高中化学竞赛经典讲义(6)

2s二二Li二二二二二二AO2s二二

导带：在上例中，Li的2s原子轨道组成的能带未被电子填满，称为导带。

满带：Li原子1s轨道填满电子，当它们形成1s能带时，能带中填满电子，称为满带。 空带：Li原子2p轨道上没有电子，因此金属晶体的2p能带为全空，称为空带。

禁带：Li原子的1s和2s轨道的能级差很大，因此晶体中的1s能带和2s能带之间存在较大间隔，该间

隔称为禁带。

叠带：Li原子的2s和2p轨道的能级差不大，晶体中的2s能带和2p能带发生部分重叠，重叠部分称为

叠带。叠带也有满带、导带、空带之分。

价带：填有价电子的能带。

2p空带叠带2s导带禁带1s满带Li原子金属晶体

金属晶体结构的能带模型：金属晶体是由大量金属原子组成的，由N个分子组成的金属晶体可看成是一个“大分子”。N个金属原子组成金属后，N个原子中的每一种原子轨道相互组合发展成相应的N个分子轨道，这N个分子轨道就形成一个能带。

4. 金属键的本质和金属的一般性质 ① 金属晶体中原子的结合力－金属键

当金属原子形成晶体对，电子(尤其是价电子)由原子能级进入晶体能级(能带)形成高度离域化的N中心键，使体系能量降低，形成一种强烈的吸引作用。金属键没有饱和性和方向性。 ② 金属的一般性质

一般具有良好的导电性和导热性，不透明有光泽,具有良好的延展性和可塑性。

§5-4 离子晶体和离子键

1. 不等径圆球密堆积

正.负离子的电子云具有球对称性，离子晶体可看作是不等径圆球的密堆积，在空间允许的情况下，正离子尽量多的与负离子接触，负离子同样尽量多的与正离子接触，以使体系的能量尽可能降低。在这种堆积方式中，一般是大球(通常为负离子)按一定方式推积，小球(通常为正离子)填充在大球堆积形成的空隙中。

2. 几种典型的离子晶体结构

以下为几种典型的离子晶体，其它常见的离子晶体结构有的和这些典型结构相同，有的这是这些典型结构的变形。 ① NaCl型

Cl-Na+二二二二二二

NaCl晶体的结构基元由1个NaCl组成。从中可抽出立方面心的点阵。

在NaCl晶胞(Na+和Cl-可互相替换)中，含有4个NaCl，即4个结构基元。从点阵结构也可看出，一个正当单位含有4个点阵点。

晶胞中各离子的分数坐标分别为：

Cl-(或Na+)：(0,0,0)；(1/2,1/2,0)；(1/2,0,1/2)；(0,1/2,1/2)。 Na+(或Cl-)：(1/2,1/2,1/2)；(1/2,0,0)；(0,1/2,0)；(0,0,1/2)。

每个离子周围有6个异号离子，配位数为6:6。 ② CsCl型

Cl-Cs+二二二二二二

CsCl晶体的结构基元由1个CsCl组成。从中可抽出简单立方的点阵。(注意，不要误认为是体心立方) CsCl晶胞中含有1个CsCl，即1个结构基元。 晶胞中各离子的分数坐标分别为：

Cl-(或Cs+)：(0,0,0) Cs+(或Cl-)：(1/2,1/2,1/2)

配位数为8:8。 ③ 立方ZnS型

S2-Zn2+二二二二二二

立方ZnS晶体的结构基元由1个ZnS组成。从中可抽出立方面心的点阵。正负离子的结合方式与金刚石中C原子类似。

晶胞中含有4个ZnS，即4个结构基元。 晶胞中各离子的分数坐标分别为：

Zn2+ (或S2-)：(0,0,0)；(0,1/2,1/2)；(1/2,0,1/2)；(1/2,1/2,0)

S2- (或Zn2+)：(1/4,1/4,1/4)；(1/4,3/4,3/4)；(3/4,1/4,3/4)；(3/4,3/4,1/4)

配位数为4:4。 ④ 六方ZnS型

S2-Zn2+晶胞点阵型式

结构基元由2个ZnS组成。从中可抽出简单六方的点阵。 晶胞中含有2个ZnS，即1个结构基元。 晶胞中各离子的分数坐标分别为：

S2- (或Zn2+)：(0,0,0)；(2/3,1/3,1/2) Zn2+ (或S2-)：(0,0,5/8)；(2/3,1/3,1/8)

配位数为4:4。 ⑤ CaF2型

F-Ca2+二二二二二二

结构基元由1个CaF2组成。从中可抽出立方面心的点阵。 晶胞中含有4个CaF2，即4个结构基元。 晶胞中各离子的分数坐标分别为：

Ca2+ (或F-)：(0,0,0)；(0,1/2,1/2)；(1/2,0,1/2)；(1/2,1/2,0)

F- (或Ca2+)：(1/4,1/4,1/4)；(3/4,1/4,1/4)；(1/4,3/4,1/4)；(1/4,1/4,3/4)；(1/4,3/4,3/4)；(3/4,1/4,3/4)；

(3/4,3/4,1/4)；(3/4,3/4,3/4)

配位数为8:4。 ⑥ 金红石(TiO2-)型

Ti2+O2-二二二二二二

结构基元由2个TiO2组成。从中可抽出简单四方的点阵。 晶胞中含有2个TiO2，即1个结构基元。 晶胞中各离子的分数坐标分别为：

Ti4+ (或O2-)：(0,0,0)；(1/2,1/2,1/2)

O2- (或Ti4+)：(0.31,0.31,0)；(0.69,0.69,0)；(0.81,0.19,0.5)；(0.19,0.81,0.5)

配位数为6:3。

3. 离子半径

离子半径是指正负离子在晶体中的接触半径，即，以相邻正负离子中心之间的距离作为正负离子半径之和。

正负离子之间的距离与晶体的结构有关。推算离子半径时，通常材料NaCl型的离子晶体作为标准。 在NaCl型离子晶体中，正负离子的接触有三种情况(从一个晶面看)

－++－+－++－+－+－+－－－－－+－+－+－+－(c)正负离子之间接触但负离子之间不能接触(a)负离子之间接触，正离子之间不完全接触(b)正负离子之间正好都能接触

离子晶体中一般是负离子形成密堆积,正离子填充在负离子形成的空隙中，负离子不同的堆积方式形成不同的空隙，正负离子半径比不同可产生不同的接触情况，为了使体系能量尽量降低，要求正负离子尽量接触，所以正负离子半径比就决定了正离子填充什么样的空隙，也就决定了离子晶体的结构。 ① 立方体空隙

负离子按立方体形式堆积，形成立方体空隙。

中心为立方体空隙

正离子填充在立方体空隙中，这时正负离子配位数都是8。

若正负离子正好接触，立方体的体对角线3?2r??2r??2r?，得到

r?r?r?r?r?r?r?r??0.732

若?0.732，正负离子都接触，最密堆积方式

若?0.732，正离子把负离子撑开，负负离子不接触，但正负离子接触，也能稳定存在

若?0.732，负离子接触，但正负离子不接触,不稳定。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库高中化学竞赛经典讲义(6)在线全文阅读。