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1、第三章第三章 晶体晶体结构与性质结构与性质 让我们一起让我们一起先欣赏几种先欣赏几种美丽的晶体美丽的晶体1雪雪花花2金刚石金刚石冰糖冰糖石墨石墨3水晶石水晶石4祖祖 母母 绿绿猫猫 眼眼 石石紫水晶紫水晶黄黄黄黄 水水水水 晶晶晶晶5明明矾矾硅藻土硅藻土钻石钻石食食盐盐石石蜡蜡雪花雪花泡沫塑料泡沫塑料水晶石水晶石观察观察思考思考请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：6晶体的常识 第一节第一节7一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1. 1. 概念概念晶体：具有规则几何外形的固体晶体：具有规则几何外形的固体非晶体：不具有规则几何外形的固体非晶体：不具有规则几何外形
2、的固体 晶体：晶体：内部微粒（原子、离子或分子）内部微粒（原子、离子或分子）在空间在空间按一定规律做周期性有序排列按一定规律做周期性有序排列构成的固体物质。构成的固体物质。 非晶体：非晶体：内部微粒（原子、离子或分子）内部微粒（原子、离子或分子）在空在空间相对无序排列间相对无序排列构成的固体物质构成的固体物质。8晶体晶体SiOSiO2 2和非晶体和非晶体SiOSiO2 2的投影示意图的投影示意图水晶水晶硅藻土硅藻土2. 2. 分类分类 根据组成晶体的粒子和粒子间的相互作用，将根据组成晶体的粒子和粒子间的相互作用，将晶体分为晶体分为分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子分子晶体、原子晶体、金属晶体、
3、离子晶体晶体。另外还存在许多。另外还存在许多混合晶体或过渡型晶体混合晶体或过渡型晶体。93.3.晶体与非晶体的本质差异晶体与非晶体的本质差异自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体有（能有（能自发自发呈现多面呈现多面体外形）体外形）原子在三维空间里原子在三维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没有（不能自发呈现没有（不能自发呈现多面体外形）多面体外形）原子排列相对无序原子排列相对无序晶体自范性的条件之一是晶体自范性的条件之一是生长的速率适当生长的速率适当1011天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶思考思考：得到晶体的：得到晶
4、体的途径，除了冷却的途径，除了冷却的方法，还有没有其方法，还有没有其它途径？你能列举它途径？你能列举哪些？哪些？玛瑙是熔融态玛瑙是熔融态SiO2快速快速冷却形成冷却形成没有规则外形没有规则外形水晶则是熔融态水晶则是熔融态SiO2缓慢缓慢冷却形成冷却形成有规则外形有规则外形12熔融态物质凝固熔融态物质凝固气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出教材教材教材教材P P6161图图图图3 32 24 4、得到晶体一般途径：得到晶体一般途径： 135 5、晶体的特征、晶体的特征(1)(1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形自范性：即
5、晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质的性质(2)(2)各向异性（各向异性（导电性、导热性、光学性质等）导电性、导热性、光学性质等） (3)(3)晶体的对称性晶体的对称性(4)(4)有固定的熔、沸点有固定的熔、沸点石墨在与层石墨在与层平行平行的的方向导电率约为在方向导电率约为在与层与层垂直垂直方向上导方向上导电率的电率的1 1万倍万倍本质特征本质特征: :晶体内部质点高度有序性的周期晶体内部质点高度有序性的周期性重复排列性重复排列14问题与思考问题与思考粉末状的固体是否都为非晶体呢？粉末状的固体是否都为非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？一些晶体的显
6、微照片一些晶体的显微照片许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形, ,但在光但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形学显微镜下可观察到规则的晶体外形15（1 1）物理性质差异）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率如：外形、硬度、熔点、折光率6 6、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体 （2）区分晶体和非晶体）区分晶体和非晶体最可靠的科学方法最可靠的科学方法是：是：对固体进行对固体进行X射线衍射实验射线衍射实验16小结：晶体和非晶体的差异小结：晶体和非晶体的差异固体固体外观外观微观结微观结构构自范性自范性 各向各向异性异性熔熔点点晶体晶体非晶非晶体体本质本质区别区别具有
7、规具有规具有规具有规则的几则的几则的几则的几何外形何外形何外形何外形有有有有粒子在三粒子在三粒子在三粒子在三维空间周维空间周维空间周维空间周期性有序期性有序期性有序期性有序排列排列排列排列各向各向各向各向异性异性异性异性固定固定固定固定不具有规不具有规不具有规不具有规则的几何则的几何则的几何则的几何外形外形外形外形没有没有没有没有粒子排列粒子排列粒子排列粒子排列相对无序相对无序相对无序相对无序各向各向各向各向同性同性同性同性不固不固不固不固定定定定微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序周期性有序排列排列排列排列171、
8、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体、固体SiO2一定是晶体一定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点、熔沸点 B、硬度、硬度 C、颜色、颜色 D、x-射线衍射实验射线衍射实验CD【课堂练习】【课堂练习】18学与问学与问玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图2 2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，
9、人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？1 1、某同学在网站上找到、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，一张玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？是不是晶体？为什么？观察对称性、刻划玻璃、加热、观察对称性、刻划玻璃、加热、X X射线衍射射线衍射不是晶体，因为粒子排不是晶体，因为粒子排列无序，没有晶体的自列无序，没有晶体的自范性。范性。192、参考答案参考答案A、采用、采用X射线衍射实验，当射线衍射实验，当X射线照射假宝石射线照射假宝石 时，
10、不能使时，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。射线产生衍射，只有散射效应。B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔点，在一定的范围内熔化。定的熔点，在一定的范围内熔化。E、可利用宝石的折光率鉴别、可利用宝石的折光率鉴别20二、晶体与晶胞二、晶体与晶胞1.1
11、.晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元2、特征：、特征：（1）一般来说）一般来说,晶胞都是平行六面体晶胞都是平行六面体（2）晶体和晶胞的关系：）晶体和晶胞的关系： 通过上、下、左、右、前、后的通过上、下、左、右、前、后的平移平移能与下一能与下一个晶胞完全重合（平移性）个晶胞完全重合（平移性） 整块晶体可以看成是无数的整块晶体可以看成是无数的完全等同完全等同晶胞晶胞无隙无隙并置并置而成的而成的 晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞 2
12、1无隙并置无隙并置平行六面平行六面体体平行六面平行六面体体22蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形无形的，是人为的，是人为划定的。划定的。问题问题: 铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子? A: 14 B: 4 C: 8 D: 623体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/43.3.晶胞中粒子个数的计算晶胞中粒子个数的计算均摊法均摊法：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被：晶胞任意位置上的一个粒子如果
13、是被n n个晶胞所共有，那么，这个粒子对每个晶胞的个晶胞所共有，那么，这个粒子对每个晶胞的贡献就是贡献就是1/n1/n。242 21 12 21 13 34 41 1体心：体心：1面上：面上：1/2顶点：顶点：1/8棱上：棱上：1/4立方晶胞中原子个数立方晶胞中原子个数2 24 43 37 76 61 18 85 525小结：小结：立方晶胞立方晶胞中对质点的占有率中对质点的占有率晶胞晶胞顶角顶角 棱上棱上 面上面上 体心体心立方体立方体 1/8 1/4 1/2 1顶点：顶点：8 1/8 = 1面上：面上：6 1/2= 3总共：总共：1+3=4264、三种典型立方晶胞结构、三种典型立方晶胞结构简
14、单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方27数一数它们平均含几个原子数一数它们平均含几个原子答案答案: 2 2 8 828A= 4 1/8=1/2练习练习: : 1 1、下面晶胞中含有原子个数及其化学式、下面晶胞中含有原子个数及其化学式B-A+B= 4 1/8=1/2A与与B离子的个数比等于离子的个数比等于 该物质化学式可该物质化学式可表示为表示为: 1:1A B晶体化学式确定晶体化学式确定晶胞内不同微粒的个数最简整晶胞内不同微粒的个数最简整数比数比292、钛酸钡的热稳定性好、钛酸钡的热稳定性好, 介电常数高介电常数高,在小型变在小型变 压器、话筒和扩音器压器、话筒和扩音器 中都有应用。
15、其晶体中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图的结构示意图如右图 所示。则它的化学式所示。则它的化学式 为（为（ ） A.BaTi8O12 B. BaTi4O6 C. BaTi2O4 D. BaTiO3BaTiOD303.3.石墨晶体的层状结构，层石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_。2：323314、如图所示的、如图所示
16、的NaCl晶胞中，晶胞中，Na+占据立方体的占据立方体的体心和体心和12条棱的棱心，条棱的棱心，Cl-占据立方体的顶点和占据立方体的顶点和面心。你能推导氯化钠的化学式吗面心。你能推导氯化钠的化学式吗? 324、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为位于棱柱内。则该化合
17、物的化学式可表示为A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2典例分析典例分析33Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示为故化学式可表示为 MgB2典例分析典例分析345、如如图图所所示示晶晶体体中中每每个个阳阳离离子子A或或阴阴离离子子B，均均可可被被另另一一种种离离子子以以四四面面体体形形式式包包围围着着，则则该该晶体对应的化学式为晶体对应的化学式为AAB BA2B CAB3 DA2B36、某离子晶体晶胞结构如右图所示，、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，位于立方体的顶点，Y位于立方体的位于立方体的中心，晶
18、体中距离最近的两个中心，晶体中距离最近的两个X与一与一个个Y形成的夹角形成的夹角XYX的角度为：的角度为：A. 90 B. 60 C. 120 D. 10928AD357 7、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是它的化学式是 。解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并
19、不是晶一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：以了。答案为：以了。答案为：以了。答案为：TiTi1414C C131336碘晶胞碘晶胞与与CO2分子距离最近的分子距离最近的CO2分子有分子有12个个373839金刚石晶胞金刚石晶胞10
20、928共价键共价键404110928SiO共价键42Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+比比例例模模型型（1）NaCl型晶胞型晶胞43钠离子和氯离子在晶胞中的位置？钠离子和氯离子在晶胞中的位置？NaNa+ +ClCl- -Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+44Cs+的配位数为：的配位数为：Cl-的配位数为：的配位数为：88CsCl晶体中阴、阳离子的晶体中阴、阳离子的配位数配位数-Cs+-Cl-与铯离子距离最近的铯离子有与铯离子距离最近的铯离子有 个个645
