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3-2 晶 胞 1. 晶胞基本特征
晶体的解理性：用锤子轻击具有整齐外形的晶体（如方解石），会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行的，这种现象叫晶体的解理性。 晶胞是晶体中具有代表性的基本重复单位。整个晶体是由完全等同的晶胞无隙并置的堆积而构成的。
晶胞包括二个要素：一是晶胞的大小、型式，另一是晶胞的内容。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α、β、γ所确定。晶胞的内容由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定。
晶胞具有平移性。
可以选为晶胞的多面体很多，三维的“习用晶胞”是平行六面体，叫做布拉维晶胞。 2. 布拉维系
布拉维晶胞的边长与夹角叫晶胞参数。共有7种不同几何特征的三维晶胞，称为布拉维系(Bravais system)。 立方 cubic (c) a=b=c，α=β=γ=90° 四方 tetragonal (t) a=b≠c, α =β=γ=90° 六方 hexagonal (h) a=b≠c, α=β=90°, γ=120° 正交 orthorhomic (o) a≠b≠c, α=β=γ=90° 单斜 monoclinic (m) a≠b≠c, α =γ=90° , β ≠ 90° 三斜 anorthic(a) a≠b≠c, α ≠ β ≠ γ 菱方 rhombohedral(R) a=b=c， α=β=γ 3. 晶胞原子的坐标与计数
原子坐标：通常用向量xa+yb+zc中的x，y，z组成的三组数来表达晶胞中原子的位置。原子坐标绝对值的取值区间为1 > | x(y, z) | ≥ 0。 原子坐标 平均每个晶胞中的原子个数
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0, 0, 0 （晶胞顶点） 8×1/8=1 1/2, 1/2, 1/2（晶胞体心） 1 1/2, 0, 1/2 （晶胞面心） 2×1/2=1 1/2, 0, 0（晶胞棱边中心） 4×1/4=1 4. 素晶胞与复晶胞
晶胞是描述晶体结构的基本单元，分为素晶胞和复晶胞。
素晶胞(P)：是晶体微观结构中的最小基本单元，不能再小。 素晶胞中的原子集合相当于晶体微观空间原子作周期性平移的最小集合，叫做结构基元。 。
体心晶胞（2倍体），符号I； 复晶胞 面心晶胞（4倍体），符号F；
（素晶胞的多倍体） 底心晶胞（2倍体），符号A(B﹑C)
体心晶胞的特征是晶胞内任一原子作体心平移[原子坐标+(1/2, 1/2, 1/2)]必得到与它完全相同的原子。
面心晶胞的特征是可作面心平移，即所有原子均可作在其原子坐标上+1/2, 1/2, 0; 0, 1/2, 1/2; 1/2, 0, 1/2的平移而得到周围环境完全相同的原子。
底心晶胞的特征是可作底心平移，即晶胞中的原子能发生如下平移：+1/2, 1/2, 0，称为C底心；+0，1/2，1/2，称为A底心；+1/2，0，1/2，称为B底心。底心平移是指只能发生其中一种平移。 3-3 14种布拉维点阵型式 3-4 金属晶体 1. 金属键
金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。
金属键无方向性，无固定的键能，金属键的强弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、电子层结构等有关。
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2. 原子化热与金属键
金属键的强度可以用原子化热等来衡量。 金属原子化热是指 1 mol 金属变成相互远离的气态原子时吸收的热量。金属原子化热数值小时，其熔点低，质地软；反之则熔点高，硬度大。 例如 Na Al
原子化热 108.4 kJ?mol－1 326.4 kJ?mol－1 m.p. 97.5 ℃ 660 ℃ b.p. 880 ℃ 1800 ℃ 3. 电子气理论
经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。 4. 能带理论
（1）能带理论基本要点：
①金属原子单独存在时的能级(1s、2s、2p…)在n个原子构成的一块金属中形成相应的能带 (1s、2s、2p…)；一个能带就是一组能量十分接近的分子轨道，其总数等于构成能带的相应原子轨道的总和。
②按能带填充电子的情况不同，可把能带分为满带（价带），空带和导带三类。
以 Li 为例， 1s2 2s1 2p0， 1s 轨道充满电子，故组成的能带充满电子，称为满带。2s 轨道电子半充满，组成的能带电子也半满，称为导带。2p 能带中无电子，称为空带。
③能带与能带之间存在能量的间隙，简称带隙，又叫“禁带宽度”。可分为三类：带隙很大，带隙不大，没有带隙（相邻两能带在能量上重叠）。 （2）能带理论的应用 ①对金属导电的解释：
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第一种情况：金属具有部分充满电子的能带，即导带，在外电场作用下，导带中的电子受激，能量升高，进入同一能带的空轨道，沿电场的正极方向移动，同时，导带中原先充满电子的分子轨道因失去电子形成带正电的空穴，沿电场的负极移动，引起导电。
第二种情况：金属的满带与空带或满带与导带之间没有带隙，是重叠的，电子受激从满带进入重叠着的空带或者导带，引起导电。 ②解释导体、半导体和绝缘体以及其它性质。
5.金属晶体的特点—导电性、导热性、延展性、具有金属光泽。 6.金属晶体的堆积模型
把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原子在三维空间堆积构成的模型叫做金属晶体的堆积模型 。 （1）体心立方堆积
金属原子分别占据立方晶胞的顶点位置和体心位置，空间占有率68.02% 。
（2）简单立方堆积
金属原子只占据立方晶胞的顶点位置，空间占有率52.36% ，是不稳定的堆积方式。 （3）六方最密堆积
金属原子是AB AB堆积方式，在第一层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 6个凹位。第二层是将球对准第一层的1，3，5 位 (或对准 2，4，6 位)。第三层是将球对准第一层的球，于是每两层形成一个周期，形成六方紧密堆积。 （4）.面心立方最密堆积
第一、二层中堆积方式和六方最密堆积相同，第三层是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。
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3-5离子晶体 1.离子
（1）离子电荷与价电子层构型：
2e构型、8e构型（s区、p区及部分d区原子） 离子价电子层构型 18e构型、（18+2）e构型（ds区、p区原子） （9-17）e构型（d区原子）
（2）离子半径—以正负离子核间距计算离子半径（d=r1+r2）
离子半径变化规律：① 同族元素相同电荷数的离子半径自上而下依次增大；②同周期主族元素从左到右随正离子电荷数增大，离子半径依次减小；③同一元素形成不同电荷正离子时，高价离子半径小于低价离子半径；④周期表中处于相邻族的左上方和右下方斜对角线上的正离子半径近似相等。如Na+和Ca2+。
（3）离子的极化作用与变形性：在离子产生的电场作用下，使带有异号电荷的相邻离子的电子云发生变形，这一现象称离子极化。离子本身带有电荷，故当离子靠近时，必然会使其它离子或原子的电子云发生形变，产生诱导电场。同时，离子本身的电子云在与其它离子接近时也会产生形变。故任何离子都会极化其它离子，同时又会被其它离子所极化而变形。
离子极化的强弱决定于离子的极化力和变形性。极化力是指离子产生的电场强度，主要取决于①离子的电荷—电荷高极化力大；②离子的半径—半径小极化力大；③离子的电子构型： 18e，（18+2）e＞（9-17）e＞8e。
变形性是指离子在电场的作用下，电子云发生变形的难易，主要取决于①离子电荷—负离子电荷高变形性大，正离子电荷高变形性小；②离子的半径—简单离子半径大变形性大，复杂阴离子的变形性通常不大，而且离子对称性高，中心原子氧化数又高的离子，其吸引电子能力强，故变形性小。
ClO4– < F – < NO3– < OH– < CN– < Cl– < Br – < I – ③离子的电子构型—18e、（9-17）e＞8e。
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