高中化学 选修三 第三章 晶体结构与性质

Chapter3晶体结构与性质2023/12/13(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象.(2)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(能自发呈现多面体外形)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)原子排列相对无序一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的区别2023/12/132.晶体形成的途径熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).溶质从溶液中析出.3.晶体的特性有规则的几何外形有固定的熔沸点物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向异性2023/12/13二.晶胞1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构2023/12/13立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8立方晶体中晶胞对质点的占有率晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞

2023/12/13

石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______.练习一：2:3232023/12/13三.四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子粒子间作用力离子键共价键分子间作用力金属键熔沸点硬度较高较硬很高很硬较低一般较软一般较高，少部分低,一般较硬，少部分软溶解性难溶解相似相溶导电情况固体不导电，熔化或溶于水后导电不导电（除硅）一般不导电良导体2023/12/13离子晶体原子晶体分子晶体1.金属氧化物（K2O、Na2O2）

2.强碱（NaOH、KOH、Ba(OH

)23.绝大多数的盐类1.金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼2.SiC

、SiO2晶体、BN晶体1.大多数非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60

（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）2.气态氢化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金属氧化物:CO2,SO2,NO2（除SiO2外）3.酸:H2SO4,HNO34.大多数有机物:乙醇，蔗糖（除有机盐）2023/12/13晶体熔沸点高低的判断⑴不同晶体类型的熔沸点比较

一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较

①离子晶体：阴、阳离子电荷数越大，半径越小熔沸点越高②原子晶体：原子半径越小→键长越短→键能越大熔沸点越高③分子晶体：相对分子质量越大，分子的极性越大熔沸点越高组成和结构相似的分子晶体④金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小熔沸点越高2023/12/13四、金属晶体的原子堆积模型原子在二维平面上的两种放置方式－非密置层和密置层非密置层配位数为４密置层配位数为６2023/12/13三维堆积－四种方式简单立方堆积钾型体心立方由非密置层一层一层堆积而成2023/12/13ＡＢＡＣＢＡ镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式2023/12/13堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6钾型(

bcp)K68%8镁型(hcp)Mg74%12铜型(ccp)Cu74%122023/12/13五.离子晶体NaCl和CsCl的晶胞2023/12/13

NaCl晶体每个Na+同时吸引6个Cl-每个Cl-同时吸引6个Na+2023/12/13在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；CsCl晶体8个立方体6个正八面体2023/12/13(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r-)(2)电荷因素----正负离子的电荷比CaF2

晶体中正离子配位数8,负离子配位数为

。TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？(3)键性因素----离子键的纯粹程度r+/r-0.225－0.4140.414－0.7320.732－1.00配位数４６８1.离子晶体中离子的配位数的决定因素2023/12/132.晶格能1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负离子形成1mol离子晶体所释放的能量.2.影响晶格能的因素:(1)与正负离子电荷成正比(2)与核间距成反比(与半径成反比)3.晶格能与离子晶体的物理性质:晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬度越大.2023/12/13六、分子晶体的结构类型Ⅰ范德华力-----分子密堆积条件：分子间作用力只是范德华力范围：大多数分子晶体的结构是干冰型2023/12/13OC3、干冰的晶体结构示意图干冰的晶体结构模型每个分子周围与它距离最近且相等的分子有多少个？问题：一个晶胞中含有几个二氧化碳分子？2023/12/13干冰晶体结构示意图由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。2023/12/13

在干冰型晶体中，平均每个晶胞（如图）占有CO2分子的个数为____，与二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有

个。412总结：分子晶体中距离最近的微粒数2023/12/13分子晶体的结构类型Ⅱ氢键-----分子间空隙大条件：分子间作用力除了范德华力

还有氢键冰的结构2023/12/13冰晶体的结构示意图问题：每个水分子周围与它距离最近且相等的水分子有多少个？2023/12/13

晶体中微粒的排列、个数及密度的计算

在氯化钠晶体中，每个Na+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有

个；这几个Cl-在空间构成的几何构型为

。6正八面体2023/12/13AD=CD=a/2AC=AB=每个CO2分子周围有多少个与之最近且等距离的CO2分子？距离为多少？（设晶胞边长为a）a12个2023/12/13

1987年2月，朱经武（PaulChu）教授等发现钇钡铜氧化合物在90K温度下即具有超导性，若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（）

A.YBa2CuO7-XB.YBa2Cu2O7-X

C.YBa2Cu3O7-XD.YBa2Cu4O7-XCu8×(1/8)+8×(1/4)=31/81/4Ba

2Y1C2023/12/13金刚石和石墨最小的环为几元环？碳碳键的键角为多少？

Wg石墨中碳原子数为＿碳环数为＿；；碳碳单键数为＿＿；三者之比为＿＿。(W/12)×1/2×NA(W/12)×NA(W/12)×3/2×N