固体

这是一篇关于固体的思维导图，主要内容包括：分类，晶格理论，金属键理论，离子键理论，分子键作用力及分子晶体，原子晶体和过渡晶体。

固体

• 分类
• 晶格理论
• 金属键理论
• 离子键理论
  • 离子的特征
    • 离子电荷
      • 离子的形式电荷，简单离子的核电荷与其核外电子的负电荷代数和
    • 离子构型
      • 基态离子的电子层构型
        • 阴离子多为稀有气体构型（外层电子数为8）
        • 阳离子
          • 离子电荷和离子半径相同的条件下，阳离子正电荷的强弱：8e-<(9~17)e-<18e-或(18+2)e-
    • 离子半径
      • 假定离子晶体中阴阳离子是相互接触的球体，两原子核间的距离即为阴阳离子半径之和
  • 离子键
    • 形成
      • 当正、负离子逐渐靠近，彼此之间存在静电引力。靠近过程体系能量先减小后增加，当二者的距离达到平衡值 R0时，体系能量最低（E0）。此时正、负离子各自在平衡位置上振动，形成离子键。
    • 特征
      • 本质：静电引力
      • 根据库仑定律，离子电荷越高、离子间平衡距离越小，离子间作用力越大，离子键越强
      • 没有方向性和饱和性
      • 形成离子键时，两元素电负性差值要足够大，电负性差值越大，原子间电子转移越容易发生，形成的离子键离子性越强（但离子键仍不是纯粹的静电作用，仍有部分原子轨道重叠）
    • 强度
      • 晶格能
        • 标准状态下，破坏1mol离子晶体使之成为自由的气态正负离子所需要的能量（U)
        • 影响因素
          • 同类型离子晶体电荷越高，半径越小，晶格能越大
            • 熔沸点越高、硬度越大、热膨胀系数越小、稳定性越高
  • 离子晶体结构
    • AB型离子晶体三种结构
      • NaCl型
        • 立方晶系面心立方晶格，Cl-按面心立方堆积，Na+处在八面体空隙中
        • KCl，LiF，NaBr，CaS等
      • CsCl型
        • 立方晶系简单立方晶格，Cl-简单立方堆积，Cs+堆积在立方体空隙中
        • CsBr，TiCl，NH4Cl，NH4I,CsI等
      • 立方ZnS型（闪锌矿）
        • ZnS还有六方晶型（纤锌矿）
        • 立方晶型，S-按面心立方堆积，半数S-堆积形成的四面体空隙被Zn+占据
        • BeO，ZnSe，BN，CuCl，ZnO等
    • 离子半径比与配位数
      • 只能用来推测
      • 离子接近程度与阴阳离子半径比密切相关，一般阴离子半径大于阳离子半径，所以是阴离子密堆积，阳离子填充在阴离子构成的多面体空隙中
      • 关系
        • r+/r-<0.414时，阴离子仍相互接触，但阳离子却与之不能接触，阳离子配位数变小到4，采取ZnS型
        • 处在0.414~0.732中间时，配位数为6，属于NaCl型
        • r+/r->0.732时，阳离子周围可能容纳更多阴离子与之相互接触，配位数可增加至8，采取CsCl型能量最低
  • 离子极化
    • 离子极化作用和变形性
      • 球形离子中，由电子云所构成的负电荷中心与原子核正电荷中心重合，当阴阳离子靠近时，阳离子吸引阴离子的核外电子而排斥其原子核，阴离子反之，导致离子本身的正负电荷中心不再重合
      • 在外加电场或异号离子作用下，离子正负电荷中心不再重合，产生诱导偶极
        • 一种离子使异号离子极化而变形的作用，称为离子的极化作用
        • 被异号离子极化而发生电子云变形的性能，称为该离子的变形性（可极化性）
        • 任何离子都有二重性：极化作用和变形性
      • 影响因素
        • 极化作用
          • 大小用离子势表示，Φ=离子所带电荷/离子半径
          • 正离子极化作用大于负离子
          • 电荷越高，极化作用越强
          • 半径越小，极化作用越强
          • 半径和电荷都相近时，最外层电子构型影响：2e、18e、（18+2）e>（9~17）e>8e
            • 外层电子对核的屏蔽较小，有效电荷高
          • 复杂离子极化作用较小
        • 变形性
          • 电荷相同，半径越大，变形性越大
            • 电子在外层受到屏蔽效应影响较大，离核远，受束缚小，较为弥散，在外场作用下易被极化变形
          • 半径相近，负电荷越多，变形性越大
          • 半径、电荷相近时，最外层电子构型影响18e、（18+2）e、（9~17）e>8e
          • 复杂阴离子变形性较小
      • 反极化作用
        • 常见于含氧酸和含氧酸盐中，反极化作用使含氧酸和酸根中氧原子与中心原子共价键被削弱，因此当阳离子反极化能力很强时，含氧酸盐的热稳定性一般较差；酸性环境下，含氧酸氧化性增强（H+极化作用较强，反极化作用强，使中心原子-O键易断
      • 离子极化对物质性质的影响
        • 使共价键成分增加
          • 使r+/r-变小，晶体向低配位数构型转变
          • 影响溶解度（极化作用越强，溶解度越低）
          • 影响熔沸点（极化作用越强，溶解度越低）
        • 影响化合物颜色，极化作用越大，化合物颜色越深
        • 影响含氧酸盐稳定性：极化作用越强，金属离子越易从含氧酸根中夺取O2-形成氧化物，含氧酸盐则越不稳定
• 分子键作用力及分子晶体
• 原子晶体和过渡晶体