高中化學(xué)新人教選修3 晶體的常2

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1、晶體的常識(shí) 晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)涉及內(nèi)容（1 1）基本概念：周期性有序排列、晶胞及晶胞）基本概念：周期性有序排列、晶胞及晶胞類型、晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算、配位數(shù)、空隙、類型、晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算、配位數(shù)、空隙、堆積方式、晶格能、并置碓砌；堆積方式、晶格能、并置碓砌；（2 2）堆積方式：面心立方最密堆積、六方最密）堆積方式：面心立方最密堆積、六方最密堆積、體心立方密堆積和簡(jiǎn)單立方堆積；堆積、體心立方密堆積和簡(jiǎn)單立方堆積；（3 3）晶體種類和性質(zhì)：金屬晶體、離子晶體、）晶體種類和性質(zhì)：金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體，自范性、各向異性、金分子晶體、原子晶體，自范性、各向異性、金屬晶體的導(dǎo)電導(dǎo)熱和延展性

2、、屬晶體的導(dǎo)電導(dǎo)熱和延展性、X X射線衍射。射線衍射。 晶晶體體晶體基本概念和結(jié)構(gòu)( (晶胞及其類型、配位數(shù)、空隙、粒子數(shù)計(jì)算、碓砌方式等) )晶體類型和性質(zhì)( (4 4種晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)、晶格能、X X- -射線衍射等) )堆積類型面心立方最密堆積（A1）六方最密堆積（A3）體心立方密堆積（A2）簡(jiǎn)單立方堆積金剛石型堆積（A4）最密堆積第一節(jié) 晶體的結(jié)構(gòu)一、晶體的分類一、晶體的分類 按來源分為：按來源分為： 天然晶體（寶石、冰、天然晶體（寶石、冰、 砂子等）砂子等） 人工晶體（各種人工晶體材料等）人工晶體（各種人工晶體材料等） 按成鍵特點(diǎn)分為：按成鍵特點(diǎn)分為： 原子晶體：金剛石原子晶

3、體：金剛石 離子晶體：離子晶體：NaCl 分子晶體：冰分子晶體：冰 金屬晶體：金屬晶體： Cu 二、晶體的定義二、晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)?！?注意： （1）一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié) 構(gòu)決定的，而非由外觀判斷； （2）周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。 晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。晶體的外觀和性質(zhì)都是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的： 決定 結(jié)構(gòu) 性能 反映圖片圖片圖片圖片2圖片圖片3圖片圖片4圖片圖片5BBO晶體晶體三、晶體性質(zhì) 均勻性均勻性各向異性各向異性自發(fā)地形成多面體外形自發(fā)地形成多面體外形 F+V=E

4、+2 F+V=E+2 其中，其中，F(xiàn)-F-晶面，晶面，V-V-頂點(diǎn)，頂點(diǎn)，E-E-晶棱晶棱有明顯確定的熔點(diǎn)有明顯確定的熔點(diǎn)有特定的對(duì)稱性有特定的對(duì)稱性使使X X射線產(chǎn)生衍射射線產(chǎn)生衍射四、晶胞 空間點(diǎn)陣必可選擇空間點(diǎn)陣必可選擇3 3個(gè)個(gè)不相平行不相平行的連結(jié)相鄰兩的連結(jié)相鄰兩個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)的個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)的單位矢量單位矢量a a，b b，c c，它們將點(diǎn)陣劃分成并，它們將點(diǎn)陣劃分成并置的平行六面體單位，稱為點(diǎn)陣單位。相應(yīng)地，按置的平行六面體單位，稱為點(diǎn)陣單位。相應(yīng)地，按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱為晶胞。矢量為晶胞。矢量a a，b b，c c的長

5、度的長度a a，b b，c c及其相互間的及其相互間的夾角夾角，稱為點(diǎn)陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。稱為點(diǎn)陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。 晶胞是充分反映晶體對(duì)稱性的基本結(jié)構(gòu)單位。晶胞是充分反映晶體對(duì)稱性的基本結(jié)構(gòu)單位。胞晶在三維空間胞晶在三維空間有規(guī)則地重復(fù)排列有規(guī)則地重復(fù)排列組成了晶體。組成了晶體。晶胞結(jié)構(gòu)圖晶胞晶胞晶胞與晶格晶胞與晶格晶胞知識(shí)要點(diǎn) 晶胞一定是一個(gè)平行六面體，其三邊長度晶胞一定是一個(gè)平行六面體，其三邊長度a,b,ca,b,c不一定相等，也不一定垂直。不一定相等，也不一定垂直。整個(gè)晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置整個(gè)晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置 堆砌而成的。堆砌而成的。劃分晶胞要遵循劃分晶

6、胞要遵循2 2個(gè)原則：一是盡可能反映個(gè)原則：一是盡可能反映 晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；二是盡可能小。晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；二是盡可能小。并置堆砌并置堆砌整個(gè)晶體就是由晶胞周期性整個(gè)晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的在三維空間并置堆砌而成的。的。晶胞中質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)的計(jì)算晶胞中質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)的計(jì)算五、晶系 根據(jù)晶體的對(duì)稱性，按有無某種特征對(duì)稱元素根據(jù)晶體的對(duì)稱性，按有無某種特征對(duì)稱元素為標(biāo)準(zhǔn)，將晶體分成為標(biāo)準(zhǔn)，將晶體分成7個(gè)晶系：個(gè)晶系：1. 立方晶系立方晶系(c)：在立方晶胞在立方晶胞4個(gè)方向體對(duì)角線個(gè)方向體對(duì)角線上上 均有三重旋轉(zhuǎn)軸均有三重旋轉(zhuǎn)軸(a=b=c, =90)2. 六方晶系六方晶系(h)：

7、有有1個(gè)六重對(duì)稱軸個(gè)六重對(duì)稱軸 (a=b, = 90, =120)3. 四方晶系四方晶系(t)：有有1個(gè)四重對(duì)稱軸個(gè)四重對(duì)稱軸(a=b, =90)4. 三方晶系三方晶系(h)：有有1個(gè)三重對(duì)稱軸個(gè)三重對(duì)稱軸(a=b, =90, =120)5. 正交晶系正交晶系(o)：有有3個(gè)互相垂直的二重對(duì)稱軸或個(gè)互相垂直的二重對(duì)稱軸或2個(gè)互相垂直的對(duì)稱面?zhèn)€互相垂直的對(duì)稱面(=90)6. 單斜晶系單斜晶系(m)：有有1個(gè)二重對(duì)稱軸或?qū)ΨQ面?zhèn)€二重對(duì)稱軸或?qū)ΨQ面(=90)7. 三斜晶系三斜晶系(a)：沒有特征對(duì)稱元素沒有特征對(duì)稱元素bcabcabacbacbacbacbac立方立方 Cubica=b=c, = =

8、 =90四方四方 Tetragonala=b c, = = =90正交正交 Rhombica b c, = = =90三方三方 Rhombohedrala=b=c, = =90a=b c, = =90 =120六方六方 Hexagonal a=b c, = =90, =120單斜單斜 Monoclinic a b c = =90, 90三斜三斜 Triclinica b c = = =90六、晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)及應(yīng)用 一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：一般晶體結(jié)構(gòu)需給出： 晶系；晶系； 晶胞參數(shù)；晶胞參數(shù)； 晶胞中所包含的原子或分子數(shù)晶胞中所包含的原子或分子數(shù)Z Z； 特征原子的坐標(biāo)。特征原子的坐標(biāo)。七、密度計(jì)

9、算 晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個(gè)晶晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個(gè)晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。 利用晶胞參數(shù)可計(jì)算晶胞體積利用晶胞參數(shù)可計(jì)算晶胞體積(V)，根據(jù)相對(duì)分，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量子質(zhì)量(M)、晶胞中分子數(shù)、晶胞中分子數(shù)(Z)和和Avogadro常數(shù)常數(shù)N，可計(jì)算晶體的密度，可計(jì)算晶體的密度 ：NVMZ第二節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理 1619年，開普勒模型（開普勒從雪花的六邊形結(jié)年，開普勒模型（開普勒從雪花的六邊形結(jié)構(gòu)出發(fā)提出：固體是由球密堆積成的）構(gòu)出發(fā)提出：固體是由球密堆積成的） 開普勒對(duì)固體結(jié)構(gòu)的推測(cè)開普勒對(duì)

10、固體結(jié)構(gòu)的推測(cè) 冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)密堆積的定義密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。 密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。常見的密堆積類型常見密堆積型式常見密堆積型式面心立方最密堆積（面心立方最密堆積（A1A1） 六方最密堆積（六方最密堆積（A

11、3A3） 體心立方密堆積（體心立方密堆積（A2A2）最密最密非最密非最密1.1.面心立方最密堆積面心立方最密堆積(A1)(A1)和六方最密堆積和六方最密堆積(A3)(A3)從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：1. 1.只有只有1 1種堆積形式種堆積形式; ;2.2.每個(gè)球和周圍每個(gè)球和周圍6 6個(gè)球相鄰接個(gè)球相鄰接, ,配位數(shù)位配位數(shù)位6,6,形成形成6 6個(gè)三角形個(gè)三角形空隙空隙; ;3.3.每個(gè)空隙由每個(gè)空隙由3 3個(gè)球圍成個(gè)球圍成; ;4.4.由由NN個(gè)球堆積成的層中有個(gè)球堆積成的層中有2N2N個(gè)空隙個(gè)空隙, , 即球數(shù)：空即球數(shù)：空隙數(shù)隙數(shù)=1=1：

12、2 2。兩層球的堆積情況兩層球的堆積情況圖圖 1. 1.在第一層上堆積第二層時(shí)，要形成最密堆積，在第一層上堆積第二層時(shí)，要形成最密堆積，必須把球放在第二層的空隙上。這樣，僅有半數(shù)必須把球放在第二層的空隙上。這樣，僅有半數(shù)的三角形空隙放進(jìn)了球，而另一半空隙上方是第的三角形空隙放進(jìn)了球，而另一半空隙上方是第二層的空隙。二層的空隙。 2.2.第一層上放了球的一半三角形空隙，被第一層上放了球的一半三角形空隙，被4 4個(gè)球個(gè)球包圍，形成四面體空隙；另一半其上方是第二層包圍，形成四面體空隙；另一半其上方是第二層球的空隙，被球的空隙，被6 6個(gè)球包圍，形成八面體空隙。個(gè)球包圍，形成八面體空隙。兩層堆積情況分

13、析兩層堆積情況分析三層球堆積情況分析三層球堆積情況分析 第二層堆積時(shí)形成了兩種空隙：第二層堆積時(shí)形成了兩種空隙：四面體空隙和八面體空隙。四面體空隙和八面體空隙。那么，在堆積第三層時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩種方式：那么，在堆積第三層時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩種方式： 1. 1.第三層等徑圓球的突出部分落在正四面體空隙上，其排列第三層等徑圓球的突出部分落在正四面體空隙上，其排列方式與第一層相同，但與第二層錯(cuò)開，形成方式與第一層相同，但與第二層錯(cuò)開，形成ABABABAB堆積。堆積。這種堆積方式可以從中劃出一個(gè)這種堆積方式可以從中劃出一個(gè)六方六方單位來，所以稱為單位來，所以稱為六方六方最密堆積（最密堆積（A3A3）。 2.2.另

14、一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙上。這樣，第三層與第一、第二層都不同而八面體空隙上。這樣，第三層與第一、第二層都不同而形成形成ABCABCABCABC的結(jié)構(gòu)。這種堆積方式可以從中劃出一的結(jié)構(gòu)。這種堆積方式可以從中劃出一個(gè)個(gè)立方面心單位立方面心單位來，所以稱為來，所以稱為面心立方最密堆積（面心立方最密堆積（A1A1）。六方最密堆積（六方最密堆積（A3A3）圖）圖六方最密堆積（六方最密堆積（A3）分解圖）分解圖面心立方最密堆積（面心立方最密堆積（A一）圖一）圖面心立方最密堆積（面心立方最密堆積（A1）分解圖）分解圖A1 A1 型最

15、密堆積圖片型最密堆積圖片 將密堆積層的相對(duì)位置按照將密堆積層的相對(duì)位置按照ABCABCABCABC方式作方式作最密堆積，重復(fù)的周期為最密堆積，重復(fù)的周期為3 3層。這種堆積可劃出層。這種堆積可劃出面心立方晶胞。面心立方晶胞。A3A3型最密堆積圖片型最密堆積圖片 將密堆積層的相對(duì)位置按照將密堆積層的相對(duì)位置按照ABABABABABAB方式作方式作最密堆積，這時(shí)重復(fù)的周期為兩層。最密堆積，這時(shí)重復(fù)的周期為兩層。A1A1、A3A3型堆積小結(jié)型堆積小結(jié) 同一層中球間有三角形空隙，平均每個(gè)球攤列同一層中球間有三角形空隙，平均每個(gè)球攤列2個(gè)空隙。個(gè)空隙。第二層一個(gè)密堆積層中的突出部分正好處于第一層的空第二

16、層一個(gè)密堆積層中的突出部分正好處于第一層的空隙即凹陷處，第二層的密堆積方式也只有一種，但這兩隙即凹陷處，第二層的密堆積方式也只有一種，但這兩層形成的空隙分成兩種層形成的空隙分成兩種 正四面體空隙（被四個(gè)球包圍）正四面體空隙（被四個(gè)球包圍）正八面體空隙（被六個(gè)球包圍）正八面體空隙（被六個(gè)球包圍）突出部分落在正四面體空隙突出部分落在正四面體空隙 AB堆積堆積 A3（六方）（六方）突出部分落在正八面體空隙突出部分落在正八面體空隙 ABC堆積堆積A1（面心立方）（面心立方）第三層第三層 堆積堆積 方式有兩種方式有兩種A1、A3型堆積的比較型堆積的比較 以上兩種最密堆積方式，每個(gè)球的配位數(shù)為以上兩種最密

17、堆積方式，每個(gè)球的配位數(shù)為12。 有相同的堆積密度和空間利用率有相同的堆積密度和空間利用率(或堆積系數(shù)或堆積系數(shù))，即球體積與整個(gè)堆積體積之比。均為即球體積與整個(gè)堆積體積之比。均為74.05%。 空隙數(shù)目和大小也相同，空隙數(shù)目和大小也相同，N個(gè)球（半徑個(gè)球（半徑R）；）；2N個(gè)四面體空隙，可容納半徑為個(gè)四面體空隙，可容納半徑為0.225R的小球；的小球；N個(gè)八面體空隙，可容納半徑為個(gè)八面體空隙，可容納半徑為0.414R的小球。的小球。 A1、A3的密堆積方向不同：的密堆積方向不同： A1：立方體的體對(duì)角線方向，共：立方體的體對(duì)角線方向，共4條，故有條，故有4個(gè)密堆積方向個(gè)密堆積方向（111）（

18、）（ 11）（）（1 1）（）（11 ），易向不同方向滑動(dòng)，而具有良好的延展性。易向不同方向滑動(dòng)，而具有良好的延展性。如如Cu. A3：只有一個(gè)方向，即六方晶胞的：只有一個(gè)方向，即六方晶胞的C軸方向，軸方向，延展性差，較脆，如延展性差，較脆，如Mg.111空間利用率的計(jì)算空間利用率的計(jì)算 空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個(gè)晶體空間中所占有的體積百分比。整個(gè)晶體空間中所占有的體積百分比。 球體積球體積 空間利用率空間利用率= 100% 晶胞體積晶胞體積A3A3型最密堆積的空間利用率計(jì)算型最密堆積的空間利用率計(jì)算 解：解：在在A3型堆積中取出六

19、方晶胞，平行六面體的底是型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：，則平行四邊形的面積： 平行六面體的高：平行六面體的高：22360sinaaaSaaah3623622的四面體高邊長為33228236223raaaV晶胞)2(3423個(gè)球晶胞中有球rV%05.74%100晶胞球VVA1型堆積方式的空間利用率計(jì)算型堆積方式的空間利用率計(jì)算%05.74344:4232333晶胞球球晶胞空間利用率個(gè)球晶胞中含解：VVrVraV2.體心立方密堆積（體心立方密堆積（A2） A2不是最密堆積。不是最密堆積。每個(gè)球有八個(gè)最近的配體每個(gè)球有八個(gè)最近

20、的配體（處于邊長為（處于邊長為a的立方體的的立方體的8個(gè)頂點(diǎn)）和個(gè)頂點(diǎn)）和6個(gè)稍個(gè)稍遠(yuǎn)的配體，分別處于和這個(gè)立方體晶胞相鄰的遠(yuǎn)的配體，分別處于和這個(gè)立方體晶胞相鄰的六個(gè)立方體中心。故其配體數(shù)可看成是六個(gè)立方體中心。故其配體數(shù)可看成是14，空，空間利用率為間利用率為68.02%. 每個(gè)球與其每個(gè)球與其8個(gè)相近的配體距個(gè)相近的配體距 與與6個(gè)稍遠(yuǎn)的配體距離個(gè)稍遠(yuǎn)的配體距離addd15. 132ad23A2型密堆積圖片型密堆積圖片3. 金剛石型堆積（金剛石型堆積（A4） 配位數(shù)為配位數(shù)為4，空間利用率為，空間利用率為 34.01%，不是密堆積。這，不是密堆積。這 種堆積方式的存在因?yàn)樵N堆積方式的存

21、在因?yàn)樵?子間存在著有方向性的共子間存在著有方向性的共 價(jià)鍵力。如價(jià)鍵力。如Si、Ge、Sn等。等。 邊長為邊長為a的單位晶胞含半徑的單位晶胞含半徑 的球的球8個(gè)。個(gè)。 ar834、簡(jiǎn)單立方堆積、簡(jiǎn)單立方堆積簡(jiǎn)單立方堆積方式：簡(jiǎn)單立方堆積方式： A.A形成簡(jiǎn)單立方晶胞，空間利用率較低形成簡(jiǎn)單立方晶胞，空間利用率較低5252 ，金，金屬釙（屬釙（PoPo）采取這種堆積方式。）采取這種堆積方式。堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆 積 方式晶 胞 類型空 間 利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方面心立方最密堆積最密堆積(A1)(A1)面心立方面心立方74%12Cu、Ag、Au六方最密六方最密堆積堆積(A3)

22、(A3)六方六方74% 12Mg、Zn、Ti體心立方體心立方密 堆 積密 堆 積(A2)(A2)體心立方體心立方68%8(或14)Na、K、Fe 金剛石型金剛石型堆積堆積(A4)(A4)面心立方面心立方34%4Sn簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方堆積堆積簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方526Po第三節(jié)第三節(jié) 晶體類型晶體類型 根據(jù)形成晶體的化合物的種類不同可以將晶體分為：根據(jù)形成晶體的化合物的種類不同可以將晶體分為：離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體。離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體。1. 離子晶體離子晶體 離子鍵無方向性和飽和性，在離子晶體中正、負(fù)離子盡可能地與異號(hào)離子接觸，采用最密堆積。 離子晶體可以看作大離子

23、進(jìn)行等徑球密堆積，小離子填充在相應(yīng)空隙中形成的。 離子晶體多種多樣，但主要可歸結(jié)為3種基本結(jié)構(gòu)型式。配位多面體的極限半徑比配位多面體的極限半徑比配位多面體配位多面體 配位數(shù)配位數(shù) 半徑比半徑比（r+/r-）min平面三角形 3 0.155四面體 4 0.225八面體 6 0.414立方體 8 0.732立方八面體 12 1.000構(gòu)性判斷構(gòu)性判斷半徑比半徑比（r+/r-） 推測(cè)構(gòu)型推測(cè)構(gòu)型 0.225-0.414 四面體配位四面體配位 0.414-0.732 八面體配位八面體配位 0.732 立方體配位立方體配位影響晶體結(jié)構(gòu)的其它因素影響晶體結(jié)構(gòu)的其它因素 M-XM-X間的共價(jià)鍵，方向性；間的

24、共價(jià)鍵，方向性； 有的過渡金屬形成有的過渡金屬形成M-MM-M鍵，使配位多面體變形；鍵，使配位多面體變形； M M周圍的配體周圍的配體X X的配位場(chǎng)效應(yīng)使離子配位多面體變形。的配位場(chǎng)效應(yīng)使離子配位多面體變形。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定是最終標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定是最終標(biāo)準(zhǔn)。（1）NACL（1）立方晶系，面心立方晶胞；）立方晶系，面心立方晶胞； （2）Na+和和Cl- 配位數(shù)都是配位數(shù)都是6； （3）Z=4（4） Na+，C1-，離子鍵。，離子鍵。 （5）Cl- 離子和離子和Na+離子沿（離子沿（111）周期為）周期為|AcBaCb|地堆積，地堆積，ABC表示表示Cl- 離子，離子，abc表示表示Na+離子；離子； N

25、a+填充在填充在Cl-的正八面體空隙中。的正八面體空隙中。NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)和密堆積層排列的晶胞結(jié)構(gòu)和密堆積層排列(2) CSCL型型: （1）立方晶系，簡(jiǎn)單立方晶胞。）立方晶系，簡(jiǎn)單立方晶胞。（2）Z=1。 （3）Cs+，Cl-，離子鍵。，離子鍵。 （4）配位數(shù)）配位數(shù)8：8。（5） 原子的坐標(biāo)是：原子的坐標(biāo)是：Cl-:0 0 0；Cs+:1/2 1/2 1/2 (CSCL, CSBR, CSI, NH4CL) （3）ZNS ZnS是是S2-最密堆積，最密堆積，Zn2+填充在一半四面體空隙中。分填充在一半四面體空隙中。分立方立方ZnS和六方和六方ZnS。立方立方ZNSZNS（1）立方晶系，面

26、心立方晶胞；）立方晶系，面心立方晶胞；Z=4（2）S2-立方最密堆積立方最密堆積|AaBbCc|（3）配位數(shù)）配位數(shù)4：4。 （4）Zn原子位于面心點(diǎn)陣的陣原子位于面心點(diǎn)陣的陣點(diǎn)位置上；點(diǎn)位置上；S原子也位于另一個(gè)這原子也位于另一個(gè)這樣的點(diǎn)陣的陣點(diǎn)位置上，后一個(gè)點(diǎn)陣對(duì)于前一個(gè)點(diǎn)陣的位移樣的點(diǎn)陣的陣點(diǎn)位置上，后一個(gè)點(diǎn)陣對(duì)于前一個(gè)點(diǎn)陣的位移是體對(duì)角線底是體對(duì)角線底1/4。六方六方ZNS（1）六方晶系，簡(jiǎn)單六方晶胞。）六方晶系，簡(jiǎn)單六方晶胞。 （2）Z=2（3）S2-六方最密堆積六方最密堆積|AaBb|。（4）配位數(shù)）配位數(shù)4：4。 （6）2s：0 0 0，2/3 1/3 1/2；2Zn：0 0 5

27、/8，2/3 1/3 1/8。2.分子晶體分子晶體 定義：?jiǎn)卧臃肿踊蛞怨矁r(jià)鍵結(jié)合的有限分子，由范德定義：?jiǎn)卧臃肿踊蛞怨矁r(jià)鍵結(jié)合的有限分子，由范德華力凝聚而成的晶體。華力凝聚而成的晶體。 范圍：全部稀有氣體單質(zhì)、許多非金屬單質(zhì)、一些非金范圍：全部稀有氣體單質(zhì)、許多非金屬單質(zhì)、一些非金屬氧化物和絕大多數(shù)有機(jī)化合物都屬于分子晶體。屬氧化物和絕大多數(shù)有機(jī)化合物都屬于分子晶體。 特點(diǎn)：以分子間作用力結(jié)合，相對(duì)較弱。除范德華力外，特點(diǎn)：以分子間作用力結(jié)合，相對(duì)較弱。除范德華力外，氫鍵是有些分子晶體中重要的作用力。氫鍵是有些分子晶體中重要的作用力。干冰及其晶胞干冰及其晶胞冰冰的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖的晶胞結(jié)構(gòu)示

28、意圖3.原子晶體原子晶體 定義：以共價(jià)鍵形成的晶體。定義：以共價(jià)鍵形成的晶體。 共價(jià)鍵由方向性和飽和性，因此，原子晶體一般硬度大，共價(jià)鍵由方向性和飽和性，因此，原子晶體一般硬度大，熔點(diǎn)高，不具延展性。熔點(diǎn)高，不具延展性。 代表：金剛石、代表：金剛石、Si、Ge、Sn等的單質(zhì)，等的單質(zhì)，SiC、SiO2等。等。4.金屬晶體金屬晶體 金屬鍵是一種很強(qiáng)的化學(xué)鍵，其本質(zhì)是金屬中自由電子金屬鍵是一種很強(qiáng)的化學(xué)鍵，其本質(zhì)是金屬中自由電子在整個(gè)金屬晶體中自由運(yùn)動(dòng)，從而形成了一種強(qiáng)烈的吸在整個(gè)金屬晶體中自由運(yùn)動(dòng)，從而形成了一種強(qiáng)烈的吸引作用。引作用。 絕大多數(shù)金屬單質(zhì)都采用絕大多數(shù)金屬單質(zhì)都采用A1、A2和和

29、A3型堆積方式；而型堆積方式；而極少數(shù)如：極少數(shù)如：Sn、Ge、Mn等采用等采用A4型或其它特殊結(jié)構(gòu)型或其它特殊結(jié)構(gòu)型式。型式。金屬晶體ABABAB, 配位數(shù)：12. 例： Mg and Zn、TiABCABC, 配為數(shù)配為數(shù) ： 12， 例例: Al, Cu, Ag, Au立方密堆積，面心立方密堆積，面心體心立方體心立方 E.G., FE, NA, K, U簡(jiǎn)單立方（釙，簡(jiǎn)單立方（釙，PO）第四節(jié)、晶體的第四節(jié)、晶體的X X射線衍射射線衍射一、發(fā)展簡(jiǎn)史一、發(fā)展簡(jiǎn)史1912年問世年問世背景：背景：（1）1895年倫琴（德國，W.K.Rontgen）發(fā)現(xiàn)X射線，但是 狹縫衍射失??；（2）當(dāng)時(shí)晶體

30、結(jié)構(gòu)理論已比較完善，阿佛加德羅常數(shù)已經(jīng)測(cè)定；例如例如Cu的密度的密度8.92g.cm-3，可以算得，可以算得其晶胞參數(shù)其晶胞參數(shù)a361pm，最近的原子，最近的原子間距約為間距約為255pm。與。與用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的定的X射線射線 =50250pm相當(dāng)。相當(dāng)。2331002. 692. 8455.63Va 德國科學(xué)家勞埃（德國科學(xué)家勞埃（M.Laue）提出了用晶體作為）提出了用晶體作為天然立體光柵用于天然立體光柵用于X射線衍射的想法，射線衍射的想法， 1912年勞埃年勞埃和 他 的 學(xué) 生和 他 的 學(xué) 生 W. F r i e d r i c h 和和 P. K n i p p

31、 i n g 用用CuSO4.5H2O晶體觀察到了晶體觀察到了X射線衍射圖。射線衍射圖。 這是世界上第一張這是世界上第一張X射線衍射圖，同時(shí)誕生了兩射線衍射圖，同時(shí)誕生了兩門新興學(xué)科：晶體門新興學(xué)科：晶體X光結(jié)構(gòu)分析和光結(jié)構(gòu)分析和X光光譜學(xué)。光光譜學(xué)。獲獲1914年諾年諾貝爾物理學(xué)貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)19131914年，英國科學(xué)家年，英國科學(xué)家W.H.Bragg和和W.L.Bragg確定了確定了X射線晶體結(jié)構(gòu)分析方法并射線晶體結(jié)構(gòu)分析方法并首次測(cè)定了首次測(cè)定了NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。獲的晶體結(jié)構(gòu)。獲1915年諾貝年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。爾物理學(xué)獎(jiǎng)。4050年代年代 代表性的無機(jī)有機(jī)晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定代表性的無機(jī)有機(jī)

32、晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定 50年代年代 測(cè)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測(cè)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)6070年代年代 衍射法和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)衍射法和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化，程序化得到飛速發(fā)展自動(dòng)化，程序化得到飛速發(fā)展90年代以來年代以來 建立多功能晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫建立多功能晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫 二十世紀(jì)二十世紀(jì) 粉末衍射數(shù)據(jù)解析晶體結(jié)構(gòu)粉末衍射數(shù)據(jù)解析晶體結(jié)構(gòu) 二、二、X射線衍射射線衍射 X射線：射線： =110000pm的電磁波；用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的的電磁波；用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的X射線：射線： =50250pm，與晶面間距大致相當(dāng)。，與晶面間距大致相當(dāng)。 光源產(chǎn)生：光源產(chǎn)生：真空波為真空波為10-4Pa的的X射線管內(nèi)，由高速電子射

33、線管內(nèi)，由高速電子沖擊陽極金屬靶產(chǎn)生的。一般為沖擊陽極金屬靶產(chǎn)生的。一般為Cu靶。靶。衍射方向：衍射線偏離入射線的角度。衍射方向：衍射線偏離入射線的角度。 晶體的衍射方向和晶胞的大小和形狀有關(guān)，有兩晶體的衍射方向和晶胞的大小和形狀有關(guān)，有兩個(gè)基本的方程：個(gè)基本的方程：Laue方程和方程和Bragg方程。方程。Laue方程以方程以直線點(diǎn)陣為出發(fā)點(diǎn)，是聯(lián)系點(diǎn)陣單位的直線點(diǎn)陣為出發(fā)點(diǎn)，是聯(lián)系點(diǎn)陣單位的3個(gè)基本矢量個(gè)基本矢量a,b,c以及以及X射線的入射和衍射的單位矢量射線的入射和衍射的單位矢量s0和和s的方的方程。程。 Bragg方程以平面點(diǎn)陣為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)一族晶面間方程以平面點(diǎn)陣為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)一族晶面

34、間距為距為d(hkl)的平面點(diǎn)陣的衍射方向?yàn)椋旱钠矫纥c(diǎn)陣的衍射方向?yàn)椋?d(hkl)sinn=n 式中式中n為整數(shù)，為整數(shù)，為波長，為波長， 為衍射角。上式可為衍射角。上式可改寫為：改寫為： 2dhklsin= 式中式中hkl稱為衍射指標(biāo)，不加括號(hào)表示這稱為衍射指標(biāo)，不加括號(hào)表示這3個(gè)整個(gè)整數(shù)不必互質(zhì)。數(shù)不必互質(zhì)。dhkl為衍射面間距，它等于為衍射面間距，它等于d(hkl)/n。 Laue方程和方程和Bragg方程是等效的。方程是等效的。第五節(jié)、物質(zhì)的其它聚集形態(tài)第五節(jié)、物質(zhì)的其它聚集形態(tài)非晶體、準(zhǔn)晶體、液晶、納米材料、等離子體等一、非晶體一、非晶體非晶態(tài)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有周期性特點(diǎn)，而是雜亂無

35、章地排列，如：玻璃、松香、明膠等等。非晶體不 具有晶體物質(zhì)的共性，某些非晶態(tài)物質(zhì)具有優(yōu)良的性質(zhì)。二、準(zhǔn)晶體二、準(zhǔn)晶體準(zhǔn)晶體準(zhǔn)晶體是1984年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種新的物質(zhì)聚集形態(tài)。一種介于晶體和非晶體之間的固體。準(zhǔn)晶體具有完全有序的結(jié)構(gòu)，然而又不具有晶體所應(yīng)有的平移對(duì)稱性，因而可以具有晶體所不允許的宏觀對(duì)稱性。例如五次對(duì)稱軸等。準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)一方面極大地深化了我們對(duì)晶體學(xué)、衍射一方面極大地深化了我們對(duì)晶體學(xué)、衍射物理和凝聚態(tài)物理地的認(rèn)識(shí)。物理和凝聚態(tài)物理地的認(rèn)識(shí)。另一方面，準(zhǔn)晶體的各種獨(dú)特性質(zhì)使準(zhǔn)晶另一方面，準(zhǔn)晶體的各種獨(dú)特性質(zhì)使準(zhǔn)晶體具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。體具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。三、液晶三、

36、液晶 “液晶”被發(fā)現(xiàn)至今約一百多年，但近二十多年來才獲得了迅速的發(fā)展，這是因?yàn)橐壕Р牧系墓怆娦?yīng)被發(fā)現(xiàn)，因而被廣泛地應(yīng)用在需低電壓和輕薄短小的顯示組件上，因此它一躍成為一熱門的科學(xué)研究及應(yīng)用的主題。目前己被廣泛使用于電子表，電子計(jì)算器和計(jì)算機(jī)顯示屏幕上，液晶逐漸成為顯示工業(yè)上不可或缺的重要材料。 科學(xué)家普遍認(rèn)為，液晶最早是在一八八八年被奧地利科學(xué)家普遍認(rèn)為，液晶最早是在一八八八年被奧地利的植物學(xué)家萊尼茨爾的植物學(xué)家萊尼茨爾(F. Reinitzer)所發(fā)現(xiàn)，其在觀察安息所發(fā)現(xiàn)，其在觀察安息香酸膽固醇香酸膽固醇 ( cholesteryl benzoate ) 的融解行為時(shí)發(fā)現(xiàn)加熱的融解行為時(shí)發(fā)

37、現(xiàn)加熱至一百四十五度時(shí)會(huì)呈白濁狀狀液體，加至一百七十九度至一百四十五度時(shí)會(huì)呈白濁狀狀液體，加至一百七十九度才形成均向性液體。才形成均向性液體。 隔年，德國的物理學(xué)家萊曼隔年，德國的物理學(xué)家萊曼(O.Lehmann)，更以偏光顯，更以偏光顯微鏡發(fā)現(xiàn)此白濁液體具有異方性結(jié)晶所特有的雙折射率微鏡發(fā)現(xiàn)此白濁液體具有異方性結(jié)晶所特有的雙折射率(birefringence)，故命名為液晶。液晶就其形成的原因可分，故命名為液晶。液晶就其形成的原因可分第一：液向性第一：液向性(lyotropic)液晶，即液晶分子在適當(dāng)溶劑中，液晶，即液晶分子在適當(dāng)溶劑中，當(dāng)達(dá)到某一臨界濃度時(shí)而形成液晶狀態(tài)。二為熱向性當(dāng)達(dá)到某

38、一臨界濃度時(shí)而形成液晶狀態(tài)。二為熱向性（thermotropic）液晶，它是由于溫度的變化而呈現(xiàn)出各）液晶，它是由于溫度的變化而呈現(xiàn)出各種不同的液晶狀態(tài)。種不同的液晶狀態(tài)。液晶的顯示應(yīng)用液晶的顯示應(yīng)用 回顧液晶的發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，盡管液晶早在回顧液晶的發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，盡管液晶早在19世世紀(jì)紀(jì)60年代已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，然而在相當(dāng)長一段時(shí)間里，雖年代已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，然而在相當(dāng)長一段時(shí)間里，雖然液晶的許多有價(jià)值的現(xiàn)象早就被揭露，但液晶始終然液晶的許多有價(jià)值的現(xiàn)象早就被揭露，但液晶始終只時(shí)是實(shí)驗(yàn)室中的珍品而已。只有當(dāng)液晶被用于顯示只時(shí)是實(shí)驗(yàn)室中的珍品而已。只有當(dāng)液晶被用于顯示器開始，它的研究才有了前所未有的動(dòng)力。

39、在這最近器開始，它的研究才有了前所未有的動(dòng)力。在這最近的幾十年時(shí)間里液晶顯示器有了長足的進(jìn)步。目前液的幾十年時(shí)間里液晶顯示器有了長足的進(jìn)步。目前液晶顯示器已是整個(gè)顯示領(lǐng)域中的佼佼者，只要稍加留晶顯示器已是整個(gè)顯示領(lǐng)域中的佼佼者，只要稍加留意，不難發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上用液晶顯示器的儀器儀表、計(jì)算意，不難發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上用液晶顯示器的儀器儀表、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)、投影電視機(jī)等不僅品種越器、計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)、投影電視機(jī)等不僅品種越來越多，而且顯示品質(zhì)亦越來越高，價(jià)格越來越便宜來越多，而且顯示品質(zhì)亦越來越高，價(jià)格越來越便宜。 用液晶作顯示裝置有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。用液晶作顯示裝置有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。 第一，液晶本

40、身不發(fā)光，而是利用外部光源來第一，液晶本身不發(fā)光，而是利用外部光源來發(fā)光的。但這并不意味著非用外光源不可。發(fā)光的。但這并不意味著非用外光源不可。 利用太陽發(fā)出的自然光和室內(nèi)的一般照明光都利用太陽發(fā)出的自然光和室內(nèi)的一般照明光都可進(jìn)行顯示。這和電子學(xué)顯示裝置的概念相比，可以說有根本的不同?？蛇M(jìn)行顯示。這和電子學(xué)顯示裝置的概念相比，可以說有根本的不同。作為顯示元件，液晶新的意義恐怕就在這里。作為顯示元件，液晶新的意義恐怕就在這里。 第二，作為顯示元件用的液晶，其厚度可做成幾十微米以下，這對(duì)第二，作為顯示元件用的液晶，其厚度可做成幾十微米以下，這對(duì)顯示裝置來說是很合適的。顯示裝置來說是很合適的。 這

41、表明，液晶具有作薄型電視接收顯示材料的良好性能。而且由于這表明，液晶具有作薄型電視接收顯示材料的良好性能。而且由于它是液態(tài)，原則上其大小是沒有限制的，要多大就可以多大。故期待它它是液態(tài)，原則上其大小是沒有限制的，要多大就可以多大。故期待它作為大屏幕顯示裝置的理由也就在此。作為大屏幕顯示裝置的理由也就在此。 具體來說，在實(shí)際應(yīng)用中，某些向列型液晶，在電場(chǎng)作用下，光的具體來說，在實(shí)際應(yīng)用中，某些向列型液晶，在電場(chǎng)作用下，光的反射率或透射率會(huì)發(fā)生變化，與此相反，膽甾型液反射率或透射率會(huì)發(fā)生變化，與此相反，膽甾型液晶加上電場(chǎng)時(shí)可使光有選擇的反射或透射，故可顯晶加上電場(chǎng)時(shí)可使光有選擇的反射或透射，故可顯

42、示彩色圖象。而且，因?yàn)檫@種液晶顏色隨溫度變化，示彩色圖象。而且，因?yàn)檫@種液晶顏色隨溫度變化，所以也用來顯示熱分布圖。所以也用來顯示熱分布圖。液晶用于探測(cè)器液晶用于探測(cè)器 液晶可用于三種探測(cè)器，最理想的形式是有序態(tài)和能量的液晶可用于三種探測(cè)器，最理想的形式是有序態(tài)和能量的直接互作用。在此情況下，直接互作用。在此情況下，1014瓦瓦/厘米厘米2的功率密度就足夠了。的功率密度就足夠了。目前，僅能利用液晶與電場(chǎng)和磁場(chǎng)互作用的靈敏度。實(shí)驗(yàn)觀察目前，僅能利用液晶與電場(chǎng)和磁場(chǎng)互作用的靈敏度。實(shí)驗(yàn)觀察到，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的微小振動(dòng)能在向列型液晶內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)性能的顯到，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的微小振動(dòng)能在向列型液晶內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)性能的顯著

43、變化。著變化。 然而沒有尋找到相干耦合的方法。問題在于向列型液晶不然而沒有尋找到相干耦合的方法。問題在于向列型液晶不隨壓縮而改變?nèi)∠?。因其不能承受切?yīng)力，所以在此意義上說，隨壓縮而改變?nèi)∠?。因其不能承受切?yīng)力，所以在此意義上說，它是一種真正的液體，影響液晶的機(jī)械振動(dòng)類型與改變光軸方它是一種真正的液體，影響液晶的機(jī)械振動(dòng)類型與改變光軸方向的定向波有關(guān)。向的定向波有關(guān)。 拿膽甾相來說明。在膽甾相中，對(duì)為數(shù)有限的材料加上電拿膽甾相來說明。在膽甾相中，對(duì)為數(shù)有限的材料加上電場(chǎng)會(huì)引起接近于理論最大值的移動(dòng)。特別如膽甾烯基對(duì)氰場(chǎng)會(huì)引起接近于理論最大值的移動(dòng)。特別如膽甾烯基對(duì)氰基苯甲酸酯基苯甲酸酯10微米的

44、試樣上加以微米的試樣上加以100伏時(shí)，將移動(dòng)伏時(shí)，將移動(dòng)1000埃。埃。 因?yàn)檫@種材料的電阻率大約是因?yàn)檫@種材料的電阻率大約是1018歐姆歐姆.厘米，全部能量是厘米，全部能量是來自位移電流。因而對(duì)材料加電場(chǎng)的電子束就能產(chǎn)生來自位移電流。因而對(duì)材料加電場(chǎng)的電子束就能產(chǎn)生20線對(duì)線對(duì)/毫米的分解力。毫米的分解力。應(yīng)用液晶的探測(cè)器的第二種形式是基于其對(duì)溫度（輻應(yīng)用液晶的探測(cè)器的第二種形式是基于其對(duì)溫度（輻射熱檢測(cè)）的反應(yīng)。由于許多膽甾相材料的靈敏度高，射熱檢測(cè)）的反應(yīng)。由于許多膽甾相材料的靈敏度高，可以獲得優(yōu)良的寬帶檢測(cè)器?？梢垣@得優(yōu)良的寬帶檢測(cè)器。探測(cè)器的第三種形式是基于液晶作為其他檢測(cè)器的輸探測(cè)

45、器的第三種形式是基于液晶作為其他檢測(cè)器的輸出。目前最簡(jiǎn)單的形式是用液晶來顯示光電導(dǎo)硒的電出。目前最簡(jiǎn)單的形式是用液晶來顯示光電導(dǎo)硒的電位變化。位變化。這項(xiàng)技術(shù)的另一使用例子是：用作由于光輸入而引起這項(xiàng)技術(shù)的另一使用例子是：用作由于光輸入而引起的電阻發(fā)熱的熱顯示。最簡(jiǎn)單的是將液晶直接涂在硫的電阻發(fā)熱的熱顯示。最簡(jiǎn)單的是將液晶直接涂在硫化鎘上，并加上一定的電壓。硫化鎘受光照，電阻降化鎘上，并加上一定的電壓。硫化鎘受光照，電阻降低、增加發(fā)熱而改變膽甾型液晶的反射。使用膽甾型低、增加發(fā)熱而改變膽甾型液晶的反射。使用膽甾型液晶的交流加熱還可做聲能密度的顯示。液晶的交流加熱還可做聲能密度的顯示。四、等離子

46、體四、等離子體(1) (1) 什么是等離子體？什么是等離子體？ 等離子體實(shí)際上是一個(gè)物理概念。物質(zhì)有固體、液體和氣體三態(tài)，而等離子體是電離的氣體，由大量自由電子和離子以及中性粒子組成，是物質(zhì)的一種特殊的聚集態(tài)。因此，等離子體又被稱為物質(zhì)的第四態(tài)或等離子態(tài)。就電氣技術(shù)而言，它指的是一種擁有離子、電子和核心粒子的不帶電的離子化物質(zhì)，包括有帶電粒子：電子、正離子、負(fù)離子和不帶電的粒子：氣體原子、分子、受激原子、亞穩(wěn)原子等。 等離子體發(fā)光的基本原理為：等離子體發(fā)光的基本原理為：氣體的電子得到足夠大的能量后即被電離，這種電氣體的電子得到足夠大的能量后即被電離，這種電子具有較大的動(dòng)能，以較高的速度在氣體中

47、運(yùn)動(dòng)。子具有較大的動(dòng)能，以較高的速度在氣體中運(yùn)動(dòng)。電子在運(yùn)動(dòng)過程中與其他粒子會(huì)產(chǎn)生碰撞，使更多電子在運(yùn)動(dòng)過程中與其他粒子會(huì)產(chǎn)生碰撞，使更多的中性粒子電離的中性粒子電離; ;同時(shí)，帶相反電荷的兩種離子結(jié)合同時(shí)，帶相反電荷的兩種離子結(jié)合形成中性原子即復(fù)合現(xiàn)象。在復(fù)合過程中，電子將形成中性原子即復(fù)合現(xiàn)象。在復(fù)合過程中，電子將能量以光的形式放出來，即產(chǎn)生發(fā)光。能量以光的形式放出來，即產(chǎn)生發(fā)光。 等離子顯示發(fā)光原理圖等離子顯示發(fā)光原理圖 1-玻璃，玻璃，2-透明電極，透明電極，3-可見光源，可見光源，4-絕緣體絕緣體等離子體發(fā)光材料除了可以作為彩色壁掛電視，信息處理等離子體發(fā)光材料除了可以作為彩色壁掛電

48、視，信息處理終端裝置的顯示板等顯示設(shè)備外，由于等離子發(fā)光具有高終端裝置的顯示板等顯示設(shè)備外，由于等離子發(fā)光具有高亮度、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)光材料還可用于照明，如氖燈、亮度、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)光材料還可用于照明，如氖燈、氙燈等，所以是一類有巨大市場(chǎng)前景的發(fā)光材料。氙燈等，所以是一類有巨大市場(chǎng)前景的發(fā)光材料。 五、納米材料五、納米材料 納米材料是以維數(shù)尺寸定義的材料，要求顆?；虺叽缰辽僭谝痪S尺度上小于100nm。它介于宏觀與微觀之間的介觀物質(zhì)。 20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)。 納米材料由于尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)等而產(chǎn)生許多新奇特性，由此引起的材料光、電、磁等性質(zhì)的變化，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)藥、軍事、環(huán)

49、境保護(hù)和日常生活中去。練習(xí)題一練習(xí)題一 題目：研究離子晶體，常考察以一個(gè)離子為中心時(shí)，其題目：研究離子晶體，常考察以一個(gè)離子為中心時(shí)，其周圍不同距離的離子對(duì)它的吸引或排斥的靜電作用力。周圍不同距離的離子對(duì)它的吸引或排斥的靜電作用力。設(shè)氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離設(shè)氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為為d，以鈉離子為中心，則：，以鈉離子為中心，則： 1第二層離子有第二層離子有 12 個(gè)，離中心離子的距離為個(gè)，離中心離子的距離為，它們是它們是 鈉鈉 離子。離子。d2 2已知在晶體中已知在晶體中Na+離子的半徑為離子的半徑為116pm，CI-離子的半徑為離子的半徑為16

50、7pm，它們?cè)诰w中是緊密接，它們?cè)诰w中是緊密接觸的。求離子占據(jù)整個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。觸的。求離子占據(jù)整個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。33納米材料的表面原子占總原于數(shù)的比例極大，納米材料的表面原子占總原于數(shù)的比例極大，這是它的許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某氯化鈉這是它的許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數(shù)的百分比。子數(shù)的百分比。44假設(shè)某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯假設(shè)某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞邊長的化鈉晶胞邊長的1010倍，試

51、估算表面原子占總原倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比。子數(shù)的百分比。解答解答1 12， ，鈉離子鈉離子2 V晶胞=2(116pm+167pm)3=181 106pm3 V離子=4 (4/3)(116pm)3+ 4 (4/3)(167pm)3 =104106 pm3 V離子/ V晶胞=57.5%d23 26/27=96%4 10倍晶胞的納米顆粒的離子總數(shù)倍晶胞的納米顆粒的離子總數(shù):213=9261 9倍晶胞的納米顆粒的離子總數(shù)倍晶胞的納米顆粒的離子總數(shù):193=6859 10倍晶胞的納米顆粒的表面離子數(shù)倍晶胞的納米顆粒的表面離子數(shù): 6959-9261=2402 表面原子數(shù)所占比例：表面原子數(shù)

52、所占比例：2402/9261=26%練習(xí)題二練習(xí)題二（魯教版（魯教版p96 ,10）NiO晶體的結(jié)構(gòu)型式與晶體的結(jié)構(gòu)型式與NaCl晶體的結(jié)構(gòu)型式完全相同，晶體的結(jié)構(gòu)型式完全相同，Ni2與最鄰近的與最鄰近的O2的核間距為的核間距為a 10-10m。試計(jì)算。試計(jì)算NiO晶體的晶體的密度。（已知密度。（已知NiO的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為74.7g.mol-1）本題涉及了本題涉及了化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中晶體結(jié)構(gòu)中晶體結(jié)構(gòu)的如下內(nèi)容：的如下內(nèi)容：晶胞、晶胞類型、晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算、晶胞、晶胞類型、晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算、配位數(shù)、堆積方式、密度計(jì)算。配位數(shù)、堆積方式、密度計(jì)算。通過這個(gè)題目可以建立晶體結(jié)構(gòu)

53、的晶胞結(jié)通過這個(gè)題目可以建立晶體結(jié)構(gòu)的晶胞結(jié)構(gòu)與晶體堆積方式之間的關(guān)系，深刻理解構(gòu)與晶體堆積方式之間的關(guān)系，深刻理解晶胞結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)核有關(guān)計(jì)算問題。晶胞結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)核有關(guān)計(jì)算問題。練習(xí)題三練習(xí)題三 實(shí)驗(yàn)表明，乙烯在很低的溫度下能凝結(jié)成分子晶體，經(jīng)X-射線分析鑒定，其晶體結(jié)構(gòu)屬于正交晶系，晶胞參數(shù)為：a = 4.87，b = 6.46 ，c = 4.15 ，晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示。（1）晶體的理論密度是 gcm-3；（2）設(shè)C原子形成的雙鍵中心對(duì)稱地通過原點(diǎn)，離原點(diǎn)最近的C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.11, 0.06, 0.00），試計(jì)C=C共價(jià)鍵長是 。 答案：（1）0.71 gcm-3 （2）1.32 練

54、習(xí)題四練習(xí)題四 19991999年美國年美國科學(xué)科學(xué)雜志報(bào)道：在雜志報(bào)道：在40GPa40GPa高壓下，高壓下，用激光器加熱到用激光器加熱到1800K1800K，人們成功制得了原子晶體，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷正確的是干冰，下列推斷正確的是 A 原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，有很大的硬度B 原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料C 原子晶體干冰硬度大，可用作耐磨材料D 每摩爾原子晶體干冰中含2mol CO鍵練習(xí)題五練習(xí)題五已知下列晶體的熔點(diǎn)：已知下列晶體的熔點(diǎn)：NaCl801 AlF31291 AlCl3190 BCl3107 Al2O32045 CO256.6 SiO21723 據(jù)此判斷下?lián)伺袛嘞铝姓f法錯(cuò)誤的是列說法錯(cuò)誤的是A 元素和鋁組成的晶體中有的是離子晶體元素和鋁組成的晶體中有的是離子晶體B 以一給出的物質(zhì)中只有以一給出的物質(zhì)中只有BCl3和和CO2是分子晶體是分子晶體C 同族元素的氧化物可以形成不同類型的晶體同族元素的氧化物可以形成不同類型的晶體D 不同族元素的氧化物可以形成相同類型的晶體不同族元素的氧化物可以形成相同類型的晶體