选修3第3章晶体一轮.ppt

第三章 晶体结构与性质,又称玻璃体,（一）宏观：,晶体,非晶体,具有规则几何外形的固体,一、晶体,没有规则几何外形的固体,许多固体粉末看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形，也属于晶体,注意：,如玻璃、松香、一些塑料,（二）微观：,晶体粒子在三维空间周期性有序排列,非晶体粒子在三维空间排列相对无序,1、各向异性:,晶体内沿不同的方向，,有不同的物理性质，,原因:在不同的方向上，粒子排列方式不同,（三）性质：,2、有固定的熔点:,晶体完全熔化前温度不会升高,吸收的热量用来破坏有序结构,3、 X射线衍射:,鉴别晶体和非晶体的最科学的方法,二、晶胞,1、定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元,铜晶体,铜晶胞,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，晶胞是无形的，是人为划定的。,无隙并置,2、特点：晶胞在晶体中“无隙并置”.,晶胞任意位置上的一个微粒如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个微粒分得的份额就是1/x,顶点：1/8,棱边：1/4,面心：1/2,分摊法：,3.晶胞中粒子个数的计算,（1）立方晶胞,体内 :1,顶点：1/6,侧面棱：1/3,上下面心：1/2,体内 :1,（2）六棱柱晶胞：,上下面边：1/4,侧面心：1/2,（3）三棱柱晶胞：,顶点：1/12,侧面棱：1/6,上下面心：1/2,体内 :1,侧面心：1/2,上下面边：1/4,三、分子晶体,（一）定义：,（二）构成微粒：,分子,（三）粒子间作用力：,1、分子内：,2、相邻分子间：,原子间以共价键结合，,分子间作用力,或氢键,稀有气体原子间无共价键,原子形成分子，,分子形成晶体,（与CO2分子距离最近的CO2分子共有？个 ）,干冰的晶体结构图,（四）分子晶体结构特征,1、密堆积,如：C60、干冰 、I2、O2等,只有范德华力，无分子间氢键,配位数：12,面心立方,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积,2、非密堆积,有分子间氢键,氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.,（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。,如：HF 、NH3、冰,每1mol冰中有 mol氢键,2,（五）典型的分子晶体：,除原子晶体之外的共价分子,与化学键无关,1、有氢键时：,熔沸点比无氢键的高,2、无氢键时：,相对分子质量越大，熔沸点越高,3、同分异构体，支链越多，熔沸点越低,（六）熔沸点：,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,四、原子晶体,（一）定义：,原子间以共价键结合而成的空间网状结构的晶体。,（三）物理性质：,原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔沸点越高,难溶于一般溶剂，,（二）常见原子晶体：,金刚石、Si、B、Ge,SiO2、 SiC、Si3N4、,熔沸点高，硬度大，,不导电，个别为半导体,（四）熔沸点：,构成微粒,微粒之间的作用,1、每个碳原子以共价键跟4个碳原子结合，,3、每个碳原子都采取SP3杂化,2、金刚石晶体中所有的CC键长相等，,5、晶体中最小的碳环由6个碳组成，,4、 1mol金刚石中CC键为：,键角相等（10928）,2mol,且不在同一平面内,形成正四面体,（五）金刚石（晶体Si）:,3、每个C、Si都采取SP3杂化，,1、每个C原子以共价键跟4个Si原子结合，,2、 SiC中所有的CSi键长相等，,5、最小的环：,4、 1molSiC中CSi键为：,键角相等（10928）,4mol,六元环,形成正四面体,每个 Si原子以共价键跟4个C原子结合，,（六）SiC:,2、 1mol SiO2中含SiO键：,（七）SiO2：,1、每个Si原子周围4个O原子形成正四面体；,每个O原子结合2个Si原子，,Si、O原子比为1：2,10928,Si,o,（6个Si原子和6个O原子),12元环,3、最小的环是,4mol,石墨晶体结构,混合晶体,五、石墨,每个碳原子以共价键跟3个碳原子结合，,2、石墨中C原子以sp2杂化，,3、石墨晶体中最小环为六元环，,每个环含有C原子：,1、石墨分层，,硬度小，质软,石墨中C-C键比金刚石中C-C键的键长短，,2个,3个,范德华力，,每个C原子都有一个自由电子，可导电；,C-C键为：,熔沸点比金刚石高,层内：,层间：,（一)定义：,由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。,成键粒子,微粒间作用力,(二）常见的离子晶体：,六、离子晶体,离子化合物,强碱、,活泼金属氧化物、,大部分的盐类。,（三） 物理性质：,难溶于有机溶剂。,熔融状态下能导电。,1、有些易溶于水,有些难溶于水，,2、固态不导电,水溶液有些导电，,3、 熔沸点:,离子所带电荷越多，,离子半径越小，,熔沸点越高。,晶格能越大,4、配位数:,缩写为C.N.,一个离子周围最近的异电性离子的数目,或者反之,（五）NaCl：,Na+ ：,Cl- ：,体心和棱中点,顶点和面心,Na+:,Cl-:,1、离子的位置：,2、一个晶胞中离子数目,Na+的配位数为：,Cl-的配位数为：,6,6,12,与Na+距离最近的Na+数：,正八面体,无单个分子存在；NaCl不表示分子式,3、配位数,（六）CsCl：,1、 位置:,Cs+ ： Cl- ：,2、每个晶胞离子个数：,Cs+ ： Cl- ：,或者反之,1个；,1个。,体心,顶点,Cs+：,Cl-：,8,8,3、配位数,（二）物理性质：,导电、导热、有延展性、,有金属光泽等,七、金属晶体,（一）定义：,金属阳离子与自由电子通过金属键形成的晶体,均与自由电子有关,（三）熔沸点：,金属阳离子所带电荷越多、,离子半径越小，,熔点越高，硬度越大。,金属键越强，,配位数=4,配位数=6,（四）二维空间,1、非密置层,2、密置层,Po,6,1,52%,（三）三维空间,顶点微粒相切：,晶胞边长a=,2r,非密置层+非密置层,空间占有率：,每个晶胞含微粒数：,配位数：,金属代表：,1、简单立方堆积,微粒位置：,顶点,非密置层+非密置层,-钾型,Na，K，Fe,2、体心立方堆积,上层微粒填入下层微粒间的凹穴中,体对角线上的微粒相切：,8,68%,2,金属代表：,每个晶胞含原子数：,空间占有率：,配位数：,微粒位置：,顶点和体心,4r =,a,密置层+密置层,上层微粒填入下层微粒间的凹穴中,1，3，5 位 ( 或2，4，6 位),第三层的球对准第一层的球。,3、六方紧密堆积,每两层形成一个周期，,即ABAB.堆积方式,-镁型,Zn，Ti，Mg,12,74%,金属代表：,空间占有率：,配位数：,微粒位置：,顶点和体内,不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。,将第三层的球对准第一层的 2，4，6 位，,A,密置层+密置层,第二层微粒填入第一层微粒间的凹穴,1，3，5 位,第三层的微粒对准第一层微粒间凹穴,每三层形成一个周期，,即ABCABC.堆积方式,Cu，Ag，Au,12,74%,4,金属代表：,每个晶胞含微粒数：,空间占有率：,配位数：,4、面心立方堆积,-铜型,2，4，6 位,面对角线上微粒相切：,4r =,微粒位置：,顶点和面心,a,【注意】,1、熔沸点判断：,二看晶体类型：,一看常温下状态,同一晶体类型时：,原子晶体,离子晶体,分子晶体,原子晶体：,原子半径,共价键,熔点,离子晶体：,离子半径,晶格能,熔点,离子电荷,分子晶体：,相对分子质量,范德