大学化学-固体结构

大学化学十一章固体结构思维导图，包含晶体、金属晶体和金属键、离子晶体和离子键、原子晶体和分子晶体等。

固体结构

• 晶格理论
  • 晶胞两大要素
    • 形状大小
    • 内容
  • 晶系
• 晶体
  • 概念
    • 由粒子（原子或分子或离子）在空间按一定 规律、周期，重复地排列所构成的固体物质
  • 特征
    • 均匀性
      • 部分宏观性质相同
    • 各向异性
      • 不同方向不同物理性质
    • 自发地形成多面体外形，有特定对称性
    • 有确定的熔点，使X射线产生衍射
  • 基本类型
    • 金属晶体，离子晶体，分子晶体，原子晶体
• 金属晶体和金属键
  • 金属晶体
    • 熔沸点高或低，硬度大或小，熔融导电性好
  • 金属键
    • 金属正离子和自由电子之间的相互吸引力
    • 没有方向性和饱和性
• 离子晶体和离子键
  • 离子晶体
    • 类型
      • NaCl型
        • 配位比6：6
      • CsCl型
        • 配位比8：8
      • ZnS型
        • 配位比4：4
    • 特点
      • 熔沸点较高，熔融状态导电
  • 离子键
    • 没有方向性和饱和性
    • 正负离子之间通过静电作用结合在一起
  • 晶格能（U）
    • 概念
      • 将1mol离子晶体的正负离子完全 气化而远离所需要吸收的能量
    • 影响因素
      • 晶体构型相同化合物，离子电荷越多，核间距越短，晶格能越大 8电子构型＞非8电子构型
    • 说明
      • 晶格能越大，熔点越高，硬度越大
      • 判断典型离子晶体熔点高低，用晶格能 判断典型共价性物质，用分子间力
  • 离子极化
    • 离子的极化力和变形性
      • 离子的极化力
        • 概念
          • 某种离子使异号电荷离子极化（变形）的能力
        • 影响因素
          • 对阳离子，电荷越多，半径越小，极化力大 对阴离子，电荷越多，半径越大，极化力小
          • 离子电荷相同，半径相近时， 8电子构型＜9~17电子构型<2，18和18+2电子构型
            • 9~17电子构型有锰离子，亚铁离子，铁离子 2电子构型有锂离子，铍离子 18电子构型有铜离子，镉离子 18+2电子构型有铅离子，铋离子
      • 离子的变形性 （极化率）
        • 概念
          • 在外电场的作用下，离子外层电子云与核发生相对位移
        • 影响因素
          • 对正离子，电荷越大，变形性（极化率）小 对负离子，电荷越大，变形性（极化率）大
          • 电子构型相同时，负离子>正离子。半径相近，电荷相等时 非稀有气体构型（18，18+2，9~17电子构型）的正离子>稀有气体构型（8电子构型）离子
      • 离子的附加极化作用
        • 说明
          • 一般来说，负离子半径较大以极化率为主，正离子半径较小以极化力为主（有例外） 正离子为18或18+2电子构型时，极化力和变形性都比较显著，可以加大离子间引力
          • 总极化作用＝原来极化作用+附加极化作用
        • 举例
          • AgI晶体，正负离子都发生显著的极化现象，产生加强的极化作用（附加极化作用）
    • 对晶体结构和性质的影响
      • 对键型
        • 相互极化增强→正负离子电子云相互重叠→键长缩短，键极性减弱→键的性质从离子键向共价键过渡
        • 离子相互极化程度越大，键的共价成分越多
      • 对晶体结构
        • 相互极化增强→正负离子电子云重叠→键长缩短→向配位数小的晶体结构转变
      • 对化合物性质
        • 极化作用增强，使熔沸点降低，溶解度降低，化合物颜色改变
          • 颜色改变，K₂CrO₄黄色，但Ag₂CrO₄红棕色。AgI棕黄色。Ag₂S黑色
• 原子晶体和分子晶体
  • 共价型原子晶体和混合键型晶体
    • 共价型原子晶体
      • 概念
        • 所有原子都以共价键相结合形成的晶体
      • 特点
        • 较大硬度与较高熔点，导电性导热性较差
      • 举例
        • 金刚石，sp³杂化，四面体形，每个C的配位数为4
        • SiO₂，空间网状结构，SiO₂晶体中不存在SiO₂分子，Si：O＝2：1
        • Si，Ge，Sn单质，SiC
    • 混合键型晶体
      • 说明
        • 晶体中粒子间作用力不止一种
      • 类型
        • 层状结构
          • 举例
            • CaI₂，CdI₂，MgI₂，Ca（OH）₂
            • 石墨，良好导电性、导热性，金属光泽，润滑剂
        • 链状结构
          • 举例
            • 天然硅酸盐（基本单位和结构：1个Si原子和4个O原子组成的硅酸盐正四面体） 由于硅酸盐正四面体的连接排列方式不同形成不同的硅酸盐物质
  • 分子型晶体
    • 分子型
      • 概念
        • 单原子分子或共价分子由范德华力凝聚成的晶体
      • 特点
        • 范德华力没有方向性与饱和性，一般分子晶体尽可能采用密堆积 范德华力较弱，分子晶体硬度小，熔点低，熔融状态不导电，延展性差
    • 氢键型