《晶体SSE》PPT课件.ppt

1,第3章 物质的聚集状态与物质,2,食盐,3,橡胶,沥青,4,一、晶体：,（1）具有规则的几何外形。,（3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。,（4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。,（5）有固定的熔点，而非晶体没有,（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。,内部微粒在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。,1.晶体的特性,5,晶体的种类,金属原子,金属键,原子,离子键,共价键,分子,分子间作用力,阴阳离子,没有方向性和饱和性,具有方向性 饱和性,密堆积,没有方向性和饱和性,密堆积,6,Na,7,Mg,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,,8,3、晶体结构的基本单元晶胞,简单立方晶胞,认识几种晶胞：,面心立方晶胞,9,体心立方晶胞,简单单斜晶胞,10,1. 晶胞是晶体中最小结构重复单元。,2. 晶胞必须符合两个条件： 一是代表晶体的化学组成 二是代表晶体的对称性 ， 即与晶体具有相同的对称 元素 对称轴，对称面和对称中心 ) 。,晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同的平行六面体。,3. 晶胞按其周期性在三维空间重复排列（无隙并置堆砌）成晶体。,划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映 晶体内结构的对称性；二是尽可能小。,11,晶胞中原子个数的计算,体心：1,面心：1/2,顶点：1/8,棱边：1/4,12,计算：NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有的阴、阳离子数目分别是多少？,钠离子：1121/4 4 氯离子：8 1/861/2 4,铯离子：1 氯离子：8 1/8 1,13,例题分析：,如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。晶体内与每个“T”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式是 （各元素所带的电荷均已略去）,BaTiO3,12x(1/4) 8x(1/8) 1x1,14,二.金属晶体,1.金属晶体金属原子通过金属键形成的晶体。,2.金属键的特征：由于自由电子为整个金属所 共有，所以金属键没有方向性和饱和性。,【练习1】金属晶体的形成是因为晶体中存在( ) 金属原子金属离子自由电子阴离子 A.只有 B.只有 C. D.,C,【练习2】金属的下列性质中，不能用金属的电子理论加以解释的是（ ） A.易导电 B.易导热 C.有延展性 D.易锈蚀,D,15,【练习3】金属晶体堆积密度大，原子配位 数高，能充分利用空间的原因是（ ） A.金属原子的价电子数少 B.金属晶体中有自由电子 C.金属原子的原子半径大 D.金属键没有饱和性和方向性,D,【练习4】金属具有延展性的原因是（ ） A.金属原子半径都较大，价电子较少 B.金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子 间仍保持较强烈作用 C.金属中大量自由电子受外力作用时运动速度加快 D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量,B,16,NaCl的晶体结构示意图,三、离子晶体：,17,交流研讨,1. 每个Na+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Na+，而Na+数目与Cl-数目之比为 化学式为,2. 根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Na+，有 个Cl-,3. 在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个,6,6,1：1,NaCl,4,4,12,18,CsCl的晶体结构示意图,19,迁移应用,1. 每个Cs+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Cs+，而Cs+数目与Cl-数目之为 化学式为,2. 根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Cs+， 有 个Cl-,3. 在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个,8,8,1：1,CsCl,1,1,6,20,ZnS的晶体结构示意图,根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 个Zn2+， 有 个S2-,4,4,21,1. 晶格能 (在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱),拆开1mol 离子晶体，使之形成完全气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量. 用U 表示:,2. 意义 一般而言，晶格能越大，离子晶体的离子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。,22,离子晶体的晶格能随离子间距的减小而增大,因此随着阳离子或阴离子半径的减小,晶格能增大;晶格能愈大,晶体的熔点就愈高。 离子晶体的晶格能还与阴、阳离子所带的电荷数有关。,晶格能 q1. q2/r,23,离子晶体的特性； （1）熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增 加、离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。 （2）一般易溶与水，难溶于非极性溶剂。 （3）固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电,24,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,25,思考1. 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？ 思考2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？ 思考3. 在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？,4个,4个,1：2,26,.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,四原子晶体,2.常见的原子晶体 某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等 某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、 氮化硼（BN）晶体 某些氧化物：二氧化硅（ SiO）晶体、,27,180,109.5,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,【问题探究】,28,思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？ 思考2：在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？,29,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，所以原子晶体的 （1）熔点和沸点高 （2）硬度大 （3）一般不导电 （4）且难溶于一些常见的溶剂,3.原子晶体的物理特性,结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高 金刚石 碳化硅 晶体硅,30,【迁移应用】碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是（ ） A熔点从高到低的顺序是： 金刚石碳化硅晶体硅 B熔点从高到低的顺序是： 金刚石晶体硅碳化硅 C三种晶体中的结构单元都是正四面体结构 D三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体,A,31,分子晶体 分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，成为分子晶体。或者说，只含分子的晶体叫做分子晶体。 构成 在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。,五、分子晶体,32,CO2,I2,33,通过以下的数据分析：范德华力与化学键的区别？,通过化学键结合的NaCl的熔点为：801,通过范德华力结合的HCl的熔点：-112 沸点：-85,影响范德华力大小的因素,结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。,分子极性越强，范德华力越大,34,卤素单质熔沸点变化,,35,练习： 下列变化过程只是克服了范德华力的是（ ） A、食盐的熔化 B、水的分解 C、碘单质的升华 D、金属钠的熔化,C,36,.定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这样相对显正电性的H与另一分子中相对显负电性的X(或Y)原子相接近并产生静电相互作用和一定程度的轨道的重叠作用，这种相互作用称氢键。,表示：氢键可以用XHY表示。X和Y可以是同种原子，也可以是不同种原子。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。,氢键,37,. 氢键的形成条件:XHY中，X和Y都是电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是、）。,38,,39,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,冰晶体的结构与性质,40,范德华力、氢键和共价键的对比,41,3. 分子晶体的特性,分子晶体有低熔点 升华的特性 硬度很小。 表3-2某些分子晶体的熔点,42,小结：四种晶体的比较,一般较高，少部分低 ,一般较硬，少部分软,良导体,较高,较硬,固体不导电，熔化或溶于水后导电,很高,很硬,不导电 （硅半导体）,较低,一般较软,一般不导电,43,导热,良,难溶,金属单质,不导热,不良,一般易溶于水不易溶于有机溶剂,1.金属氧化物（K2O、Na2O2） 2.强碱（NaOH、KOH、 Ba(OH )2 3.大多数的盐,不导热,不良,难溶,金刚石、晶体硅、晶体硼 SiC 、 SiO2晶体、,不导热,不良,相似相溶,1.大多数非金属单质: X2,O2,H2, 2.气态氢化物: H2O,NH3,CH4,HX 3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2（除SiO2外） 4.酸:H2SO4,HNO3 5.大多数有机物:乙醇，蔗 糖（除有机盐）,44,晶体熔沸点