物质的空间结构和性质.ppt

晶体 第三单元物质的空间结构和性质 1 晶体与非晶体的结构与性质 无序 周期 性有序 续表 有 无 各向异性 各向同性 不固定 固定 熔点 X 射线衍射 晶胞 1 概念描述晶体结构的 2 晶体中晶胞的排列 无隙并置a 无隙 相邻晶胞之间没有任何间隙 b 并置 所有晶胞平行排列 取向相同 2 基本单元 通过哪些途径可以获得晶体 提示获得晶体的途径有三个 1 熔融态物质凝固 2 气态物质不经液态直接凝固 3 溶质从溶液中析出 1 金属晶体和离子晶体 金属键和金属晶体金属键 电子气理论 要点 1 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的 电子气 被所有原子所共用 从而把所有的金属原子维系在一起 2 金属晶体是由 通过 形成的一种 巨分子 3 金属键的强度差别很大 一 1 金属阳离子 自由电子 金属键 金属晶体的原子堆积模型 1 二维空间模型a 非密置层 配位数为4 b 密置层 配位数为6 2 三维空间模型a 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6 只有Po采取这种堆积方式 b 钾型 即A2型密堆积 将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 每层都照此堆积 如Na K Fe等是这种堆积方式 配位数为8 2 c 镁型和铜型 即A3型最密堆积和A1型最密堆积 密置层的原子按钾型堆积方式堆积 若按 的方式堆积为镁型 按 的方式堆积为铜型 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 离子晶体和晶格能离子晶体 1 概念a 离子键 间通过 指相互排斥和相互吸引的平衡 形成的化学键 b 离子晶体 由阳离子和 通过 结合而成的晶体 2 决定离子晶体结构的因素 二 1 ABABAB ABCABCABC 最密堆积 阴 阳离子 静电作用 阴离子 离子键 a 几何因素 即晶体中阴 阳离子的半径比决定晶体结构 b 电荷因素 即阴 阳离子电荷不同 配位数必然不同 c 键性因素 离子键的纯粹程度 3 一般物理性质一般地说 离子晶体具有较高的 点和沸点 较大的 难于压缩 这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键 若要破坏这种作用需要较多的能量 熔 硬度 晶格能 1 定义 形成1摩尔离子晶体 的能量 单位kJ mol 1 通常取正值 2 大小及与其他量的关系a 晶格能是最能反映离子晶体 的数据 b 在离子晶体中 离子半径越小 离子所带电荷数越大 则晶格能越大 c 晶格能越大 阴 阳离子间的离子键就越 形成的离子晶体就越稳定 而且熔点高 硬度大 2 气态离子 释放 稳定性 强 试列表比较四种晶体的结构特点和性质 提示 2 依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断离子晶体的粒子是阴 阳离子 粒子间的作用是离子键 原子晶体的粒子是原子 原子间的作用是共价键 分子晶体的粒子是分子 分子间的作用为分子间作用力 即范德华力 金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子 粒子间的作用是金属键 晶体类型的判断和性质的比较 1 依据物质的性质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 依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高 常在几百至一千多度 原子晶体的熔点高 常在一千至几千度 分子晶体熔点低 常在几百度以下至很低温度 金属晶体的熔点差别很大 2 3 依据导电性判断离子晶体水溶液或熔融态能导电 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 依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或略硬而脆 原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 金属晶体多数硬度差别大 且具有延展性 4 5 2010 日照调研 下面有关晶体的叙述中 错误的是 A 金刚石的网状结构中 由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子B 在NaCl晶体中每个Na 或Cl 周围都紧邻6个Cl 或6个Na C 白磷晶体中 粒子之间通过共价键结合 键角为60 D 离子晶体在熔化时 离子键被破坏 而分子晶体熔化时 化学键不被破坏 典例1 解析金刚石的网状结构中 每个最小的碳环上有6个原子 以共价键结合 NaCl晶体的配位数为6 即每个晶胞中有6个Na 6个Cl 白磷的化学式为P4 结构为正四面体形 键角为60 分子内以P P共价键结合 而P4分子晶体以分子间力结合 而非共价键 离子晶体熔化时 离子键被断开 而分子晶体熔化时 分子并未发生改变 答案C 有A B C三种晶体 分别由H C Na Cl四种元素中的一种或几种组成 对这三种晶体进行实验 结果如表 应用1 1 晶体的化学式分别为 A B C 2 晶体的类型分别是 A B C 3 晶体中微粒间作用力分别是 A B C 解析A晶体的熔点较高 硬度较大 且熔融状态下能导电 故A应为离子晶体 又因为A与Ag 反应可生成白色沉淀 故A应为NaCl 晶体B熔点很高 硬度很大 应为原子晶体 故B应为金刚石 晶体C的熔点很低 液态不导电 应为分子晶体 故C为HCl 答案 1 NaClCHCl 2 离子晶体原子晶体分子晶体 3 离子键共价键分子间作用力 晶体微粒数计算和化学式的确定 2011 苏北联考 氯化铯晶胞 晶体重复的结构单位 如下图甲所示 该晶体中Cs 与Cl 的个数比为1 1 化学式为CsCl 若某晶体晶胞结构如下图乙所示 其中含有A B C三种元素的粒子 则该晶体中的A B C的粒子个数比为 典例2 A 8 6 1B 4 3 1C 1 6 1D 1 3 1 答案D 1 在使用 均摊法 计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状 如六棱柱晶胞中 顶点 侧棱 底面上的棱 面心依次被6 3 4 2个晶胞共用 2 非长方体 正方体 晶胞中粒子视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 被三个六边形共有 每个六边形占1 3 已知X Y Z三种元素组成的化合物是离子晶体 其晶胞如右图所示 则下面表示该化合物的化学式正确的是 A ZXY3B ZX2Y6C ZX4Y8D ZX8Y12 应用2 解析由晶胞的结构可知X是在正方体的8个顶点上 每一个晶胞只占有顶点的1