晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
3.1.3.1晶體的基本類型和性質(zhì)
(1)離子晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:正、負(fù)離子。
2)微粒間作用力:離子鍵即正、負(fù)離子之間的靜電引力。其作用力隨離子電荷的增多和半徑的減少而增強(qiáng)。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如NaCl晶體,表示Na+:Cl-=1:1。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)高、硬度大;延展性差;一般易溶于極性溶劑;熔融態(tài)或水溶液均易導(dǎo)電。
在相同類型的典型離子晶體中,離子的電荷越多,半徑越小,晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。
離子電荷與半徑的規(guī)律如下:
(A)在同一周期中,自左而右隨著正離子電荷數(shù)的增多,離子半徑逐漸減少。如半徑:
Na+﹥Mg2+;K+﹥Ca2+﹥Sc3+
(B)同一元素,隨著正離子電荷數(shù)的增多,離子半經(jīng)減少。如半徑: Fe2+﹥Fe3+
(C)在同一族中,自上而下離子半經(jīng)逐漸增大。如半徑: I-﹥Br-﹥Cl-﹥F-
根據(jù)離子電荷與半徑的規(guī)律,可判斷離子鍵的強(qiáng)弱,從而可判斷離子晶體熔點(diǎn)和硬度的大小
例1:
離子晶體
正、負(fù)離子半徑和
正、負(fù)離子電荷數(shù)
熔點(diǎn)
硬度
NaF
2.30Å
+1 ,-1
993℃
2.3
CaO
2.31Å
+2 ,-2
2614℃
4.5
例2:
離子晶體
正離子半徑
正、負(fù)離子電荷數(shù)
熔點(diǎn)
硬度
CaO
0.99 Å
+2, +2
2614℃
4.5
MgO
0.66 Å
+2, +2
2852℃
5.5~6.5
(2)原子晶體.
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:原子。
2)微粒間作用力:共價(jià)鍵。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如方石英(SiO2)晶體,表示Si:O=1:2。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)高、硬度大;延展性差;一般溶劑中不溶;是電的絕緣體或半導(dǎo)體。常見(jiàn)的原子晶體有金剛石(C)和可作半導(dǎo)體材料的單晶硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、以及碳化硅(SiC)和方石英(SiO2)。
(3)分子晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微?!簶O性分子或非極性分子。
2)微粒間作用力:分子間力(還有氫鍵)。在同類型的分子中,分子間力隨分子量的增大而增大。
3)晶體中存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如CO2晶體, 結(jié)點(diǎn)上為CO2分子。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)抵、硬度小(隨分子量的增大而增大);延展性差;其溶解性遵循“相似者相溶”,極性分子易溶于水、冰醋酸等,非極性分子易溶于有機(jī)溶劑如碘、萘等,熔融態(tài)不導(dǎo)電。
(4)金屬晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:原子或正離子。
2)微粒間作用力:金屬鍵。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。
4)晶體的特性:是電和熱的良導(dǎo)體,熔點(diǎn)較高、硬度較大;優(yōu)良的變形性和金屬光澤。
3.1.3.1晶體的基本類型和性質(zhì)
(1)離子晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:正、負(fù)離子。
2)微粒間作用力:離子鍵即正、負(fù)離子之間的靜電引力。其作用力隨離子電荷的增多和半徑的減少而增強(qiáng)。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如NaCl晶體,表示Na+:Cl-=1:1。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)高、硬度大;延展性差;一般易溶于極性溶劑;熔融態(tài)或水溶液均易導(dǎo)電。
在相同類型的典型離子晶體中,離子的電荷越多,半徑越小,晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。
離子電荷與半徑的規(guī)律如下:
(A)在同一周期中,自左而右隨著正離子電荷數(shù)的增多,離子半徑逐漸減少。如半徑:
Na+﹥Mg2+;K+﹥Ca2+﹥Sc3+
(B)同一元素,隨著正離子電荷數(shù)的增多,離子半經(jīng)減少。如半徑: Fe2+﹥Fe3+
(C)在同一族中,自上而下離子半經(jīng)逐漸增大。如半徑: I-﹥Br-﹥Cl-﹥F-
根據(jù)離子電荷與半徑的規(guī)律,可判斷離子鍵的強(qiáng)弱,從而可判斷離子晶體熔點(diǎn)和硬度的大小
例1:
離子晶體
正、負(fù)離子半徑和
正、負(fù)離子電荷數(shù)
熔點(diǎn)
硬度
NaF
2.30Å
+1 ,-1
993℃
2.3
CaO
2.31Å
+2 ,-2
2614℃
4.5
例2:
離子晶體
正離子半徑
正、負(fù)離子電荷數(shù)
熔點(diǎn)
硬度
CaO
0.99 Å
+2, +2
2614℃
4.5
MgO
0.66 Å
+2, +2
2852℃
5.5~6.5
(2)原子晶體.
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:原子。
2)微粒間作用力:共價(jià)鍵。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如方石英(SiO2)晶體,表示Si:O=1:2。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)高、硬度大;延展性差;一般溶劑中不溶;是電的絕緣體或半導(dǎo)體。常見(jiàn)的原子晶體有金剛石(C)和可作半導(dǎo)體材料的單晶硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、以及碳化硅(SiC)和方石英(SiO2)。
(3)分子晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微?!簶O性分子或非極性分子。
2)微粒間作用力:分子間力(還有氫鍵)。在同類型的分子中,分子間力隨分子量的增大而增大。
3)晶體中存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。例如CO2晶體, 結(jié)點(diǎn)上為CO2分子。
4)晶體的特性:熔點(diǎn)抵、硬度小(隨分子量的增大而增大);延展性差;其溶解性遵循“相似者相溶”,極性分子易溶于水、冰醋酸等,非極性分子易溶于有機(jī)溶劑如碘、萘等,熔融態(tài)不導(dǎo)電。
(4)金屬晶體
1)晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒:原子或正離子。
2)微粒間作用力:金屬鍵。
3)晶體中不存在獨(dú)立的簡(jiǎn)單分子。
4)晶體的特性:是電和熱的良導(dǎo)體,熔點(diǎn)較高、硬度較大;優(yōu)良的變形性和金屬光澤。