化学竟赛-晶体结构.ppt

K2Cr2O7晶体,KNO3晶体,明矾晶体,晶体结构与性质,晶体的概念,通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。 晶体中的粒子按一定的规则排列。,离子晶体、分子晶体和原子晶体、金属晶体等。,晶体的分类,一、 离子晶体,强碱、部分金属氧化物、部分盐类。,属于离子晶体物质,构成粒子：,例如: Na2O Na2O2 KOH NaOH NaCl CsCl K2SO4 NH4Cl,阴阳离子,相互作用：,离子键,离子间通过离子键结合而成的晶体。,.,无单个分子存在。 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。 水溶液或者熔融状态下均导电。 强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。,3. 离子晶体的特点,食盐(晶体)的形成 以离子键结合,返回,食盐的晶体结构图,1,2,3,5,4,6,可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。每个钠离子周围同时吸引着6个氯离子，每个氯离子也同时吸引着6个钠离子。,NaCl晶体中阴、阳离子的配位数,Na+的配位数为：,Cl-的配位数为：,6,6,CsCl晶体,CsCl的晶体结构及晶胞示意图,Cs+的配位数为：,Cl-的配位数为：,8,8,根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法。,在晶体结构中最小重复单位叫晶胞。,有1/8属于该晶胞,有1/4属于该晶胞,有1/2属于该晶胞,完全属于该晶胞,A:B:C=1:1:3,A,C,B,确定化学式,A,B,A2B,A,B,AB,A,B,A2BC2,C,小结：,立方体晶胞中各位置上粒子总数的计算方法分别是：,顶角上的粒子总数,=1/8顶角粒子数,棱上的粒子总数,面心上的粒子总数,=1/4棱上粒子数,=1/2面心粒子数,体心上的粒子总数,=1体心粒子数,三种典型的离子晶体,NaCl型,晶胞中离子的个数：,面心立方,(红球Na+ , 绿球Cl-),有关晶体的计算,配位比：6:6,CsCl型,晶胞中离子的个数：,(红球Cs+ , 绿球Cl-),简单立方,配位比：8:8,晶胞中离子的个数：,ZnS型(立方型),面心立方,(红球Zn2+ , 绿球S2-),配位比：4:4,1.在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿， 其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示 试回答：,(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相 等距离的钛离子有多少个?,(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数比是多 少?,2如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元)，已知晶体中2个最近的Cs+离子核间距为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为 （ ） A B C D,3(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a10-8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7gmol-1),62.0/a3 g/cm3,(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。,6:91,4图为NaCl晶胞的结构示意图.它向三维空间延伸得到完美晶体.试回答: (1)一个NaCl晶胞中有 个 Na+， 个Cl-。 (2)在氯化钠晶胞中与Cl-距离 相等且最近的Na+构成的几何 形状是 . (3)在一定温度下,用X-射线衍射法测得NaCl晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶胞的密度。 (4)若NaCl晶体的密度为d g/cm3，则NaCl晶体中Na+与Na+之间的最短距离是多少？,二、原子晶体,原子间通过共价键结合而成的具有空间网状结构的晶体。,金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。,属于原子晶体物质,原子晶体的特点,晶体中无单个分子存在。 SiO2是化学式不是分子式，Si和O原子个数比 12。 熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。 不导电。,金刚石的晶体结构,金刚石晶体结构模型,二氧化硅晶体结构,二氧化硅中SiO键夹角为10928 ,SiO2平面结构,SiO2最小的环有几个原子组成？,白球表示硅原子,12个,1.(1)金刚石晶体中的碳原子数与C-C化学键数的比是 。 (2)n mol SiO2中含有的SiO键为 mol,2如图所示，晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组 成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形 和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，观察 图形回答：,这个基本单元由 个硼原子 组成，键角是 ，共含有 个BB键。,12,60o,30,三、分子晶体,分子间通过分子间作用力结合成的晶体。,分子间作用力：,把分子聚集在一起的作用力。又称范德瓦耳斯力。,分子间作用力的特点,比化学键弱得多，它对物质的熔点、沸点有影响。,键能一般为:120kJ/mol800kJ/mol 分子间作用力约几个数十个kJ/mol,对于组成与结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，其熔沸点也越高。,一般规律：,分子晶体的特点,有单个分子存在；化学式就是分子式。 熔沸点较低，硬度较小。 固态和熔融状态下都不导电。,稀有气体、多数非金属单质、非金属氢化物、多数非金属氧化物、含氧酸、部分盐类、大多数有机物等。,属于分子晶体物质,例如: He I2 C60 H2O CO2 H2SO4 AlCl3 C12H22O11,一些氢化物的沸点,氢键,HF中由于F原子吸引电子的能力很强， HF键强，共用电子对强烈地偏向F原子， 即H原子的电子云被F原子的电子云吸引， 使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。,+,-,水分子间形成的氢键,氢键的基本特征,它比化学键弱而比分子间作用力强，其键能约在1040kJmol-1。,是一种存在于分子之间也存在于分子内的作用力。,氢键的形成条件,表示方法：在形成氢键的两原子间用 表示,分子中有氢原子和得电子能力强的原子。如：N、O、F,除了HF、H2O、NH3 有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。,除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。,干冰的晶体结构图(一),返回,干冰的晶体结构图(二),返回,石墨的晶体结构图,同一层：CC 键长为142pm，C 原子采用 sp2 杂化轨道，与周围三个 C 原子形成三个键，键角为 1200，每个 C 原子还有一个 2p