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公司公告

无菌均质器低温下形成的晶体

在分子晶体的晶格格点上排列着分子(极性分子或非极性分子),分子之间 以范德华力或氢键相结合(分子内的原子 之间则以共价键结合)。由于范德华力没 有方向性和饱和性。分子组成晶体时可做 紧密堆积。但共价键分子本身具有一定的 几何构型,所以分子晶体一般不如离子晶 体堆积得紧密。   由于分子间力比共价键、离子键弱得 多,分子晶体一般具有较低的熔点、沸点和 较低的硬度;这类晶体无论在固态或是在 熔化时都不导电。只有当极性很强的分子 所组成的晶体,如HCl晶体等,溶解在水 中,才会因电离而导电。图431 CO2的晶体结构 182第四章 结构化学    大部有机化合物和CO、SO、HCl、H、Cl、N等绝大多数共价化合物以及 22222 稀有气体元素Ne、Ar、Kr、Xe等在无菌均质器低温下形成的晶体都是分子晶体。图431 是CO的晶体结构。 2   4.金属晶体(metal lliccrystal)   (1)金属原子的密堆积 金属原子只有少数的价电子能用于成键,价电子 的数量不足以使金属晶体中原子间形成正常的共价键或离子键。因此,金属在 形成晶体时倾向于组成极为紧密的结构,即密堆积,使每个原子拥有尽可能多的 相邻原子(通常是8或12个原子),从而形成“少电子多中心”键。金属原子密 堆积的结构形式,已为X射线衍射结果所证实。在金属中最常见的紧密堆积方 式有三种(见图432)。 图432 金属晶体中的紧密堆积方式   ①立方最密堆积(cubicclosestpacking) 亦称面心立方紧密堆积。其特点 是各密堆积层按ABCABCABC.方式做最密堆积,重复的周期为三层,如图432(a)所示。这种堆积方式中可找出面心立方晶胞,每个原子配位数为12。例 如Ca、Sr、Ni、Cu、Ag、Al、Pb、γFe等晶体常取此种结构。   ②六方最密堆积(hexagonalclosestpacking) 将密堆积层的相对位置按 ABABAB.方式作最密堆积,重复的周期为二层。这种堆积方式可划出六方晶 格,每个原子配位数也为12。例如Mg、La、Y、Ti、Zr、Hf、Co、Cd等。   ③体心立方密堆积(b

odycubicpacking) 这种堆积方式不是最密堆积,每 个原子为配位数为8,如图432(c)所示。这种堆积方式中可找出体心立方晶  第四节 晶体结构183 胞。例如Na、K、Ba、Cr、Mo、W、 αFe等晶体中常见此种结构。   金属单质晶体除上述三种基本晶格外,还有其它较复杂的晶格。有些金属 可以几种不同的晶体结构存在。例如,纯铁在910℃以下具有体心立方晶格,叫 做 αFe;当温度超过910℃,至1394℃,则由体心立方晶格转变成面心立方晶 格,称做 γFe。   (2)金属键和金属的共性 由于金属元素的电负性小,电离能也较小,外层 价电子易脱离金属原子的约束,形成“自由电子”或“离域电子”,在金属晶体中, 由于金属原子(或正离子)紧密堆积在一起,它们的价层电子并不固定在个别金 属原子(或离子)的附近,而是为整个晶体中的全部原子(或离子)所共有,因而 称为自由电子或离域电子。这些共用电子起到把许多原子或离子“粘合”在一 起的作用,形成了所谓的金属键。这种键可以看作是改性的共价键,即是由多个 原子共用在整个金属晶体内流动的自由电子所组成的共价键。   在金属晶体中,由于自由电子的存在和晶体的紧密堆积结构,使金属具有以 下一些共同性质:   ①金属光泽 金属中的自由电子很容易吸收可见光,使金属晶体不透明, 当被激发的电子跳回低轨道时又可发射出各种不同波长的光,因而具有金属光 泽。   ②良好的导电性 金属的导电性与自由电子的流动有关。在外加电场的 影响下,自由电子将在晶体中定向流动,形成电流。不过,在晶格内的原子和离 子不是静止的,而是在晶格格点上作一定幅度的热振动,这种振动对电子的流动 起着阻碍的作用,同时,正离子对电子具有吸引力,这些因素产生了金属特有的 电阻。受热时原子和离子的振动加强,电子的运动受到更多的阻力,因此,一般 随着温度升高,金属的电阻增大。

 

  ③良好的导热性 金属的导热性也与自由电子的运动密切相关。电子在 金属中运动,会不断地与原子或离子碰撞而交换能量。因此,当金属的某一部分 受热时,原子或离子的振动得到加强,并通过自由电子的运动把热能传递到邻近 的原子或离子,很快使金属整体的温度均一化。因此,金属具有良好的导热性。   ④良好的机械性能 金属的紧密堆积结构,允许在外力下使一层原子相对 于相邻的一层原子滑动而不破坏金属键,这使金属显示良好的延展性等机械性 能的原因。   (3)固体能带理论 现代金属键理论之一是在分子轨道理论基础上发展起 来的能带理论。   在金属晶体中,金属原子靠得很近,它们的部分原子轨道可组合成分子轨 道。一块金属中包含数量极多的原子,这些原子的原子轨道可组成极多的分子 22 轨道。例如,1g钠中约有3×10个原子,每

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点击次数:  更新时间:2016-11-22 09:03:22  【打印此页】  【关闭