晶体结构与性质复习PPT.

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1、 1 1、结构特征：晶体晶体结构微粒在微观空间里结构微粒在微观空间里 呈周期性有序排列呈周期性有序排列 非晶体非晶体结构微粒无序排列结构微粒无序排列 一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 2 晶体与非晶体的性质特征 说明： 晶体自范性的本质：是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 的宏观表象。 晶体自范性的条件之一：生长速率适当。 自范性微观结构 晶体 有（能自发呈封闭的规则的多面 体外形） 原子在三维空间里呈周期性有 序排列 非晶体 没有（不能自发呈现多面体外形 ） 原子排列相对无序 晶体的特性 .有固定的熔沸点（非晶体有固定的熔沸点） （常用于区分晶体和非晶体） .各向异性（强度、导热性

2、、光学性质等） （不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体 的性质也随方向的不同而有所差异。） .当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上 看到分立的斑点或者普线 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是： 对固体进行X射线衍射实验 3、晶体形成的途径 熔融态物质凝固。(注) 气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华） 。 溶质从溶液中析出。 练习:241页深度思考 1 天然水晶球里的玛瑙和水晶 玛瑙和水晶都是玛瑙和水晶都是SiOSiO 2 2 的晶体，不同的是玛瑙是熔的晶体，不同的是玛瑙是熔 融态融态SiOSiO 2 2 快速冷却形成的，而水晶则是熔融态快速冷却形成的，而水晶则是熔融态SiOSiO 2

3、 2 缓缓 慢冷却形成的。慢冷却形成的。 玛瑙玛瑙水晶水晶 1.晶胞的定义：晶体结构的最小重复(或基本 单元)单元 2 .晶胞的特征： 通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最 小单元（即晶胞）完全重合 二:晶胞: 3.晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是完全等同 数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的关 系教材66页图3-7) “并置”指所有晶胞都是平行排列的， 取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动 “无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙 ；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面棱边、共面 请理解： “完全等同”指所有晶胞的形状、内 部的原子种类、个数及几何排列完全相

4、 同 平行六 面体 无隙并置 体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4 4.晶胞中原子个数的计算 均摊法：均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是晶胞任意位置上的一个原子如果是 被被x x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个 原子分得的份额就是原子分得的份额就是1/x1/x 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 请看: 1 体心：1 面心：1/2 顶点：1/8 棱边：1/4 5、三种典型立方晶体结构 体心立方体心立方 简单立方简单立方 面心立方面心立方 常见晶胞中微粒数的计算: 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 -1/8 棱-1/

5、4 面-1/2 心-1 （1）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为：81/8 + 61/2 = 4 (2)体心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共享，处于体心的金属原子全部 属于该晶胞。 微粒数为：81/8 + 1 = 2 在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在 面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全 属于该晶胞。 微粒数为：121/6 + 21/2 + 3 = 6 (3)六方晶胞 1 1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞, ,可推可推 知：甲晶体中知：甲晶体中A A与与B B的离子个数比为的离子个数比为 ；乙晶体的化学式为；乙晶

6、体的化学式为 ；丙晶体的；丙晶体的 化学式为化学式为_；丁晶体的化学式为；丁晶体的化学式为 _。 11C2D EF XY3Z 2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、 金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含 有几个原子? Na Zn I2 金刚石 8.NiO晶体结构如图，Ni2与邻近的O2-核间距 为a10-8 ，计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔 质量为74.7gmol-1) 练习:241页第三题3 分子晶体 1.定义：只含分子的晶体称为分子晶体 如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。 构成粒子：分子 构成晶体中粒子间的相互作用：分子间作用力 (范德华力和氢键) 注

7、：分子内原子间以共价键结合，除稀有气体 因为 稀有气体分子为单原子分子，无共价键。 碘晶体结构 分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用 力力, ,不破坏化学键不破坏化学键, ,也有例外也有例外, ,如如S8S8 2、属于分子晶体的化合物类别举例 （1）所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX （2）部分非金属单质 X2,O2,H2, S8,P4, C60 除金刚石 ,石墨,晶体硅,晶体硼等 （3）部分非金属氧化物 CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10除碳化硅 （4）几乎所有的酸 H2SO4,HNO3,H3PO4 （5）绝大多数有机物晶

8、体 乙醇，冰醋酸，蔗糖 (6)其他的:氯化铝,氯化铍 分子晶体的物理特性：分子晶体的物理特性： 较低的熔点和沸点（为什么？）较低的熔点和沸点（为什么？） 较小的硬度（多数分子晶体在常温时为较小的硬度（多数分子晶体在常温时为 气态或液态）气态或液态） 一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不 导电导电, ,部分溶于水后导电部分溶于水后导电( (举例举例) )。 溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关 相似相溶相似相溶( (讲讲) )。 原因：分子间作用力很弱原因：分子间作用力很弱 分子晶体熔沸点变化规律 P243-244页 注注: :分子

9、间作用力越大分子间作用力越大, ,熔沸点越高熔沸点越高( (相对相对 分子质量分子质量, ,分子极性分子极性, ,氢键氢键) ) 分子晶体熔化时一般只破坏分子间作分子晶体熔化时一般只破坏分子间作 用力用力, ,不破坏化学键不破坏化学键, ,也有例外也有例外, ,如如S8S8 （）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如： HF 、冰、NH3 ） 晶体分子结构特征 （）只有范德华力，无分子间氢键分子密 堆积（若以一个分子为中心,其该分子周围有12 个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2） 分子的密堆积分子的密堆积 （与每个分子距离最近的相同分子共有（与每个分子距离最近的相同分子共有1212个个

10、 ） 氧（O2）的晶体结构 碳60的晶胞 分子的密分子的密堆积堆积 晶体中与某一CO2分子等 距离且最近的CO2分子有 个 干冰的晶体结构图 12 冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子 冰的结构冰的结构 氢键具有方向性 分子的非密堆积分子的非密堆积 氢键具有饱和性 4、水分子间存在着氢键的作用，使 水分子彼此结合而成（H2O）n。在 冰中每个水分子被4个水分子包围形 成变形的正四面体，通过“氢键”相互 连接成庞大的分子晶体，其结构如图 ：试分析： 1mol 冰中有 mol氢键？ H2O的熔沸点比H2S高还是低？为 什么？ 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金 刚石晶胞（其 晶胞结构

11、如右图）相 似，其中空心所示原子位于立方体的 顶点 2 氢键 一、原子晶体 概念：相邻原子间以共价键相结合而形成 空间立体网状结构的晶体。 构成粒子：原子 粒子之间的作用：共价键 熔化时需克服的作用：共价键 原子晶体中，成键元素原子 半径越小，共价键键能越大 ，熔点越高。 P243原子晶体熔 沸点高低比较 练习 1、碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构， 其中C 原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶 体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点 从高到低的顺序是（ ） A、 B、 C、 D、 A 3、常见原子晶体 （1）某些非金属单质：硼（B）、硅（ Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等

12、（2）某些非金属化合物：SiC、BN等 （3）某些氧化物：SiO2、 等 2、原子晶体的物理性质 熔点和沸点很高 硬度很大 一般不导电（硅和锗是半导体） 且难溶于一些常见的溶剂 原因：在原子晶体中，由于原子间以 较强的共价键相结合，而且形成空间 立体网状结构 4、典型的原子晶体 （1）金刚石 10928 154pm 键能： 347.7kj/mol 熔点： 大于35500C 硬度：很大 10928 金刚石的晶体结构示意图 键能： 347.7kj/mol 熔点： 大于35500C 硬度：很大 154pm 4、典型的原子晶体 在金刚石晶体里 每个碳原子结合了 个碳原子形成4个键 ，即每 个碳原子被

13、个碳原子包围着，被包围的碳原子 和四个相邻的碳原子形成的空间构型为 夹角为 所以在金刚石中 碳原子的杂化方式为 金刚石晶体中所有的C C键长 4 109。28， 4 正四面体 sp3 相等 晶体中最小的碳环由 个碳组成，且不在同一平面内,； 晶体中每个C原子被 12 个六元环所共有,每个环平均拥 有： 1 个CC键， 1/2个C原子。 晶体中每个C参与了4条CC键的形成，而在每条键中的 贡献只有一半，故C原子与CC键数之比为： 6 1:2 3、典型的原子晶体 （1）金刚石 10928 154pm 键能： 347.7kj/mol 熔点： 大于35500C 硬度：很大 金刚石晶胞中含8个碳原子 2

14、011高考题节选】 六方氮化硼（BN)在高温高压下可以转化为立方 氮化硼（BN) ，其结构与金刚石相似，硬度与金 刚石相当，晶胞边长为361.5pm,问立方氮化硼晶 胞中含多少个氮原子，多少个硼原子,立方氮化 硼的密度是_ gcm-3 ？ 各为4个 180 10928 Si O 共价键 SiO2的结构特征 在SiO2晶体中 每个Si原子周围结合个 O原子；所 以 Si原子均以sp3杂化分别与4个O原 子成键 ,同时，每个O原子跟个 Si原子 相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子 和O原子按 的比例所组成的立体 网状的晶体。 。 4 2 1：2 1mol SiO2中含 SiO键 4mol 最小的环是由个 Si原子和 个O原子组成 的12元环,含有12个Si-O键；每个Si原子被12 个十二元环共有，每个O原子被6个十二元环 共有,每个十二元环所拥有的Si原子数为 61/12=1/2，拥有的O原子数为61/6=1拥有 的Si-O键数为121/6=2，则Si原子数与O原子 数之比为1：2 , 66 练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一 个最小的碳环完全拥有碳原子数为 ，每个C 完全拥有CC数为 。 石墨中CC夹角为： 120 0， CC键长： 1.421010 m 层间距： 3.35 1010 m 石墨及其结构（混合型晶体） 空间层状结构 空间结构俯视图