工科化学（一一）：物质的化学组成与聚集形态

2.2固体

上面我们讲了一些特殊的物质形态和化学组成，下面我们将从固、液、气三种聚集形态来描述物质的化学组成，今天主讲固体的相关知识。

固体：原子和原子结合态单元在常温常压下聚集成的固态系统

固体从原子结合方式上分为两种

晶体：原子及其结合态单元在空间排列有序称为晶体

非晶体：原子及其结合态单元在空间排列无序称为非晶体

晶体和非晶体的区别在宏观上显示为是否有固定的熔点

2.2.1晶体

晶格：把原子或者原子结合态看成几何学上的结点，这些结点按照一定规律排列所组成的几何图形称为晶格，又叫点阵，晶格的最小单位为晶胞

单晶：能用一个空间点阵图贯穿整个晶体。工业上用作半导体的硅绝大多数都是单晶硅

多晶：不能用一个空间点阵图贯穿整个晶体

2.2.1.1离子晶体

以离子键为化合物主要成键方式

特点：正负离子在晶格节点上交替出现，以离子键结合，熔点高，硬度大，较脆。

作用力：离子间作用力，与离子电量成正比，与离子间距的平方成反比，作用力越大，熔点越高

不同化合物的熔点比较及其原因

这也是在工程上简单比较熔点大小的方法。带电荷越多，离子半径越小，其熔点越高。（只适用于离子晶体）

2.2.1.2分子晶体

晶格结点上排列着极性分子或者非极性分子，一般为非金属,共价化合物。

特点：熔点低，硬度小，不导电，熔沸点随分子量增加而增加（有氢键的例外）

mp/ SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4

-90.2 -70 5 120.5

作用力：分子间作用力（范德华力）

分子晶体一般熔点不高于400

2.2.1.3原子晶体

晶格结点上排列中性原子

结合力：共价键

典型物质：C(金刚石)，SiO2,Si,B4C等

特点：熔点高，硬度大，延展性小，导电性能大小不一

2.2.1.4金属晶体

晶格节点上是原子或者正离子

作用力：金属键，强弱与原子半径/外层电子数有关

特点：大部分熔点较高（想一想反例都有哪些），硬度较大，良好的导电/导热能力，延展性好

典型物质：大部分金属Cu,Ag,Au等

2.2.1.5过渡型晶体和混合键型晶体

过渡型：晶格内的作用力发生变异

典型物质；FeCl2 、AlCl3

红色是配位键，黑色键是带有部分共价键性质的离子键

混合键型：同时存在几种作用力

典型物质：C（石墨）

层内部是共价键，层与层之间是范德华力

2.2.2非晶体

单元粒子无序排列，没有确定的熔点

制备方法：液相或气相沉积法制备

不同温度下非晶体的状态

目前使用的4类：玻璃、非晶态高分子化合物、非晶态薄膜、非晶态合金

2.2.3固体吸附剂

吸附剂分类：

物理吸附和化学吸附（区分依据是吸附机理）

物理吸附代表物质：活性炭，活性炭纤维

化学吸附：表面有含氧基团（羧基、羟基、羰基）

活性炭：

一种特殊处理的炭，别名：无定型炭。制备时经过炭化过程，减少了非炭部分。具有较大的比表面积，吸附过程是物理过程，吸附后可以洗脱。

分子筛：

最常用的分子筛是沸石型不溶性硅铝酸盐

分子通式：Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]•mH2O

孔径可控，可以选择性地吸附

沸石的平面结构

以不同的方式连接，形成立体网状骨架

2.2.4固体废弃物

定义：人类生活中不再具有使用价值而丢弃的固态物质

危害：

1. 占用土地；（垃圾包围城市）
2. 污染水源；（一节电池污染的水与一个人一生用的水相当）
3. 传播病毒。（病毒载体）

治理：

1. 回收（可循环利用部分）
2. 无害化处理（不可循环使用的部分）