晶体的基本类型

根据晶体中格点上微粒间作用力的不同，可分为如下四种基本晶体类型：

1. 离子晶体

格点上交替排列着正、负离子，其间以离子键结合而构成的晶体叫做离子晶体。典型的离子晶体主要是由活泼金属元素与非金属元素形成的化合物 的晶体。由于离子键不具有方向性和饱和性，所以在离子晶体中各离子将与尽可能多的异号离子接触，以使系统尽可能处于最低能量状态而形成稳定的结构。因此离子晶体配位数(晶体中与 1 个微粒最邻近的其他微粒的数目)一般较高。例如，氯化钠晶体中，每个微粒的配位数为 6(见图 5.23)。离子晶体中没有单独的分子存在，只有在高温蒸汽中才能以单分子形式存在。

在离子晶体中，由于微粒间以较强的离子键相互作用，所以离子晶体一般具有较高的熔点和较大的硬度，延展性差，较脆。多数离子晶体易溶于水等极性溶剂。离子晶体的水溶液或熔融液都易导电。

离子晶体的熔点、硬度等特性与晶体的晶格能大小有关。这通常是指在101.325kPa 和 298.15K 条件下，由气态正、负离子形成单位物质的量的离子晶体所释放的能量。可粗略地认为它与正、负离子的电荷(分别以 z+、z-表示) 和正、负离子的半径(分别以 r+、r-表示)有关：

E ∝ | z+ ·z− |

^L r+ + r−

(5.9)

一些正、负离子的半径列于表 5.11 中。从式(5.9)可以看出，若离子的电荷数越多，离子的半径越小，离子晶体的晶格能也就越大，其晶格也越稳定。因此，当离子的电荷数相同时，晶体的熔点和硬度随着正、负离子间距离的增大而降低(见表 5.12)①。当正、负离子间距离相近时，则晶体的熔点和硬度取决于离子的电荷数(见表 5.13)。

1. 原子晶体

① 莫氏硬度等级见本书图 6.3。

以共价键形成的固体物质可以分为两类晶体，即原子晶体和

表 5.11 离子半径（nm）

Cr6+ Mn7+

0.044 0.046

Se2- Br- Rb+ Sr2+ Y3+ Mo6+

0.191 0.196 0.148 0.112 0.0893 0.062

Te2- I- Cs+ Ba2+ La3+ W6+

0.221 0.220 0.167 0.135 0.1032 0.062

外层 8 个电子（第一行外层 2 个电子）

Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Cu+ Zn2+ Ga3+ Ge4+ As5+ Ge3 0.080 0.074 0.072 0.072 0.072 0.096 0.074 0.062 0.053 0.046 0.0

Cr3+ Fe3+ Co3+

0.063 0.064 0.063

Ag+ Cd2+ In3+ Sn4+ Sb5+ Sn2

0.126 0.097 0.081 0.071 0.062 0.0

Au3+ Au+ Hg2+ Ti3+ Pb4+ Bi5+ Ti+ Pb2 0.085 0.137 0.110 0.095 0.084 0.074 0.147 0.1

外层 9 ～ 17 个电子 外层 18 个电子 外层 18+ 注：摘自对考文献[3]第 12-1 页（单位自■换臬为 nm ）。