl－离子。

(3)晶胞参数晶胞参数：、、、α、β、γ
根据不同的晶胞参数，
Cubica=b=c，α=β=γ=90，即晶胞参数为a
Tetragonala=b≠c，α=β=γ=90，即晶胞参数为a、c
Orthorhombica≠b≠c，α=β=γ=90，即晶胞参数为a、b、c
Trigonala=b=c，α=β=γ≠90，即晶胞参数为a、b、c、α
Hexagonala=b≠c，α=β=90，γ=120，即晶胞参数为a、c
Monoclinica≠b≠c，α=β=90，γ≠90，即晶胞参数为a、b、c、γ
Triclinica≠b≠c，α≠β≠γ≠90，即晶胞参数为a、b、c、α、β、γ
(4)分数坐标用来表示晶胞中质点的位置
例如：简单立方立方体心立方面心
(0,0,0),
(0,0,0)(0,0,0),(,,)(,,0),(,0,),(0,,)
Fig.8.11Thecoordinatesofatomsintheunitcell
在分数坐标中，绝对不能出现1，因为1即0。这说明晶胞是可以前后、左右、上下平移的。等价点只需要一个坐标来表示即可，上述三个晶胞中所含的质点分别为1、2、4，所以分数坐标分别为1组、2组和4组。
(5)晶面指数晶面在三维空间坐标上的截距的倒数（h、k、l）来表示晶体中的晶面，称为晶面指数，如立方晶系中(100),(110),(111)面分别为
(100)(110)(111)

Fig.8.12SelectedplanesandtheirMillerindicesforcubicsystem
用X-ray的衍射可以测量晶体中的面间距，2d·sinθ=n·λ。
d－晶体的面间距，θ－衍射角，n－衍射级数，λ－X-ray的波长。
对于立方晶系，面间距（d）晶胞参数(a)之间的关系式：

Fig.8.13ConstructiveinterferenceofX-rayscatteredbyatomsinlatticeplanes.TwobeamsofX-rays,scatteredbyatomsintwosuceessivelayersofasimplecubiccrystal,areshown.
4．根据晶体中质点内容的不同，晶体可分类成：金属晶体（metalliccrystals）、离子晶体(ioniccrystals)、原子晶体(atomiccrystals)、分子晶体(molecularcrystals)、混合晶体(mixturecrystals)
二、金属键与金属晶体（MetallicBondandMetallicCrystals）
1．金属键理论（Metallicbond）
Fig8.14Arrangementofatoms
inalithiumcrystal
Importantinformationonthenatureofthechemicalbondsinmetalscanbeobtainedfromthetwospecificfeaturesdistinguishingthemfromcovalentandioniccompounds.Metalsdifferfromallothersubstances,first,intheirhighelectrical