晶体结构

金属晶体：紧密堆积结构、能带理论、金属键；离子晶体：离子极化：特点：阳离子部分夺回失去的电子，两核间电子云密度变大。

晶体结构

• 分子晶体
  • 特点
    • 分子间以分子间作用力（范德华力+氢键）结合
    • 低温晶体，高温气体
  • 极性
    • 键极性
    • 分子极性
      • 偶极矩
        • 计算公式
      • 偶极
        • 固有偶极：极性分子正负电荷重心不重合
        • 诱导偶极：受极性分子的电场下产生的偶极矩
        • 瞬间偶极
          • 原子核和电子的不断运动形成的瞬间偶极矩
          • 变形性大，瞬间偶极大
  • 范德华力
    • 范德华力的来源
      • 取向力：极-极，固有偶极之间的静电力，与温度成反比
      • 诱导力：极-all，固有偶极与引发的诱导偶极之间的静电力
      • 色散力：all-all，瞬间偶极之间的作用力，与变形性成正比
      • 一般：色散力>取向力>诱导力 高极性分子：取向力>色散力>诱导力
    • 特点：近程力，无方向性，无饱和性，适用于分子和离子
    • 沸点：极性>非极性
  • 次级键
    • 键长介于化学键与范德华力之间
    • 氢键
      • 方向性：三个原子共线
      • 饱和性：一个氢只能与一个原子成氢键，但一个原子可以形成多个氢键
      • 强度
        • 原子电负性越大，氢键越强
        • 原子半径较小，易形成氢键
      • 影响
        • 分子间氢键：熔沸点升高
        • 分子内氢键：熔沸点低于分子内氢键，且易挥发
• 离子晶体
  • 特点
    • 晶格能大，熔沸点高，硬度大
    • 无延展性：冲击时，层间错位，离子键失效
    • 常见类型
      • CsCl型：8配位，简单立方
      • NaCl型：6配位，面心立方
      • ZnS型：4配位，面心立方
      • 配位数
        • 正与负离子半径比越大，配位数越大
        • 还要考虑离子性
  • 离子键
    • 本质：静电作用力
      • 阴阳离子间吸引
      • 核-核，电-电排斥
    • 无饱和性
      • 一个离子吸引固定个数的异电荷离子（配位数）
    • 无方向性
      • 各个方向吸引力相同
    • 仍有部分共价键性质（非纯粹静电作用，含部分轨道重叠）
      • 差值为1.7时，离子性=共价性=50%
    • 键能：1mol气态分子解离成气态原子
  • 晶格能
    • 定义：标况下，1mol晶体解离成气态原子时吸收的能量
    • 推倒方式：Born-Haber循环
    • 计算公式
    • 影响因素
      • 离子电荷数
        • 电荷数大，晶格能大
      • 离子半径
        • 同离子，配位数大，半径大
        • 同元素，高价阳离子<低价阳离子<原子<阴离子
        • 同主族，n大，半径大
        • 同周期，正电荷越少，负电荷越多，半径越大
      • 离子电子构型
      • 晶格类型
    • 作用
      • 水中溶解度：低价一般易溶
      • 导电性：熔融时离子易迁移，晶态离子被束缚
  • 离子极化
    • 分类
      • 离子极化
        • 定义：使相邻阴离子产生诱导偶极
        • 特点：阳离子部分夺回失去的电子，两核间电子云密度变大
        • 结果：离子晶体向分子晶体转化
        • 大小：可施加电场强度
          • 正电荷数多，极化强
          • 半径小，极化强
          • 不同电子构型：价层电子多，极化强
      • 变形性
        • 定义：被相反电荷离子极化，使电子云变形
        • 大小
          • 半径大，变形性大
          • 负电荷多，正电荷少，变形性大
          • 不同电子构型：价层电子多，变形性大
          • 复杂阴离子：一般不易变形；中心氧化数越高，变形性小
      • 相互极化（过渡金属）
        • 定义：变形的阳离子，加强了对阴离子的极化能力
        • 阴阳离子电子云变形，更重叠，间距缩短，更共价
        • 大小
          • d电子越多，相互极化大
          • 电子层数多，相互极化多大
      • 相互极化（过渡金属）
        • 定义：变形的阳离子，加强了对阴离子的极化能力
        • 大小
          • d电子越多，相互极化大
          • 电子层数多，相互极化多大
      • 反极化
        • 定义：外界阳离子减弱了酸根中心阳离子的极化
        • 大小
          • 酸根中心阳离子氧化数高，抗反极化强
          • 外界阳离子参照离子极化
          • H+反极化能力最强
        • 应用：氢离子反极化，使酸根中共价键减弱
          • 稳定性：酸式盐<正盐
          • 稳定性：含氧酸<低价含氧酸盐<高价含氧酸盐
          • 氧化性：酸>盐
    • 作用
      • 改变分子构型
        • 极化大，配位数小（Cu，Ag）
      • 物理性质
        • 极化大，电子迁移容易，显色（d0和d10）
        • 极化大，共价强，熔沸点低，溶解度低
      • 稳定性
        • 相互极化越大，易分解，分解温度越低
        • 加热时，电子云运动加剧，易偏向阳离子
• 金属晶体
  • 金属键
    • 金属晶体中存在：金属原子，金属离子，自由电子
    • 紧密堆积
      • 原子轨道最大重叠，形成金属键
      • 受力滑动时，金属键不被破坏，延展性好
    • 无方向性，无饱和性
    • 自由电子将金属阳离子吸引在一起
    • 自由电子易导电，易导热
  • 能带理论
    • 基于分子轨道
    • 能带分类
      • 满带：充满电子的能级
      • 导带：电子半充满或无电子的能级
      • 禁带：满带顶端到导带底端的间隔
    • 导电
      • 原因：电子跃迁到高能级导带，产生电流
      • 分类
        • 导体
          • Li，Na：价层电子能带半满
          • Be，Mg：满带与空带重叠，价电子可跃迁
        • 半导体：禁带较小
        • 绝缘体：禁带较宽
  • 紧密堆积结构
    • 六方最密堆积ABA，配位数12，74.05%
    • 立方最密堆积ABC，配位数12，74.05%
    • 体心立方密堆积，配位数8，68%（非最密堆积）
• 其他晶体
  • 原子晶体
    • 共价键链接，整体是一个大分子，无分子量
    • 配位数低（共价键存在方向性，饱和性）
    • 一般不导电，难导热，不溶解
    • 碳，碳化硅半导体
  • 混合晶体
    • 定义：共价键+其他结合方式
    • 链状结构
      • 石棉，存在链状多硅酸根阴离子，链与链间靠阳离子吸引
    • 层状结构
      • 石墨