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中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构第二章 晶体结构第二章 晶体结构2.1 晶体化学基本原理2.2 无机非金属单质晶体结构（课后自学）2.3 无机化合物晶体结构2.4 硅酸盐晶体结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构2.2 非金属单质晶体结构 同种元素组成的晶体称为单质晶体。 一、惰性气体元素的晶体低温下形成晶体A1（面心立方）型或A3（六方密堆）型结构；原子外层为满电子构型，原子之间不形成化学键，低温时靠微弱无方向性范德华力直接凝聚成最紧密堆积A1或A3型分子晶体。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构二、其它非金属单质的晶体结构 —休谟-偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则 若某非金属元素原子能以单键与其它原子共价结合形成单质晶体，则每个原子周围共价单键数目为8减去元素所在周期表的族数（n），即共价单键数目为8－n，亦称为 88－－n n 规则规则。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构第VII族元素：共价单键个数为8－7＝1，其晶体结构是两个原子先以单键共价结合成双原子分子双原子分子，双原子分子之间再通过范德华力结合形成分子晶体。第VI族元素：共价单键个数为8－6＝2，每个原子周围有2个单键（或原子），其结构是共价结合的无限链无限链状状分子或有限环状有限环状分子，链或环之间由通过范德华力结合形成晶体。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构第V族元素，共价单键个数为8－5＝3，每个原子周围有3个单键（或原子），其结构是原子之间首先共价结合形成无无限层状限层状单元，层状单元之间借助范德华力结合形成晶体。第IV族元素，共价单键个数为8－4=＝4，每个原子周围有4个单键（或原子）。其中C、Si、Ge皆为金刚石结构，由四面体四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构三维空间结构。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属单质晶体的结构基元（a）第VII族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（b）第VI族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（c）第V族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（d）第IV族元素
2、N2、石墨（C）不符合8－n规则，因为它们不是形成单键。O
2：三键，一个键和两个三电子键。N
2：三键，一个键和两个键。石墨：sp
3杂化后和同一层上的C形成键，剩余的p
z电子轨道形成离域键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 注 意注 意O
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 IV族元素，立方晶系， a＝0.356nm； 面心立方结构：C原子分布于八个角顶和六个面心，四个C原子交叉地位于4条体对角线的1/4、3/4处。每个C原子周围都有四个碳，共价键连接，配位数为4。 1．金刚石结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 性能：最高硬度 极好导热性 高温半导体性 应用：高硬度切割材料 磨料及钻井用钻头 集成电路中散热片 高温半导体材料。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构IV族元素，六方晶系，a＝0.146nm，h＝0.670nm。层状结构：层内六节环，C－C原子间距0.142nm，共价键相连；层间C －C原子间距0.335nm，范德华键相连。 2．石墨结构 C原子四个外层电子在层内形成三个共价键，配位数为3，多余一个电子可在层内移动，与金属中自由电子类似，因此，平行于碳原子层方向具有良好导电性。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 性能：硬度低，易加工，熔点高，有润滑感， 导电性良好。 应用：高温坩埚，发热体和电极， 润滑剂（机械工业）
示子原子1的3个最近邻配位原中是2、3和4。即共价键
存之于双层内，而双层与双层在间是分子键。 锑的结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构3．砷、锑、铋结构 V族元素砷、锑、秘等属于菱方（六方）晶系。 锑结构锑结构：六方晶系下（0001）层堆积层序ABCABC…，各层非等距，每两层组成一个双层相距很近，双层与双层之间相距较远。双层与双层之间原子不接触，每一单层内原子（即构成平面六角形的各原子）也不接触，它们只和同一双层中的另一单层内最近邻原子相接触，因而配位数是3，图
硒、碲 构 结 VI族元素
硒、碲菱于属方晶系，原子
排列成
螺旋个，因而每链原子有两个近邻原子，配位数为2。 链内近邻原子是共价键，链之间是分子键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构4．
碘I构 VI结族元素，原子成对地
排列，每个原子有一个最近邻原子，配位数为1。每对原子就
是一个碘之子，分子分间结合键是分子键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构5．
互关系 特定
晶体结构与晶体性能的关、一系AX型结构二、AX
2型结构三、A
2X型结构3四、 ABO
3型结构五
、 AB尖石）结构晶六、无机化合物结构与
2O4型（
鲍林ul则（Pa规ing’s rule）
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构2.3 无机化合物晶体结构与性质 晶体组成-结构-性能之间的相
型离子晶体， NaCl 为红透外材料；ZnS —— 具有一
定i价键成分，为半导体材料；N共As —— 性质接近于金属。大
数数结构符合r+/r-与配位多定量关系，但有少化合物在数r+/r-0.732或r+/r-0.414时
仍a于N属Cl型结构。如KF、LiF、LiBr、SrO、BaO等。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构一、AX型结构 有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型结构，其中：CsCl、NaCl —— 典
r
关系
r
r
r
例（右边数据 为 比值1.CsCl型）000~0.732 CsCl 0.91 CsBr 0.84 CsI 0.75 NaCl型0.732~0.414KF 1.00 SrO 0.96 BaO 0.96 RbF 0.89RbCl 0.82 BaS 0.82 CaO 0.80 CsF 0.80PbBr 0.76 BaSe 0.75 NaF 0.74 KCl 0.73SrS 0.73 RbI 0.68 KBr 0.68 BaTe 0.68SrSe 0.66 CaS 0.62 KI 0.61 SrTe 0.60MgO 0.59 LiF 0.59 CaSe 0.56 NaCl 0.54NaBr 0.50 CaTe 0.50 MgS 0.49 NaI 0.44LiCl 0.43 MgSe 0.41 LiBr 0.40 LiF 0.35ZnS型0.414~0.225MgTe 0.37 BeO 0.26 BeS 0.20 BeSe 0.18BeTe 0.17
r
结构类型实
r
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构AX型化合物的结构类型与 的
格EE能LL与半比rr径＋＋//rr－－的关系
格能型结构的晶径比与半关系的
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构AXAX型结构的晶
-作+填充全部
面心立方最紧密堆积，Na空面体八隙，两种离子配位数
均多6，配位为面体：[NaCl
6]、[ClNa6]，八面体之间共
棱顶接（共用两个连点） ；晶
棱连接共
胞子数Z＝分4；整
+和Cl-各一
个晶胞由Na套面心立方格子�
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构2.2 非金属单质晶体结构 同种元素组成的晶体称为单质晶体。 一、惰性气体元素的晶体低温下形成晶体A1（面心立方）型或A3（六方密堆）型结构；原子外层为满电子构型，原子之间不形成化学键，低温时靠微弱无方向性范德华力直接凝聚成最紧密堆积A1或A3型分子晶体。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构二、其它非金属单质的晶体结构 —休谟-偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则 若某非金属元素原子能以单键与其它原子共价结合形成单质晶体，则每个原子周围共价单键数目为8减去元素所在周期表的族数（n），即共价单键数目为8－n，亦称为 88－－n n 规则规则。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构第VII族元素：共价单键个数为8－7＝1，其晶体结构是两个原子先以单键共价结合成双原子分子双原子分子，双原子分子之间再通过范德华力结合形成分子晶体。第VI族元素：共价单键个数为8－6＝2，每个原子周围有2个单键（或原子），其结构是共价结合的无限链无限链状状分子或有限环状有限环状分子，链或环之间由通过范德华力结合形成晶体。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构第V族元素，共价单键个数为8－5＝3，每个原子周围有3个单键（或原子），其结构是原子之间首先共价结合形成无无限层状限层状单元，层状单元之间借助范德华力结合形成晶体。第IV族元素，共价单键个数为8－4=＝4，每个原子周围有4个单键（或原子）。其中C、Si、Ge皆为金刚石结构，由四面体四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构三维空间结构。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属单质晶体的结构基元（a）第VII族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（b）第VI族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（c）第V族元素
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构非金属元素单质晶体的结构基元（d）第IV族元素
2、N2、石墨（C）不符合8－n规则，因为它们不是形成单键。O
2：三键，一个键和两个三电子键。N
2：三键，一个键和两个键。石墨：sp
3杂化后和同一层上的C形成键，剩余的p
z电子轨道形成离域键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 注 意注 意O
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 IV族元素，立方晶系， a＝0.356nm； 面心立方结构：C原子分布于八个角顶和六个面心，四个C原子交叉地位于4条体对角线的1/4、3/4处。每个C原子周围都有四个碳，共价键连接，配位数为4。 1．金刚石结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 性能：最高硬度 极好导热性 高温半导体性 应用：高硬度切割材料 磨料及钻井用钻头 集成电路中散热片 高温半导体材料。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构IV族元素，六方晶系，a＝0.146nm，h＝0.670nm。层状结构：层内六节环，C－C原子间距0.142nm，共价键相连；层间C －C原子间距0.335nm，范德华键相连。 2．石墨结构 C原子四个外层电子在层内形成三个共价键，配位数为3，多余一个电子可在层内移动，与金属中自由电子类似，因此，平行于碳原子层方向具有良好导电性。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构 性能：硬度低，易加工，熔点高，有润滑感， 导电性良好。 应用：高温坩埚，发热体和电极， 润滑剂（机械工业）
示子原子1的3个最近邻配位原中是2、3和4。即共价键
存之于双层内，而双层与双层在间是分子键。 锑的结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构3．砷、锑、铋结构 V族元素砷、锑、秘等属于菱方（六方）晶系。 锑结构锑结构：六方晶系下（0001）层堆积层序ABCABC…，各层非等距，每两层组成一个双层相距很近，双层与双层之间相距较远。双层与双层之间原子不接触，每一单层内原子（即构成平面六角形的各原子）也不接触，它们只和同一双层中的另一单层内最近邻原子相接触，因而配位数是3，图
硒、碲 构 结 VI族元素
硒、碲菱于属方晶系，原子
排列成
螺旋个，因而每链原子有两个近邻原子，配位数为2。 链内近邻原子是共价键，链之间是分子键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构4．
碘I构 VI结族元素，原子成对地
排列，每个原子有一个最近邻原子，配位数为1。每对原子就
是一个碘之子，分子分间结合键是分子键。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构5．
互关系 特定
晶体结构与晶体性能的关、一系AX型结构二、AX
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2X型结构3四、 ABO
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、 AB尖石）结构晶六、无机化合物结构与
2O4型（
鲍林ul则（Pa规ing’s rule）
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构2.3 无机化合物晶体结构与性质 晶体组成-结构-性能之间的相
型离子晶体， NaCl 为红透外材料；ZnS —— 具有一
定i价键成分，为半导体材料；N共As —— 性质接近于金属。大
数数结构符合r+/r-与配位多定量关系，但有少化合物在数r+/r-0.732或r+/r-0.414时
仍a于N属Cl型结构。如KF、LiF、LiBr、SrO、BaO等。
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构一、AX型结构 有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型结构，其中：CsCl、NaCl —— 典
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关系
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r
结构类型实
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中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构AX型化合物的结构类型与 的
格EE能LL与半比rr径＋＋//rr－－的关系
格能型结构的晶径比与半关系的
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚岚第2章 晶体结构——2.2~2.3无机单质及化合物晶体结构AXAX型结构的晶
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面心立方最紧密堆积，Na空面体八隙，两种离子配位数
均多6，配位为面体：[NaCl
6]、[ClNa6]，八面体之间共
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