第9章 晶体化学基础

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第9章 晶体化学基础元素周期表 原子和离子半径 密堆积原理 配位数和配位多面体

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元素周期表 The Periodic Table

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Elements are classified as:碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土、非金属、卤素、惰性气体 Metals: Metals: lose e- and → cations Nonmetals: Nonmetals: gain e- and → anions Metalloids intermediate (B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po..)

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Elements are classified as:– 按纵行分为9个族: 除零族(惰性气体)和VIII族外，I至VII族又分主(A) 按纵行分为9个族: 除零族(惰性气体) VIII族外，I VII族又分主(A) 和副(B)族 和副(B)族 VIIA为7(ns IB(铜族) – 最外层电子数: IA为1(ns1); VIIA为7(ns2 np5); IB(铜族)和 最外层电子数: IA为1(ns IIB(锌族) 最外层电子数分别为1 IIB(锌族) 最外层电子数分别为1和2; IIIB至VIIB的族号等于最外层 IIIB至VIIB的族号等于最外层 s电子数加上次外层d电子数; VIII族和零族另当别论。 电子数加上次外层d电子数; VIII族和零族另当别论。

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Atomic and Ionic Radii原子和离子半径

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Atomic and Ionic Radii不能绝对测量(不可能确切知道e 的运动状况, 不能绝对测量(不可能确切知道e-的运动状况, 即运动 速度和位置) 速度和位置) 如果将电子云的分布空间(体积) 如果将电子云的分布空间(体积)视为球形，则球的半径 就是原子或离子的半径 = 理论半径 以键长数据为基础，由实验方法得到的原子或离子半径 称为原子或离子的有效半径 称为原子或离子的有效半径 对应于不同的化学键，也有离子半径、共价半径、 对应于不同的化学键，也有离子半径、共价半径、金属 原子半径、范德华半径的区别 原子半径、范德华半径的区别

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Atomic and Ionic Radii周期表中的规律： 周期表中的规律 同种元素原子半径: 共价半径 < 金属原子半径 同种元素离子半径: rcation < ranion 同族元素: 原子和离子半径随周期数增加而增大 同一周期元素: 原子和离子半径随Z的增加而减小 : Z 从周期表左上到右下对角线上，阳离子半径近于相等 镧系和锕系:阳离子半径随Z增加而略有减小 Generally, 阳离子半径都小于阴离子半径。阳离子半径 在0.5~1.2 Å的范围内，而阴离子半径则在1.2~2.2 Å之间

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二、球体的最紧密堆积最紧密堆积原理： 最紧密堆积原理： 因为在离子键和金属键的晶体结构中， 因为在离子键和金属键的晶体结构中， 离子键和金属键是没有方向性的，核外电 离子键和金属键是没有方向性的， 子云的分布是球形，可以作为球形来考虑。 子云的分布是球形，可以作为球形来考虑。 所以对于离子键和金属键的晶体结构， 所以对于离子键和金属键的晶体结构，可 最紧密堆积原理来研究 以用球体最紧密堆积原理来研究。 以用球体最紧密堆积

原理来研究。

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球体的最紧密堆积质点之间趋向尽可能靠近，形成最紧密堆积。 质点之间趋向尽可能靠近，形成最紧密堆积。分等大球体 的最紧密堆积和不等大球体的紧密堆积两种。 的最紧密堆积和不等大球体的紧密堆积两种。 1. 等大球体的最紧密堆积 第一层球排列( ):等大球体在平面内作最紧密排列时， ):等大球体在平面内作最紧密排列时 第一层球排列(A):等大球体在平面内作最紧密排列时， 只能构成下列的形式： 只能构成下列的形式：

尖 角 向 上

尖 角 向 下

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等大球体的最紧密堆积第二层球排列( ):第二层球在堆积于第一层之上时， ):第二层球在堆积于第一层之上时 第二层球排列(B):第二层球在堆积于第一层之上时，每球只有与第一层 的三个球同时接触才算是最稳定的。即位于三角形空隙的位置。 的三个球同时接触才算是最稳定的。即位于三角形空隙的位置。 三角形空隙的位置

八面体空隙

四面体空隙

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等大球体的最紧密堆积两层球作最紧密堆积，出现了两种不同的空隙 两种不同的空隙： 两层球作最紧密堆积，出现了两种不同的空隙：一是由六个球 围成的空隙， 另一种是由四个球围成的空隙， 围成的空隙，称为八面体空隙 。另一种是由四个球围成的空隙， 称为四面体空隙。 称为四面体空隙。

第三层球的排列(C): 第三层球的排列(第一种堆积方式是 堆积方式是在四面 ① 第一种堆积方式是在四面 体空隙上进行的。 体空隙上进行的。即将第三 层球堆放在第一层与第二层 球体所形成的四面体空隙的 位置上…... 位置上

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等大球体的最紧密堆积叠置结果， 叠置结果，会出现第三 层球与第一层球， 层球与第一层球，球中 心投影位置重合……最 心投影位置重合 最 终出现：AB、AB、 终出现： 、 、 AB……的周期性重复 的周期性重复 (两层重复)。等同点 两层重复)。等同点 )。 按六方格子排列， 按六方格子排列，故称 六方最紧密堆积。 六方最紧密堆积。 密排层平行( 密排层平行(0001)。 )。

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等大球体的最紧密堆积②第二种堆积是在由六 第二种堆积是在由六 个球围成的八面体空隙 个球围成的八面体空隙 上进行的， 上进行的，即第三层球 堆在第一层与第二 …… 此处隐藏：1033字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……