物质有三种聚集状态:气态、液态和固态。固体可分为晶体和非晶体两种。内部微粒做规则排列构成的固体,称为晶体;微粒做无规则排列构成的固体,称为非非晶体。如果把晶体中规则排列的微粒抽象为几何点,称为结点,将结点按照一定规则连接起来,得到描述晶体内部结构的空间格子,称为晶格。
在晶体和非晶体中,由于内部微粒排列方式的不同而呈现出不同特征。晶体一般具有一定几何外形、固定熔点和各向异性(即晶体的某些性质如光学性质、力学性质、导电导热性等,从晶体的不同方向去测定时是不同的)。非非晶体则无一定的外形和固定熔点,加热时先软化,随着温度升高,流动性逐渐增加,直至熔融状态,且表现各向同性。
根据晶格结点上微粒及微粒间作用力的不同,可把晶体分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。这四种典型晶体的内部结构及性质特征见表4-14。除了上述四种典型晶体外,也有混合型晶体,例如:石墨。
表4-14 四种典型晶体的内部结构及性质特征
晶体类型 | 离子晶体 | 原子晶体 | 分子晶体 | 金属晶体 | |
晶格结点上的微粒 | 阴离子、阳离子 | 原子 | 极性分子 | 非极性分子 | 金属原子、金属阳离子 |
微粒间作用力 | 离子键 | 共价键 | 分子间力、氢键 | 分子间力 | 金属键 |
晶体性质特征 |
熔点较高、略硬、脆、固态不导电,熔融态或溶于水导电,易溶于极性溶剂 |
熔点高、硬度大、非导体 | 熔点低、硬度小、易挥发、水溶液导电、易溶于极性溶剂 | 熔点低、硬度小、易挥发、非导体、易溶于非极性溶剂 | 导电性、导热 性、延展性 |
实例 | 活泼金属氧化物及盐 | 金刚石、单质Si、SiC、BN、SiO2 | HCl、NH3 | CO2、H2、稀有气体 |
金属或合金 |
例4-11 排列出Au、CO2、HCl、HF晶体熔点高低的的顺序。
解:Au为金属晶体,离子间作用力为金属键;CO2为非极性分子,分子间作用力为很弱的色散力;HCl为强极性分子晶体,分子间作用有色散力、诱导力、取向力;HF除具有HCl所有作用力外,分子间还有强烈的氢键作用。所以,熔点高低顺序与微粒间作用力大小相一致:Au>HF>HCl>CO2。
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