表 5.12 离子半径对一些氧化物熔点的影响

表 5.13 离子的电荷对晶体的熔点和硬度的影响

分子晶体。

格点上排列的微粒为原子，原子之间以共价键结合构成的晶体叫做原子

晶体。属原子晶体的物质，单质中常见的除金刚石外，还有可作半导体的单晶硅和锗，它们都是第Ⅳ主族元素。在化合物中如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、方石英(SiO2)等也属于原子晶体。由于共价键具有饱和性和方向性， 所以原子晶体一般配位数不高。以典型的金刚石原子晶体为例，每一个碳原子在成键时以 sp3 等性杂化形成 4 个 sp3 杂化轨道，与邻近另外 4 个碳原子以4 个共价键构成四面体，所以金刚石中碳原子的配位数为 4。无数的碳原子相互连接构成体型的骨架结构(见图 7.1)。SiC 和 GaAs 等晶体的结构与金刚石相似，只是两种不同原子相间排列而已。至于方石英(SiO2)的晶体结构，如图 5.24 所示，每 1 个硅原子位于四面体的中心，每 1 个氧原子与 2 个硅原子相连。在原子晶体中并没有独立存在的原子或分子，化学式 SiC、SiO2 等只代表晶体中各种元素原子数的比例。

图 5.24 方石英的晶体结构示意图

图 5.25 二氧化碳的晶体结构示意图3.分子晶体

格点上排列的微粒为共价分子或单原子分子以分子间力(某些还含有氢键)结合构成的晶体叫做分子晶体。分子晶体通常包括非金属单质以及由非金属之间(或非金属与某些金属)所形成的化合物。例如，CO2 是分子晶体，其晶体结构如图 5.25 所示。CO2 分子占据立方体的八个顶角和六个面的中心位置。分子晶体与原子晶体或离子晶体不同，在晶体中，存在着独立的分子， 例如 CO2 分子。化学式 CO2 代表 1 个分子的组成即分子式。由于分子间力没有方向性和饱和性，所以分子晶体内部的分子一般尽可能趋于紧密堆积的形式，配位数可高达 12。因分子间力较弱，所以分子晶体的熔点较低，一般低于 400℃左右，并具有较大的挥发性，如碘和萘晶体。分子晶体硬度小，在固态和熔融态都不导电，在格点上的微粒虽是电中性的分子，但一些分子晶体如冰醋酸溶于水后生成水合离子，则能导电。

值得注意的是二氧化碳(CO2)和方石英(SiO2)这两种化合物。C 和 Si 都是第Ⅳ主族元素，前者为分子晶体，而后者为原子晶体，但由于晶体结构不同， 导致物理性质不一样。CO2 晶体在-78.5℃时即升华，而 SiO2 的熔点却高达1610℃，这说明晶体结构中微粒间作用力的不同，对物质的物理性质影响是很大的。

4.金属晶体

格点上排列的微粒为金属原子或正离子，这些原子和正离子与从金属原子上脱落下来的自由电子以金属键结合构成的晶体叫做金属晶体。绝大多数金属元素的单质和合金都属于金属晶体。

金属元素的原子半径一般较非金属的要大，而最外层电子数又较少，因此，金属晶体中原子的最外层电子受原子核的引力较非金属弱，很容易从金属原子上脱落下来，自由地从一个原子移向另一个原子成为自由电子。原子脱下电子后成为正离子。这样好像这些自由电子为金属中许多原子或正离子所共有。在金属中这种自由电子与原子(或正离子)之间的作用力叫做金属键。由于金属键没有方向性和饱和性，所以金属晶体中金属原子一般也尽可能趋于密堆积的形式，配位数较高，可达 12。

金属晶体中没有单独存在的原子，通常以元素符号代表金属单质的化学

式。

在金属单质中，熔点、硬度等差异较大，这主要与金属键的强弱有关。有关金属单质一些物理性质的差别见 6.1 节。