【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分子與分子之間是靠范德華力而結(jié)合成的晶體。 分子晶體特點(diǎn)： ● 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低 ● 硬度小 ● 容易揮發(fā)或升華 ● 固體和熔體絕緣體 例子， CO2（干冰），冰，非金屬單質(zhì) ,有機(jī)物等物質(zhì)都是分子物質(zhì)。 金屬晶體 通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用形成的單質(zhì)晶體 構(gòu)成晶體的微粒 : 金屬離子和自由電子 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : ⑴ 金屬原子一層層緊密堆積 (2) 自由電子不專屬某幾個(gè)特定的金屬離子， 幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體中，被許多金屬離子所共有。 定義： （ 1） 良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 （ 自由電子之故 ） ， 且導(dǎo)電性隨溫度升高而降低； （ 2） 高熔 、 沸點(diǎn) ， 高密度 ， 良好的機(jī)械加工性能 金屬鍵無(wú)方向性，緊密堆積，使金屬中正離子難以脫離“電子?！钡陌鼑菇饘倬哂懈叩姆悬c(diǎn)和氣化熱； 但金屬鍵的強(qiáng)弱不同 ， 使金屬晶體的硬度 、 熔點(diǎn) 、 延展性等性質(zhì)有很大差異 。 （ 3）不透明和對(duì)輻射能有良好的反折射性能。 自由電子可吸收可見(jiàn)光，并將吸收的光以不同的波長(zhǎng)輻射出來(lái)。 ?金屬晶體的特性 金屬晶體的這些特征都與自由電子的存在有關(guān) 金屬晶體的緊密堆積 金屬晶體與離子晶體的本質(zhì)區(qū)別是：在金屬鍵的情況下 ， 不存在受鄰近質(zhì)點(diǎn)的異號(hào)電荷限制和化學(xué)量比的限制 。 所以在一個(gè)金屬原子的周圍可以圍繞著盡可能多的又符合幾何圖形的鄰近原子 。 因此金屬晶格是具有較高配位數(shù)的緊密型堆積 。空間利用率高 。 晶格類型為六方晶格，配位數(shù)為 12， 空間利用率為 %。 六方最密堆積彩模 晶格類型為面心立方，配位數(shù)為12， 空間利用率為 %。 晶格類型為體心立方，配位數(shù)為8， 空間利用率為 %。 面心立方最密堆積彩模 體心立方最密堆積彩模 混合型晶體 特點(diǎn) : 結(jié)點(diǎn)間存在兩種或兩種以上的結(jié)合力 . 每個(gè)碳原子還有一個(gè) p電子 , 其軌道與片層垂直 , p電子“肩并肩”重疊 , 整個(gè)片層內(nèi)形成一個(gè) ?鍵 , 又稱為大 ?鍵 .它是一種非定域鍵 . 每層中 , 每個(gè)碳原子以三個(gè) sp2 雜化軌道與相鄰另外三個(gè)碳原子形成三個(gè) ?鍵 特點(diǎn)：質(zhì)地柔軟光滑、 容易磨碎，比重輕， 熔點(diǎn)高，不透明， 有光澤，導(dǎo)電率高等 晶體類型 離子晶體 共價(jià)晶體 金屬晶體 分子晶體 結(jié)構(gòu)特征 正負(fù)離子相間的 最密堆積，靠靜電力結(jié)合，鍵能較高，約800kJ/mol 組成原子之間靠共價(jià)鍵結(jié)合，鍵有方向性和飽和性，鍵能由中到高，約 80kJ/mol 正離子最密堆積，以自由電子氣為結(jié)合力，鍵無(wú)方向性，配位數(shù)高，鍵能約 80kJ/mol 組成分子之間靠范德華力結(jié)合，鍵能低，約為 840kJ/mol 舉例 NaCl、 CaF2 Al2O3 Si、 InSb、 PbTe Na、 Cu 、 W Ar、 H CO2 熱學(xué)性質(zhì) 熔點(diǎn)高 熔點(diǎn)高 熔點(diǎn)由低到高，熱傳導(dǎo)性良好 熔點(diǎn)低，熱膨脹率高 電學(xué)性質(zhì) 低溫下絕緣，某些晶體有離子導(dǎo)電現(xiàn)象，熔體導(dǎo)電 絕緣體或半導(dǎo)體，熔體也不導(dǎo)電 固體和熔體均為良導(dǎo)電體 固體和熔體均為絕緣體 光學(xué)性質(zhì) 多為無(wú)色透明、折射率較高 透明晶體具有高折射率 不透明，高反折射率 呈現(xiàn)組成分子的性質(zhì) 力學(xué)性質(zhì) 強(qiáng)度高、硬度高、質(zhì)地脆 強(qiáng)度和硬度由中到高，質(zhì)地脆 具有各種強(qiáng)度和硬度，壓延性好 強(qiáng)度低，可以壓縮，硬度低 167。 13 固體化學(xué)發(fā)展的若干前沿領(lǐng)域 一、固體無(wú)機(jī)化合物和新材料的新合成方法 傳統(tǒng)的方法：高溫固相反應(yīng) 軟合成方法：共沉淀法、水熱法、低溫燃燒合成、微波法、溶膠 凝膠法、 模板法、氣相輸運(yùn)法等。 軟合成方法的目的： 它力求在中低溫或溶液中使反應(yīng)物在分子狀態(tài)上均勻混合， 進(jìn)行可控的反應(yīng)步驟，經(jīng)過(guò)生成前驅(qū)體或中間體，最后生成具有指定組成、 結(jié)構(gòu)和形貌的材料 應(yīng)用： 多種發(fā)光材料、磁性材料、金屬間化合物、玻璃陶瓷和高溫結(jié)構(gòu)材料 缺點(diǎn)：溫度高、能耗大、反應(yīng)難以控制 忻新泉 對(duì)室溫或低溫下固相反應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，探討了低溫固 固反應(yīng)的機(jī)理，提出并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了固相反應(yīng)的四個(gè)階段（即擴(kuò)散 反應(yīng) 成核 生長(zhǎng)，各步的反應(yīng)均有可能成為反應(yīng)的決定步驟），并總結(jié)了固相反應(yīng)的特有規(guī)律。利用低溫固相反應(yīng)將能合成新的化合物，也為材料制備提供了新的途徑。 二、室溫和低溫固相化學(xué)反應(yīng) 高溫條件下，實(shí)驗(yàn)難度較大，而且有些介穩(wěn)定的產(chǎn)物只能在較低溫度下存在。 優(yōu)點(diǎn)： 低熱固相化學(xué)反應(yīng)具有節(jié)能、高效、無(wú)污染及 工藝過(guò)程簡(jiǎn)單等，將可能成為綠色合成化學(xué)的重要合 成手段之一。 三、超微粒子與納米相功能材料 20世紀(jì) 80年代初，在原子和分子范疇與凝聚態(tài)固體之間，提出一類由納米尺寸的微粒構(gòu)成的固體，稱為超微粒子或納米晶 這類材料具有特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，特別表現(xiàn)出與常見(jiàn)凝聚 態(tài)固體不同的性質(zhì)，引起人們的極大的注意并得到一系列 應(yīng)用。因此，納米材料被視為 21世紀(jì)的新材料。 由于納米晶是介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子中間的 研究領(lǐng)域，它的出現(xiàn)開(kāi)拓了人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的新層次，是一個(gè)很有發(fā)展前途的新領(lǐng)域 △ T為塊狀物質(zhì)熔點(diǎn)與超微粒子熔點(diǎn)之差； ?為固液界面的表面張力； ?為密度； L?為塊狀物質(zhì)的熔解熱； d為粒子半徑。從公式可知，粒子半徑越小，則 △ T越大，粒子的熔點(diǎn)也越低。 納米粒子奇異的特性： （ 1）比表面特別大 平均粒徑為 10100nm的納米粒子的比表面積為 1070m2/，表面張力也很大，對(duì)其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生 很高的壓力，造成微粒內(nèi)部的原子間距比塊材小。 / 2 /T T L d??????（ 2）熔點(diǎn)降低 可以在較低溫度時(shí)就發(fā)生燒結(jié)和熔融 根據(jù) Hill理論，熔點(diǎn)下降可用公式表示： （ 8）比熱容增加 Tohnson等人對(duì)球磨得到的超微純 Ru粉進(jìn)行熱容測(cè)量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度不變時(shí)， 比熱容隨晶粒減小而線性增大。 （ 3）磁性變化 粒徑為 10～ 100nm的納米粒子一般處于單疇結(jié)構(gòu)，抗磁力 Hc增大， 即使不磁化也是久性磁體。鐵系合金納米粒子的磁性比塊狀強(qiáng)得多。 納米化可使一些抗磁性物質(zhì)變?yōu)轫槾判浴＜{米化后還會(huì)出現(xiàn)顯著得 磁效應(yīng)、巨磁阻效應(yīng)等。 （ 4）光學(xué)性質(zhì) 半導(dǎo)體納米粒子的尺寸小于激子態(tài)的 Bohr半徑（ 5～ 50nm)時(shí)，它的光吸收就發(fā) 生各種各樣的藍(lán)移，改變微粒的晶粒尺寸就可以改變吸收光譜的波長(zhǎng)。金屬超微 粉末一般呈黑色，而且粒徑微小、顏色越深，納米粒子的吸收光能力越強(qiáng)。 （ 5）超導(dǎo)性 隨著粒子的納米化，超導(dǎo)臨界溫度逐漸提高） （ 6）離子導(dǎo)電性 研究表明，納米化的 CaF2 的離子電導(dǎo)率比多晶粉末 CaF2高 ～ 1個(gè)數(shù)量級(jí)， 比單晶 CaF2高 2個(gè)數(shù)量級(jí)。 （ 7）低溫下熱導(dǎo)性好，納米粒子在低溫或超低溫條件下，幾乎沒(méi)有熱阻， 導(dǎo)熱性極好，已成為新型低溫?zé)峤粨Q材料。 （ 11）力學(xué)性能 常規(guī)情況下的軟金屬，當(dāng)其顆粒尺寸小于 50nm時(shí)，位錯(cuò)源在通常應(yīng)力下難以起作用，使得金屬?gòu)?qiáng)度增大。納米陶瓷具有塑性和韌性，它們隨著晶粒尺寸的減小而顯著增大納米陶瓷的這種塑性來(lái)源于納米固體高濃度的界面和短擴(kuò)散距離，原子在納米陶瓷中可迅速擴(kuò)散，原子遷移比通常的多晶樣品快好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 （ 9）化學(xué)反應(yīng)性能提高 納米粒子隨粒徑減小，反應(yīng)性能顯著提高，可以進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)。 剛剛制備的金屬超微粉末接觸空氣時(shí)，能進(jìn)行劇烈氧化