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1、关于晶体化学基本原理关于晶体化学基本原理PPT第一页，讲稿共四十九页哦重点：重点：1.球体紧密堆积的方式球体紧密堆积的方式 2.配位数及配位数及配位多面体配位多面体 3.鲍林规则内容及应用鲍林规则内容及应用难点：难点：鲍林规则的应用鲍林规则的应用第二页，讲稿共四十九页哦第一节第一节晶体中的键合晶体中的键合第三页，讲稿共四十九页哦类型类型离子键离子键共价键共价键金属键金属键范德华键范德华键结构结构特征特征无方向性无方向性有方向性、有方向性、饱和性饱和性无方向性无方向性无方向性无方向性键强键强中强至强中强至强中强至强中强至强各种强度各种强度弱弱晶体晶体性质性质强度高、硬强度高、硬度大、无延度大、无
2、延展性；绝缘展性；绝缘体，熔体中体，熔体中离子导电离子导电强度高、硬度强度高、硬度大、无延展性；大、无延展性；绝缘体（半导绝缘体（半导体），熔体不体），熔体不导电导电具有各种强具有各种强度和硬度、度和硬度、延展性好；延展性好；导电性能好导电性能好 熔体导电熔体导电强度低、强度低、硬度小；硬度小；绝缘体，绝缘体，熔体不导熔体不导电电第四页，讲稿共四十九页哦v硅酸盐晶体硅酸盐晶体中，中，R+_O键键为典型的离子键为典型的离子键 Si_O键键中离子键共价键成分各占中离子键共价键成分各占50%v根据元素根据元素电负性电负性，可估计原子之间化学键的性质。电负性相差可估计原子之间化学键的性质。电负性相差较
3、大的元素的原子结合时，即成离子键。而电负性相差较小的则形较大的元素的原子结合时，即成离子键。而电负性相差较小的则形成共价键。成共价键。v一种晶体，不只存在一种性质的键，而经常是几种型式的一种晶体，不只存在一种性质的键，而经常是几种型式的键组合起来构成晶体，如粘土矿物中就存在着分子键和带有键组合起来构成晶体，如粘土矿物中就存在着分子键和带有共价性的离子键。共价性的离子键。第五页，讲稿共四十九页哦第二节第二节 晶体化学基本原理晶体化学基本原理第六页，讲稿共四十九页哦一、原子半径和离子半径一、原子半径和离子半径 有效半径有效半径:在晶体结构中原子和离子的有效半径是指离子或在晶体结构中原子和离子的有效
4、半径是指离子或原子在晶体结构中处于相接触时的半径。原子在晶体结构中处于相接触时的半径。在在离子晶体离子晶体中，一对相邻接触阴阳离子的中心距，即为该中，一对相邻接触阴阳离子的中心距，即为该阴阳离子的离子半径之和阴阳离子的离子半径之和,r0=r+r-在在共价晶体共价晶体中，两个相邻键合原子的中心距，即为这中，两个相邻键合原子的中心距，即为这两个原子的共价半径之和。两个原子的共价半径之和。在在金属单质金属单质晶体中，两个相邻原子中心距的一半，就是晶体中，两个相邻原子中心距的一半，就是金属原子半径。金属原子半径。第七页，讲稿共四十九页哦二、球体紧密堆积原理二、球体紧密堆积原理1、等大球体的最紧密堆积及
5、其空隙等大球体的最紧密堆积及其空隙(1)堆积方式堆积方式六方最紧密堆积：六方最紧密堆积：见演示图见演示图 ABAB立方最紧密堆积：见演示图立方最紧密堆积：见演示图 ABCABC第八页，讲稿共四十九页哦 面心立方结构的原子堆积方式 密排六方的原子堆垛方式 A层B层C层返回返回8第九页，讲稿共四十九页哦A层B层C层 面心立方晶胞原子堆垛方式 密排六方晶胞原子堆垛方式第十页，讲稿共四十九页哦(B)立方最紧密堆积立方最紧密堆积ABCABC(A)六方最紧密堆积六方最紧密堆积ABABA第十一页，讲稿共四十九页哦 (3)球体数（球体数（n）与空隙数量的关系：）与空隙数量的关系：若有若有n个球体作最紧密堆积则
6、必有个球体作最紧密堆积则必有n个八面体空隙和个八面体空隙和2n个四面个四面体空隙。体空隙。(2)空隙空隙 四面体空隙：由四个球包围，四个球体中心的连线构成四面体空隙：由四个球包围，四个球体中心的连线构成一个四面体形状。一个四面体形状。见图见图(未穿透两层的空隙未穿透两层的空隙)八面体空隙：由六个球包围，六个球体中心的连线构成八面体空隙：由六个球包围，六个球体中心的连线构成一个八面体形状。见图一个八面体形状。见图(连续穿透两层的空隙连续穿透两层的空隙)第十二页，讲稿共四十九页哦2、不等径球体的紧密堆积不等径球体的紧密堆积 较大的球体成等大球体紧密堆积方式，较小的球体则充填在四较大的球体成等大球体
7、紧密堆积方式，较小的球体则充填在四面体或八面体空隙中，形成不等径球体的紧密堆积。面体或八面体空隙中，形成不等径球体的紧密堆积。离子晶体结构离子晶体结构中中,相当于半径较大的阴离子作最紧密堆积相当于半径较大的阴离子作最紧密堆积,半半径较小的阳离子则填充于空隙中。径较小的阳离子则填充于空隙中。.第十三页，讲稿共四十九页哦三、配位数和配位多面体三、配位数和配位多面体1、配位数（、配位数（CN）定义：定义：一个原子（或离子）的配位数是指在晶体结构中，与它直一个原子（或离子）的配位数是指在晶体结构中，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。一般地：一般地
8、：金属单质晶体金属单质晶体:配位数较高，多为配位数较高，多为12或或8;共价晶体共价晶体:配位数较低，配位数较低，4；离子晶体离子晶体:比共价晶体高，比金属晶体低，一般为比共价晶体高，比金属晶体低，一般为4 4或或6 6。若阴离子。若阴离子不作紧密堆积，阳离子还可能出现其它配位数，离子晶体的配位数取决不作紧密堆积，阳离子还可能出现其它配位数，离子晶体的配位数取决于正、负离子的半径比。于正、负离子的半径比。第十四页，讲稿共四十九页哦正负离子半径比正负离子半径比(r(r+/r/r-)的临界值与配位数的关系的临界值与配位数的关系 下图为配位数等于下图为配位数等于3 3时，晶体中阴阳离子紧密接触的一种
9、极限状态时，晶体中阴阳离子紧密接触的一种极限状态.由图由图可知：可知：b=2rb=2r-a=r a=r+r+r-r r-/a=r/a=r-/(r/(r+r+r-)=sina=sin60)=sina=sin60o or r+/r/r-=1/sin60=1/sin60o o-1=0.155-1=0.155第十五页，讲稿共四十九页哦讨论：讨论：1 1、r r+/r/r-0.1550.155时，时，正负离子不会相互接触，而负离子相接触，正负离子不会相互接触，而负离子相接触，静电引力小而斥力大，体系处于不稳定状态。静电引力小而斥力大，体系处于不稳定状态。2 2、r r+/r/r-0.1550.155时，
10、时，正负离子相互接触，而负离子脱离接触，引正负离子相互接触，而负离子脱离接触，引力大而斥力小，能量低，体系稳定。由此看来，正负离子半径比力大而斥力小，能量低，体系稳定。由此看来，正负离子半径比直接影响着体系的稳定性，对于配位数为直接影响着体系的稳定性，对于配位数为3 3的必要条件应是：的必要条件应是：r r+/r/r-0.1550.155。3 3、r r+/r/r-增大到增大到0.2250.225时，时，正离子周围即可能配置正离子周围即可能配置4 4个负离子，个负离子，依据同样的方法类似推理，可得出配位数为依据同样的方法类似推理，可得出配位数为6 6和和8 8时正负离子时正负离子半径比的临界值
11、，于是可得出正负离子半径比和配位数的关系。半径比的临界值，于是可得出正负离子半径比和配位数的关系。见表见表2-92-9第十六页，讲稿共四十九页哦r+/r-配位数配位数离子结构形状离子结构形状00.1550.2250.4140.7321.0 2 3 4 6 812直线直线三角形三角形四面体四面体八面体八面体立方体立方体密堆积密堆积注：注：当当r r+/r/r-处于边界值附近时，同一阳离子的配位数可以不止一个，如处于边界值附近时，同一阳离子的配位数可以不止一个，如AlAl3+3+与与OO2-2-离子配位时，离子配位时，CNCN可以是可以是4 4，即，即 AlOAlO4 4；也可以形成八面体配位，即
12、；也可以形成八面体配位，即AlOAlO6 6。第十七页，讲稿共四十九页哦r+/r-=0.414 此图为配位数等于此图为配位数等于6 6时，阴离子成最紧密堆积，阳离子处于时，阴离子成最紧密堆积，阳离子处于八面体空隙中，正负离子刚好接触的情况：八面体空隙中，正负离子刚好接触的情况：第十八页，讲稿共四十九页哦 晶体结构中阳离子和阴离子的位置关系有以下三种情况：晶体结构中阳离子和阴离子的位置关系有以下三种情况：阴阳离子相互接触，但阴离子被撑开，稳定。阴阳离子相互接触，但阴离子被撑开，稳定。阴阳离子相互接触，阴离子也正好接触，稳定。阴阳离子相互接触，阴离子也正好接触，稳定。阴阳离子不接触，只有阴离子接触
13、，不稳定。阴阳离子不接触，只有阴离子接触，不稳定。第十九页，讲稿共四十九页哦负离子配位数负离子配位数 化学式中正离子数化学式中正离子数正离子配位数正离子配位数 化学式中负离子数化学式中负离子数附附:负离子配位数的计算：负离子配位数的计算：如如：CaF2 其中其中 Ca2+的的CN=8 则则 F-的的CN=4第二十页，讲稿共四十九页哦(3)影响配位数的因素影响配位数的因素 除正负离子半径比外，还有温度、压力、除正负离子半径比外，还有温度、压力、正离子类型以及极化性质等。正离子类型以及极化性质等。对于典型的离子晶体，在常温常压下，对于典型的离子晶体，在常温常压下，如果正离子不变形或变形很小，其配位
14、情况如果正离子不变形或变形很小，其配位情况主要取决于正、负离子半径比，否则应考虑主要取决于正、负离子半径比，否则应考虑离子极化对晶体结构的影响离子极化对晶体结构的影响。第二十一页，讲稿共四十九页哦2 2、配位多面体、配位多面体定义：定义：配位多面体是指在晶体结构中，与某一个阳离子（或原子配位多面体是指在晶体结构中，与某一个阳离子（或原子）成配位关系而相邻结合的各个阴离子（或原子），它们的中心）成配位关系而相邻结合的各个阴离子（或原子），它们的中心连线所构成的多面体。多面体的形状取决于阴离子数量的多少。连线所构成的多面体。多面体的形状取决于阴离子数量的多少。第二十二页，讲稿共四十九页哦附附 硅酸
15、盐晶体结构中正负离子的配位关系硅酸盐晶体结构中正负离子的配位关系:vSi4+:SiO4四面体中心四面体中心vAI3+:AIO6八面体中心八面体中心vMg2+、Fe2+、Fe3+:一般位于一般位于6O2-形成的形成的 MO6八面体中心八面体中心第二十三页，讲稿共四十九页哦作业作业:2-8补充补充:1、据半径比的关系、据半径比的关系,说明下列离子与说明下列离子与O2-配位时的配位时的配位数各是多少配位数各是多少?ro2-=0.132nm r si4+=0.039nm r k+=0.131nm rAI3+=0.057nm r Mg2+=0.078nm2、Mg2+的半径为的半径为0.072nm，O2-
16、的半径为的半径为0.140 nm，计算，计算MgO晶体的堆积系数与密度。晶体的堆积系数与密度。第二十四页，讲稿共四十九页哦四、离子的极化四、离子的极化 配位数取决于阴阳离子的半径比，有时会发生意外配位数取决于阴阳离子的半径比，有时会发生意外.例如银的卤化物例如银的卤化物AgCl，AgBr和和AgI，按正负离子半径比预测，按正负离子半径比预测，Ag+离子的配位数都是离子的配位数都是6，属于，属于NaCl型结构，但实际上型结构，但实际上AgI晶体属于配位数晶体属于配位数为为4的立方的立方ZnS型结构，见表型结构，见表2-7。Zn0Zn0：r+/r-=0.63r+/r-=0.63，配位数应为，配位数
17、应为6 6，但实际上，但实际上ZnOZnO的配位数为的配位数为4 4（不（不属属NaC1NaC1型，而属于型，而属于ZnSZnS型）。型）。Ca0Ca0：r+/r-=0r+/r-=08080，不属，不属CsClCsCl而属而属NaClNaCl型型 这是由于这是由于离子间很强的极化作用，使离子间强烈靠近，配位数降低，离子间很强的极化作用，使离子间强烈靠近，配位数降低，结构类型发生变化。结构类型发生变化。由于极化使离子的电子云变形失去球形对称，相由于极化使离子的电子云变形失去球形对称，相互重叠，导致键性由离子键过渡为共价键。互重叠，导致键性由离子键过渡为共价键。第二十五页，讲稿共四十九页哦表表1-
18、8 离子极化与卤化银晶体结构类型的关系离子极化与卤化银晶体结构类型的关系 AgCl AgBr AgI Ag+和 X半径之和（nm）Ag+X实测距离（nm）极化靠近值（nm）r+/r-值 理论结构类型 实际结构类型 实际配位数 0.123+0.172=0.295 0.277 0.018 0.715 NaCl NaCl 6 0.123+0.188=0.311 0.288 0.023 0.654 NaCl NaCl 6 0.123+0.213=0336 0.299 0.037 0.577 NaCl 立方 ZnS 4 第二十六页，讲稿共四十九页哦 1.定义：定义：前面所讨论的都是把离子当作不可压缩的圆
19、球来处理。但实前面所讨论的都是把离子当作不可压缩的圆球来处理。但实际上，离子并不完全是一个圆球，离子在紧密相接的时候，带电际上，离子并不完全是一个圆球，离子在紧密相接的时候，带电荷的离子所生成的电场，就要对另一离子的电子云发生作用（斥荷的离子所生成的电场，就要对另一离子的电子云发生作用（斥或吸），因而使这个或吸），因而使这个离子的大小和形状发生了改变离子的大小和形状发生了改变，就叫做极，就叫做极化（下图）。化（下图）。离子的极化情况常用可极化性与极化力来说明。离子的极化情况常用可极化性与极化力来说明。第二十七页，讲稿共四十九页哦 2.2.离子极化的两个方面：离子极化的两个方面：被极化（可极化性
20、、自身被极化）：被极化（可极化性、自身被极化）：一个离子在其它离子一个离子在其它离子所产生的外电场作用下发生极化。所产生的外电场作用下发生极化。被极化程度的大小用被极化程度的大小用极化率极化率 来表示：来表示：F其中其中 离子的诱导偶极矩离子的诱导偶极矩 =el F离子所在位置的有效电场强度离子所在位置的有效电场强度第二十八页，讲稿共四十九页哦(2)(2)主极化：主极化：一个离子以本身的电场作用于周围离子，使其它离一个离子以本身的电场作用于周围离子，使其它离子极化。子极化。v极化力：极化力：=W/r=W/r2 2 r r离子半径离子半径 WW离子的电价离子的电价v极化力反映了极化周围其它离子的
21、能力极化力反映了极化周围其它离子的能力v在离子晶体中，被极化的主要是负离子，即正离子为极化者在离子晶体中，被极化的主要是负离子，即正离子为极化者，负离子作为被极化者。，负离子作为被极化者。第二十九页，讲稿共四十九页哦注意：注意：（1）自身被极化和极化周围其它离子两个作用同时存）自身被极化和极化周围其它离子两个作用同时存在。在。正离子正离子半径较小，电价较高，半径较小，电价较高，极化力极化力表现明显，不易被极化；表现明显，不易被极化；负离子负离子则相反，经常表现出则相反，经常表现出被极化被极化的现象，电价小而半径较大的现象，电价小而半径较大的负离子（如的负离子（如I，Br等）尤为显著。等）尤为显
22、著。（2）考虑离子间相互极化作用时，一般只考虑正离子）考虑离子间相互极化作用时，一般只考虑正离子对负离子的极化作用，对负离子的极化作用，但当正离子为但当正离子为18电子构型时，必须考电子构型时，必须考虑负离子对正离子的极化作用，以及由此产生的诱导偶极矩所虑负离子对正离子的极化作用，以及由此产生的诱导偶极矩所引起的附加极化效应。引起的附加极化效应。第三十页，讲稿共四十九页哦3 3、极化对晶体结构的影响：、极化对晶体结构的影响：极化会对晶体结构产生显著影响，主要表现为极化会对晶体结构产生显著影响，主要表现为 （1）极化会导致正负离子间）极化会导致正负离子间距离距离缩短缩短（键长缩短）键长缩短），离
23、子配离子配位数降低位数降低。（2）变形的电子云相互重叠，使键性由）变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡，最终使最终使晶体结构类型发生变化晶体结构类型发生变化。第三十一页，讲稿共四十九页哦由于离子的极化作用，使其正负电荷中心不由于离子的极化作用，使其正负电荷中心不重合，产生偶极矩，见重合，产生偶极矩，见图图1-7。如果正离子的极化力。如果正离子的极化力很强，将使负离子的电子云显著变形，产生很大的偶很强，将使负离子的电子云显著变形，产生很大的偶极矩，加强了与附近正离子间的吸引力，使得正负离极矩，加强了与附近正离子间的吸引力，使得正负离子更加接近，距离缩短，配位数降低，
24、如子更加接近，距离缩短，配位数降低，如图图1-8所示。所示。第三十二页，讲稿共四十九页哦图1-7 离子极化作用示意图 第三十三页，讲稿共四十九页哦图1-8 负离子在正离子的电场中被极化使配位数降低第三十四页，讲稿共四十九页哦 五、电负性：五、电负性：表示形成负离子倾向大小的量度称为电负性表示形成负离子倾向大小的量度称为电负性。第三十五页，讲稿共四十九页哦综上所述，离子晶体的结构主要取决于综上所述，离子晶体的结构主要取决于离子间的离子间的相对数量相对数量(反映在原子比例方面反映在原子比例方面)，离子的相对大小离子的相对大小(反映在反映在离子半径比上离子半径比上)以及以及离子间的极化离子间的极化等
25、因素。这些因素的等因素。这些因素的相互作用又取决于晶体的化学组成，其中何种因素起主相互作用又取决于晶体的化学组成，其中何种因素起主要作用，要视具体晶体而定，不能一概而论。要作用，要视具体晶体而定，不能一概而论。第三十六页，讲稿共四十九页哦结晶化学定律结晶化学定律 即哥尔德希密特定律：一个晶体的结构，取决于其组即哥尔德希密特定律：一个晶体的结构，取决于其组成单位的数目、相对大小以及极化性能。成单位的数目、相对大小以及极化性能。第三十七页，讲稿共四十九页哦 六、鲍林规则六、鲍林规则 主要适用于离子晶体或以离子键为主的晶体。主要适用于离子晶体或以离子键为主的晶体。1、鲍林第一规则、鲍林第一规则阴离子
26、多面体规则阴离子多面体规则 围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴阳离子围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴阳离子的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它们的的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它们的半径之比。半径之比。应用：求阳离子的配位数。应用：求阳离子的配位数。第三十八页，讲稿共四十九页哦阴阳离子半径比与阳离子的配位数阴阳离子半径比与阳离子的配位数00.1550.2250.4140.7321阳离子阳离子配位数配位数2346812阳离子阳离子配位配位多面体多面体的形状的形状哑铃哑铃状状等边等边三角三角形形四面四面体体八面体八面体立方体立方体截角立方体
27、截角立方体(立方最紧立方最紧密堆积密堆积)截顶的两方截顶的两方双锥的聚形双锥的聚形(六方最紧密六方最紧密堆积堆积)实例实例闪锌闪锌矿矿-ZnS食盐食盐NaCl荧石荧石CaF2自然金自然金Au自然锇自然锇Osacrr第三十九页，讲稿共四十九页哦2、鲍林第二规则鲍林第二规则静电价规则静电价规则 在一个稳定的晶体结构中，每个阴离子的电价在一个稳定的晶体结构中，每个阴离子的电价等于（或近似等于）其邻近的阳离子至该阴离子的等于（或近似等于）其邻近的阳离子至该阴离子的各静电键强度的总和。各静电键强度的总和。即即 Z-=Si其中从中心阳离子至每一个配位阴离子的其中从中心阳离子至每一个配位阴离子的静电键强度静
28、电键强度：Si=Z+/n Z+阳离子的电荷数阳离子的电荷数 n阳离子的配位数阳离子的配位数第四十页，讲稿共四十九页哦 举例：举例：v(1)NaCl(1)NaCl配位八面体配位八面体 每个每个ClCl-同时是同时是6 6个配位八面体的顶点个配位八面体的顶点S=ZS=Z+/n=1/6 Z/n=1/6 Z-=Si=1/66=1 所以所以ClCl-为为-1-1价。价。v(2)TiO(2)TiO2 2(金红石金红石 6 6：3)3)每个每个O O2-2-同时是三个同时是三个TiOTiO6 6 配位八面体配位八面体的顶点的顶点S=4/6=2/3 ZS=4/6=2/3 Z-=Si=2/33=2 所以所以O
29、O2-2-为为-2-2价。价。v(3)CaF(3)CaF2 2(萤石萤石 8 8：4)4)S=2/8=1/4 ZS=2/8=1/4 Z-=Si=1/44=1而而F F-为为-1-1价，因此每个价，因此每个F F-是是4 4个个CaFCaF8 8 立方体的共用顶点。立方体的共用顶点。或者说或者说F F-的配位数为的配位数为4 4，Z Z-=Si=1/44=1第四十一页，讲稿共四十九页哦 应用：应用：v(1)1)判断晶体结构是否稳定（满足静电平衡）。判断晶体结构是否稳定（满足静电平衡）。v(2)(2)判断共用一个顶点的多面体的数目（即确定阴离子配位数判断共用一个顶点的多面体的数目（即确定阴离子配位
30、数）。）。例：例：SiOSiO4 4 中，根据电价规则，从中，根据电价规则，从SiSi4+4+上分配至每个上分配至每个O O2-2-的的静电键强度为静电键强度为4/4=14/4=1，而，而O O2-2-的电价为的电价为-2-2，所以这样的，所以这样的O O2-2-还可以和还可以和其它的其它的SiSi4+4+或金属离子相配位。或金属离子相配位。AlOAlO6 6 八面体中，八面体中，S=3/6=1/2S=3/6=1/2MgOMgO6 6 八面体中，八面体中，S=2/6=1/3S=2/6=1/3第四十二页，讲稿共四十九页哦 结论：结论：SiO4四面体中的每一个四面体中的每一个O2-还可同时与另一个
31、还可同时与另一个SiO4中中的的Si4+配位（即两个四面体共用一个配位（即两个四面体共用一个O2-）；或同时与两个）；或同时与两个AlO6八面体中的八面体中的Al3+相配位（即三个配位多面体共用同一个相配位（即三个配位多面体共用同一个O2-）；或者与）；或者与3个个MgO6八面体中的八面体中的Mg2+相配位（即四个多面体共相配位（即四个多面体共用一个用一个O2-），这样对），这样对SiO4四面体中的每个四面体中的每个O2-的电价就饱和了。的电价就饱和了。第四十三页，讲稿共四十九页哦3 3、鲍林第三规则鲍林第三规则阴离子多面体的共顶、共棱和阴离子多面体的共顶、共棱和共面规则共面规则 原因原因：阴
32、离子多面体在共棱、共面时，多面体中心距发生变化。阴离子多面体在共棱、共面时，多面体中心距发生变化。共顶共顶 共棱共棱 共面共面 四面体四面体 1 0.58 0.331 0.58 0.33 八面体八面体 1 0.71 0.581 0.71 0.58 应用应用：解释解释SiOSiO4 4 一般共顶连接一般共顶连接 TiOTiO2 2中中TiOTiO6 6 八面体共棱八面体共棱 在配位结构中，阴离子多面体之间共棱、共用面的存在在配位结构中，阴离子多面体之间共棱、共用面的存在会降低结构的稳定性，特别是高电价、低配位数的阳离子此会降低结构的稳定性，特别是高电价、低配位数的阳离子此效应显著。效应显著。第四
33、十四页，讲稿共四十九页哦4 4、第四规则、第四规则-不同配位多面体连接规则不同配位多面体连接规则 例例：镁橄榄石结构（：镁橄榄石结构（MgSiOMgSiO4 4）中有）中有SiOSiO4 4 四面体和四面体和MgOMgO66 八面体。但八面体。但SiSi4+4+电价高、配位数低，所以电价高、配位数低，所以SiOSiO4 4 四面四面体之间彼此无连接；但是体之间彼此无连接；但是SiSi4+4+与与MgMg2+2+间斥力较小，故间斥力较小，故SiOSiO4 4 和和MgOMgO6 6 之间却有共顶、共棱的情况。之间却有共顶、共棱的情况。在一个含有不同阳离子的晶体中，电价高而配位数小的那在一个含有不
34、同阳离子的晶体中，电价高而配位数小的那些阳离子，不趋向于相互共有配位多面体的要素。些阳离子，不趋向于相互共有配位多面体的要素。所谓共有配位多面体的要素是指共顶、共棱和共面。所谓共有配位多面体的要素是指共顶、共棱和共面。第四十五页，讲稿共四十九页哦5 5、鲍林第五规则鲍林第五规则节约规则节约规则 在一个晶体中，本质不同的结构组元的种类，倾向于最在一个晶体中，本质不同的结构组元的种类，倾向于最少数目。（少数目。（本质不同的本质不同的结构组元是指在性质上有明显差别的结构组元是指在性质上有明显差别的不同配位方式）不同配位方式）如在硅酸盐晶体中，不会同时出现如在硅酸盐晶体中，不会同时出现SiO4和和Si
35、2O7双四双四面体。面体。第四十六页，讲稿共四十九页哦 石榴石石榴石 CaCa3 3AlAl2 2SiSi3 3O O1212 CaCa2+2+、AlAl3+3+、SiSi4+4+配位数分别是配位数分别是8 8、6 6、4 4，阴离子为氧离子。，阴离子为氧离子。静电键强度：静电键强度：Ca-OCa-O：S=2/8=1/4S=2/8=1/4；Al-OAl-O：S=3/6=1/2S=3/6=1/2；Si-OSi-O：S=4/4=1S=4/4=1。O O2-2-离子的电荷数为离子的电荷数为2 2。可能存在的配位方式可能存在的配位方式:Ca Al Ca Al Ca Ca CaCa AlAl O O S
36、i Si 或或 SiSi O O 和和 SiSi O O Ca Al Ca Al Ca Ca Ca Ca (正确正确)()(错误错误)第四十七页，讲稿共四十九页哦作作 业业1：1.简述离子晶体中配位数不符合半径比规律的原因简述离子晶体中配位数不符合半径比规律的原因.2.碱金属氧化物碱金属氧化物Na2O属于反萤石结构，其中属于反萤石结构，其中O2-位于立方位于立方晶胞的顶点及面心位置，晶胞的顶点及面心位置，Na位于将立方晶胞切割成八个小立位于将立方晶胞切割成八个小立方体后的小立方体的体心位置。据此说明方体后的小立方体的体心位置。据此说明Na和和O2-的配位数各的配位数各为多少？按照鲍林规则计算为多少？按照鲍林规则计算O2-的电价是否饱和？的电价是否饱和？第四十八页，讲稿共四十九页哦感谢大家观看感谢大家观看第四十九页，讲稿共四十九页哦