按占据晶格结点在质点种类及质点互相间作用力划分为4类。(教材p.212, 图9-8)

一、金属晶体

表9-1 金属晶体的4种晶格(教材p.213 – 215)

（一）堆积方式

1. 简单立方堆积(simple cubic packing)：A.A

2. 体心立方堆积(body-centered cubic packing):   AB.AB 

3. 面心立方密堆积(face-centered cubic packing):ABC.ABC

4. 六方密堆积(hexagonal close packing): AB.AB

 (A层六角形，  B层三角形，不同于体心立方堆积中的正方形)

六方密堆积：AB-AB排列堆积
      A层六角形，B层三角形，不同于体心立方堆积中的正方形（教材p. 213, 图9-10）。
      A层与B层之间存在两种类型的空隙，即四面体空隙及八面体空隙。

简单立方（左）和体心立方（右）解剖图

面心立方解剖图

（二）空间利用率计算

例2：(教材p.214,图9-12,9-13)

解：晶胞边长为d，原子半径为r.

据勾股定理：d 2+ d2  =(4r)2

d = 2.83 r

每个面心立方晶胞含原子数目：

8 ´ 1/8 + 6 ´ ½ = 4

a% = (4 ´ 4/3 pr3) / d3

= (4 ´ 4/3 pr3) / (2.83r )3 ´ 100%

= 74%

例2：体心立方晶胞中金属原子的空间利用率计算  (教材p.213, 图9-10)

空间利用率

a= 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积 ´100%

（1）计算每个晶胞含有几个原子:

1  +  8 ×1/8    = 2

（2）原子半径r与晶胞边长a的关系：

勾股定理：2a2 +a 2  = (4r) 2

  底面对角线平方   垂直边长平方    斜边(体对角线)平方

（3）空间利用率

  

（三）金属晶体特点

多数采面心立方或六方密堆积，配位数高（12）、熔、沸点高。

少数例外：Na、K、Hg。

二、离子晶体

（一）离子晶体的基本特征

1.占据晶格结点的质点：正、负离子；

    质点间互相作用力：静电引力（离子键）

2.整个晶体的无限分子：

    NaCl、CaF2 、KNO3…为最简式。

3.晶格能U↑，熔、沸点↑

      U＝[NAA Z+Z –e 2 (1 – 1/n)] / 4pe0r0

    UµZ+Z–／r0

4.熔融或溶于水导电。

（二）5种最常见类型离子晶体的空间结构特征 (教材p. 218, 图9-15)

NaCl型：Cl-面心立方晶格,Na+占据八面体空隙  

CsCl型：
       Cl-简单立方晶格, Cs+占据立方晶体空隙

ZnS型：S2 面心立方晶格,  

             Zn2+占据1/2的四面体空隙

   CaF2型：F 简单立方晶格,

            Ca2+占据1/2的立方体空隙

TiO2型：

O2- 近似六方密堆积排列晶格（假六方密堆积）, Ti4+占据1/2八面体空隙。

（O2- 蓝色，C.N. = 3;  Ti4+ 浅灰色，C.N. = 6）

(三)半径比规则

(四)半径比规则说明：

1. “半径比规则”把离子视为刚性球，适用于离子性很强的化合物，如NaCl、CsCl等。否则，误差大。

例：AgI(c) r + / r-= 0.583.

按半径比规则预言为NaCl型，实际为立方ZnS型。

因：Ag+ 与I-强烈互相极化，键共价性↑，晶型转为立方ZnS（C.N.变小，为4：4，而不是NaCl中的6：6）

2. 经验规则，例外不少。

例：RbCl(c)，

预言CsCl型，实为NaCl型。

3. 半径比值位于“边界”位置附近时，相应化合物有2种构型。

例:GeO2   r+/ r -= 53 pm / 132 pm = 0.40.

立方ZnS

NaCl   两种晶体空间构型均存在.

4. 离子晶体空间构型除了与r +/ r -有关外，还与离子的电子构型、离子互相极化作用（如AgI）以至外部条件（如温度）等有关。

例:  R.T.   CsCl  属于CsCl类型；

高温   CsCl  转化NaCl型。

三、分子晶体

（一）占据晶体结点质点：分子

（二）各质点间作用力：范德华力（有的还有氢键，如H2O(s))

       CH4晶体(右图).

 （三）因范德华力和氢键作用比共价键能小，分子晶体熔点低、硬度小，不导电，是绝缘体。

 （四）有小分子存在

实例： H2、O2、X2 ……

            H2O、HX、CO2 ……

多数有机物晶体、蛋白质晶体、核酸晶体是分子晶体。

C60结构模型,其晶体是分子晶体;

C纳米管晶体结构图

四、原子晶体（共价晶体）

（一）占据晶格结点的质点：原子

（二）质点间互相作用力：共价健

          熔沸点高，硬度大，延展性差。

（三）整个晶体为一大分子

（四）空间利用率低（共价健有方向性、饱和性）

金刚石（C的C.N.= 4），空间利用率仅34%.

C 用sp3杂化，与另4个C形成共价单键，键能达400kJ•mol-1（教材p.222图9-20）

其他例子：GaN，InGaN（半导体），金刚砂（SiC），石英（SiO2）

沙子(SiO2原子晶体）和玻璃（无定形体）

五、混合型晶体(过渡型晶体)

例1：石墨（graphite）

 C 单质

石墨晶体：层状结构

（教材p.224图9-22）

每层内：每个C作sp2杂化，与另3个C以共价键结合，并有离域p键（整层上、下）

层与层之间：以范德华力结合 ®过渡型晶体

导电率：沿层的方向高、垂直于层的方向低。

可作润滑剂。

石墨（上）和金刚石（下，原子晶体）晶体结构

例2：  石棉

Ca2SiO4为主要成分

Ca2+-SiO42-静电引力（离子键），

SiO42-四面体，Si-O共价健。

®离子晶体与原子晶体之间的过渡型晶体。