岩土工程师基础辅导:普通化学(15)
晶体的基本类型和性质
(1)离子晶体
1)晶格结点上的微粒:正、负离子。
2)微粒间作用力:离子键即正、负离子之间的静电引力。其作用力随离子电荷的增多和半径的减少而增强。
3)晶体中不存在独立的简单分子。例如NaCl晶体,表示Na+:Cl-=1:1。
4)晶体的特性:熔点高、硬度大;延展性差;一般易溶于极性溶剂;熔融态或水溶液均易导电。
在相同类型的典型离子晶体中,离子的电荷越多,半径越小,晶体的熔点越高,硬度越大。
离子电荷与半径的规律如下:
(A)在同一周期中,自左而右随着正离子电荷数的增多,离子半径逐渐减少。如半径:
Na+?Mg2+;K+?Ca2+?Sc3+
(B)同一元素,随着正离子电荷数的增多,离子半经减少。如半径: Fe2+?Fe3+
(C)在同一族中,自上而下离子半经逐渐增大。如半径: I-?Br-?Cl-?F-
根据离子电荷与半径的规律,可判断离子键的强弱,从而可判断离子晶体熔点和硬度的大小
例1:
离子晶体 |
正、负离子半径和 |
正、负离子电荷数 |
熔点 |
硬度 |
NaF |
2.30Å |
+1 ,-1 |
993℃ |
2.3 |
CaO |
2.31Å |
+2 ,-2 |
2614℃ |
4.5 |
例2:
离子晶体 |
正离子半径 |
正、负离子电荷数 |
熔点 |
硬度 |
CaO |
0.99 Å |
+2, +2 |
2614℃ |
4.5 |
MgO |
0.66 Å |
+2, +2 |
2852℃ |
5.5~6.5 |
(2)原子晶体.
1)晶格结点上的微粒:原子。
2)微粒间作用力:共价键。
3)晶体中不存在独立的简单分子。例如方石英(SiO2)晶体,表示Si:O=1:2。
4)晶体的特性:熔点高、硬度大;延展性差;一般溶剂中不溶;是电的绝缘体或半导体。常见的原子晶体有金刚石(C)和可作半导体材料的单晶硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、以及碳化硅(SiC)和方石英(SiO2)。
(3)分子晶体
1)晶格结点上的微粒―:极性分子或非极性分子。
2)微粒间作用力:分子间力(还有氢键)。在同类型的分子中,分子间力随分子量的增大而增大。
3)晶体中存在独立的简单分子。例如CO2晶体, 结点上为CO2分子。
4)晶体的特性:熔点抵、硬度小(随分子量的增大而增大);延展性差;其溶解性遵循“相似者相溶”,极性分子易溶于水、冰醋酸等,非极性分子易溶于有机溶剂如碘、萘等,熔融态不导电。
(4)金属晶体
1)晶格结点上的微粒:原子或正离子。
2)微粒间作用力:金属键。
3)晶体中不存在独立的简单分子。
4)晶体的特性:是电和热的良导体,熔点较高、硬度较大;优良的变形性和金属光泽。
2.过渡型的晶体
(1)链状结构晶体
如石棉,链与链之间的作用力为弱的静电引力;链内的作用力为强的共价键。有纤维性。
(2)层状结构晶体
如石墨,层与层之间的作用力为大π键;层内的作用力为SP2―SP2σ键。是热和电的良导体,可作润滑剂。
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