课件：晶体结构与性质概述.ppt

一、晶体的常识 1晶体与非晶体的区别,周期性排列,无,固定,无,无规则,2.晶胞 (1)定义：在晶体微观空间里取出一个_，这个描述晶体_的基本单元叫做晶胞。 (2)结构：一般来说，晶胞都是_， 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个晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部 是完全相同的。,平行六面体,结构,最小重复单元,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,思考：1mol冰周围有？mol氢键,二、分子晶体和原子晶体 1分子晶体 (1)结构特点 晶体中只含_。 分子间作用力为_，也可能有_,范德华力,分子,氢键,4,(2)典型的分子晶体 冰 水分子之间的主要作用力是_，也存在_，每个水分子周围只有_个紧邻的水分子。 干冰 CO2分子之间存在_，每个CO2分子周围有_个紧邻的CO2分子。,范德华力,氢键,范德华力,12,2原子晶体 (1)结构特点 晶体中只含原子。 原子间以_结合。 _结构。 (2)典型的原子晶体金刚石 碳原子以_杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为_。 每个碳原子与相邻的_个碳原子结合。,空间网状,共价键,4,sp3,10928,Si与si-o键比为1:4,三、金属晶体 1“电子气理论”要点 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的_形成遍布_的“电子气”，被_所共用，从而把_ 维系在一起。 金属晶体是由_、_ 通过_ 形成的一种“巨分子”。 金属键的强度_。,价电子,自由电子,金属阳离子,所有金属原子,所有原子,整个晶体,金属键,较大,2金属晶体的、通性：,金属光泽不透明导电导热延展性,四、金属晶体的原子堆积模型 1二维空间模型 (1)非密置层，配位数为_。 (2)密置层，配位数为_。 2三维空间模型 (1)简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为_。只有_采取这种堆积方式。,4,6,6,Po(钋),(2)钾型 将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的_，每层都照此堆积。如_、_、_等是这种堆积方式，配位数为_。 (3)镁型和铜型 密置层的原子按_型堆积方式堆积。若按_的方式堆积为_型，按_的方式堆积为_型。这两种堆积方式都是金属晶体的_，配位数均为12，空间利用率均为_。,74%,凹穴中,Na,K,Fe,8,最密,ABAB,镁,ABCABC,铜,最密堆积,五、离子晶体1概念 (1)离子键：_间通过_(指 _和_ 的平衡)形成的化学键。 (2)离子晶体：由_和_通过_结合而成的晶体。,2决定离子晶体结构的因素 (1)几何因素：_。、(2)电荷因素：即正负离子_ 。 3一般物理性质 一般地说，离子晶体具有较高的_点和_点，较大的_。这些性质都是因为离子晶体中存在着_。若要破坏这种作用需要_。,阴、阳离子,静电作用,异性电荷间的吸引力,电子与电子、原子核与原子核间的排斥力,阴离子,阳离子,离子键,正负离子的半径比,一定的能量,熔,沸,硬度,离子键,电荷比,3.典型晶胞结构 (1)比较氯化钠与氯化铯晶体,(2)比较金刚石和石墨晶体,共价键,碳原子与碳原子之间是共价键，而层与层之间是分子间作用力,硬度高、不导电；,质软滑腻，电的良导体；用于润滑剂及电极等,原子晶体,混合型晶体,(3)比较二氧化硅和二氧化碳晶体,共价键,分子间作用力,硬度高、熔点高，难溶解于一般的溶剂等,熔点低，易升华，能够溶解于水等,原子晶体,分子晶体,气态离子,所释放,kJmol1,稳定性,小,多,强,稳定,高,大,1四种典型晶体比较,离子间通过离子键,通过金属阳离子与自由电子之间,分子间以分子间作用力,原子间以共价键相结合而形成空间网状结构,阴、阳 离子,金属阳离子、自由电子,分子,原子,离子键,金属键,分子间作用力,共价键,较高,有的高(如钨)有的低(如汞,低,很高,硬而脆,有的高(如Cr)、有的低(如Na),低,很高,固体不导电，熔融或在水溶液中导电,良,熔融或固体不导电，在水溶液导电,绝缘体 (半导体),不良,良,不良,不良,易溶于极性溶剂，,一般不溶于溶剂，,相似相容,不溶于任何溶剂,例1下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分：,(1)代表金刚石的是(填编号字母，下同)_，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_晶体。 (2)代表石墨的是_，每个正六边形占有的碳原子数平均为_个。 (3)代表NaCl的是_，每个Na周围与它最接近且距离相等的Na有_个。 (4)代表CsCl的是_，它属于_晶体，每个Cs与_个Cl紧邻。,2019/4/22,24,可编辑,2.判断晶体类型的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。,(2)依据物质的分类判断。金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。,(3)依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高，常在数百至1000 ；原子晶体熔点高，常在1000 至几千摄氏度；分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。 (4)依据导电性判断。离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。,(5)依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大或较硬、脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。,3晶体熔、沸点高低的比较规律 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低 一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，而汞、镓、铯等熔、沸点很低。 (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小的键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石碳化硅硅。,(3)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。 (4)分子晶体 分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；分子间具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高，如H2OH2TeH2SeH2S。,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。,(5)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。 合金的熔、沸点一般来说比它各组分纯金属的熔、沸点低。,变式训练 3下列说法中正确的是( ) A离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子 B金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动 C分子晶体的熔沸点很低，常温下都呈液态或气态 D原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合 答案D,4下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 ( ) ASiO2 CsCl CBr4 CF4 BSiO2 CsCl CF4 CBr4 CCsCl SiO2 CBr4 CF4 DCF4 CBr4 CsCl SiO2 答案A,5SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中不正确的是( ) ASiCl4晶体是分子晶体 B常温、常压下SiCl4是气体 CSiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 DSiCl4熔点高于CCl4 答案B,1下列判断正确的是( ) A酸酐一定是氧化物 B晶体中一定存在化学键 C碱性氧化物一定是金属氧化物 D正四面体分子中键角一定是10928 答案C,2下列晶体均按A1型方式进行最密堆积的是( ) A干冰、NaCl、金属Cu BZnS、金属镁、氮化硼 C水晶、金刚石、晶体硅 DZnS、NaCl、镁 答案A 解析本题考查晶体的堆积模型。干冰、NaCl、Cu、ZnS均为面心立方堆积(A1)，Mg为A3型，水晶、金刚石、晶体硅、氮化硼为原子晶体，不遵循紧密堆积原则，故只有A项正确。,3有关非晶体的描述中不正确的是( ) A非晶体和晶体均呈固态 B非晶体内部的微粒是长程无序和短程有序的 C非晶体结构无对称性、各向异性和自范性 D非晶体合金的硬度和强度一定比晶体合金的小 答案D,4下列说法正确的是( ) A冰融化时，分子中HO键发生断裂 B原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高 C分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔、沸点就越高 D分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 答案B,5下列说法中正确的是( ) A金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成 BNa2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为11 C1 mol SiO2晶体中含2 mol SiO键 D金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应 答案A,7如右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、磁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的Ti原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)( ) A8；BaTi8O12 B8；BaTi4O9 C6；BaTiO3 D3；BaTi2O3 答案C,8.最近发现一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，则它的化学式为( ) AM4N4 BMN CM14N13 D条件不够，无法写出化学式 答案C,9.某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心。试分析： (1)晶体中每个Y同时吸引着_个X，每个X同时吸引着_个Y，该晶体的化学式为_。 (2)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有_个。 (3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角的度数为_。,(4)设该晶体的摩尔质量为M gmol1，晶体密度为 gcm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为_cm。,解析(1)同时吸引的原子个数指在某原子(离子)周围距其最近的其他种类的原子(离子)个数，观察题图可知，Y位于立方体的体心，X位于立方体的顶点，每个Y同时吸引着4个X；再分析每个X周围的Y数目，每个X同时为八个立方体共用，而每个立方体的体心都有