选修3晶体结构与性质.ppt

第三章晶体结构与性质复习课 2 特点和性质 1 结构特性 晶体有自范性 2 晶体具有各向异性 强度 导电性 导热性 光学性质 3 晶体具有固定的熔点 3 晶体和非晶体的本质区别 构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列 1 定义 晶体 具有规则几何外形的固体非晶体 没有规则几何外形的固体 一 晶体和非晶体 或 内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体 天然水晶球里的玛瑙和水晶 4 晶体自范性的条件之一是生长的速率适当 熔融的二氧化硅快速冷却得到玛瑙 非晶体 熔融的二氧化硅缓慢冷却得到水晶 晶体 一 晶体的常识 晶体与非晶体比较 有 无 呈周期性有序排列 无序排列 有 有 无 无 凝固凝华结晶 X 射线衍射实验 二 四类晶体的比较 阴阳离子通过离子键结合而成的晶体 原子间通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合形成的晶体 金属阳离子与自由电子通过金属键结合而形成的晶体 阴阳离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子 二 四类晶体的比较 肯定有离子键可能有共价键 共价键 分子间 范德华力分子内 共价键 金属键 无 无分子 是巨大网状结构 有分子 无 共价键 无 氢键 无 断开离子键 共价键一般不断开 断键 不断键 减弱 大多数盐 强碱 活泼金属氧化物 金刚石 Si SiO2 SiC B 非金属氢化物 非金属氧化物 非金属单质 酸 多数有机物 金属单质和合金 三 四类晶体性质的比较 离子晶体 分子晶体 金属晶体 原子晶体 晶体粒子 粒子间作用 硬度 熔 沸点 溶解性 导电性 阴 阳离子 分子 原子 金属离子 自由电子 金属键 离子键 分子间作用力 共价键 较大 较小 很大 一般较大 部分小 较高 较低 很高 有高有低 易溶于极性溶剂 相似相溶 难溶 难溶 有些可与水反应 熔化或溶于水能导电 不易导电 不易导电 良导体 导电传热 二 几种微粒间作用力 无 有 有 无 无 有 有 无 1 C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度 原子间均以单键结合 下列关于C3N4晶体的说法正确的是 A 是分子晶体B 粒子间通过离子键结合C 每个C原子与4个N原子连接 每个N原子与3个C原子连接D 该晶体不可以做耐磨材料2 氮化硅是一种新型耐高温耐磨材料 在工业上有广泛用途 它属于 A 原子晶体B 分子晶体C 金属晶体D 离子晶体 A C 3 下列各组物质的晶体中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 A SO2和SiO2B CO2和H2OC NaCl和HClD CCl4和KCl B 四 熔 沸点的比较 1 关于晶体熔点的下列说法正确的是 A 金属晶体的熔点一定比离子晶体的熔点高B 原子晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高C 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低2 下列各物质中 按熔点由高到低的顺序排列的是 A H2O H2Te H2Se H2SB NaCl KCl LiCl CsClC Rb K Na LiD 金刚石 晶体硅 碳化硅E Hg NaCl CO2F 水晶 干冰 食盐 B A 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 晶体 晶体 晶体 1 根据状态 态 态 态 NaCl Hg CO2 水晶 食盐 干冰 固 液 气 原子 离子 分子 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 1 根据状态 3 同种类型 原子晶体 原子晶体 共价键强弱 成键原子半径 原子半径越小 共价键越 熔沸越 强 高 态 态 态 固 液 气 晶体 晶体 晶体 原子 离子 分子 金刚石 碳化硅 晶体硅 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 1 根据状态 3 同种类型 原子晶体 半径越小 共价键越 熔沸越 强 高 态 态 态 固 液 气 晶体 晶体 晶体 原子 离子 分子 离子电荷数越多 离子半径越小 强 高 离子晶体 离子晶体 晶格能 离子键强弱 离子半径 离子电荷 LiCl NaCl KCl CsCl 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 1 根据状态 3 同种类型 原子晶体 半径越小 共价键越 熔沸越 强 高 态 态 态 固 液 气 晶体 晶体 晶体 原子 离子 分子 强 高 离子晶体 离子半径越小 离子电荷越多 离子键越 熔沸点越 金属晶体 金属晶体 金属键强弱 金属阳离子半径 所带电荷数 金属阳离子电荷数越多 离子半径越小 金属键越 熔沸点越 强 高 Li Na K Rb 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 1 根据状态 3 同种类型 原子晶体 半径越小 共价键越 熔沸越 强 高 态 态 态 固 液 气 晶体 晶体 晶体 原子 离子 分子 强 高 离子晶体 离子半径越小 离子电荷越多 离子键越 熔沸点越 金属晶体 金属阳离子半径越小 所带电荷数越多 金属键越 熔沸点越 强 高 分子晶体 分子晶体 组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 分子间力越大 熔沸点越 式量相同 分子极性越大 熔沸点越 存在分子间氢键的比不存在氢键的熔沸点 高 高 高 H2O H2Te H2Se H2S 四 熔 沸点的比较 2 不同类型 1 根据状态 3 同种类型 原子晶体 半径越小 共价键越 熔沸越 强 高 态 态 态 固 液 气 晶体 晶体 晶体 原子 离子 分子 强 高 离子晶体 离子半径越小 离子电荷越多 离子键越 熔沸点越 金属晶体 金属阳离子半径越小 所带电荷数越多 金属键越 熔沸点越 强 高 分子晶体 有分子间氢键 相对分子质量越大 分子的极性越大 熔沸点越 高 1 氯化钠晶体 阴 阳离子的配位数是 即每个Na 紧邻 个Cl 这些Cl 构成的几何图形是 每个Na 与 个Na 等距离相邻 平均每个氯化钠晶胞含有 个Na 和 个Cl 6 12 五 几种典型晶体的空间结构 6 正八面体 4 4 2 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 个 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 个 这几个Cs 或Cl 在空间构成的几何构型为 在氯化铯晶体中Cs 的配位数 Cl 的配位数为 一个氯化铯晶胞含有 个Cs 和 个Cl 8 立方体 1 1 8 8 6 正八面体 3 干冰晶体 1 二氧化碳分子的位置 二氧化碳分子位于 面心和顶点 2 每个晶胞含二氧化碳分子的个数 二氧化碳分子的个数 4个 3 与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有几个 12个 4 金刚石属于晶体 这种晶体的特点是 金刚石中每个C原子与个C原子紧邻 由共价键构成最小环状结构中有个C原子 晶体中C原子个数与C C键数之比为 4 1 4 1 2 1 2 原子 空间网状 无单个分子 6 5 二氧化硅中每个Si与个O原子形成共价键 每个O与个Si原子形成共价键 在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为 平均每nmolSiO2晶体中含有Si O键最接近 mol 4n 4 2 1 2 6 石墨属于晶体 是状结构 C原子呈杂化 晶体中每个C原子被个六边形共用 平均每个环占有个碳原子 晶体中碳原子数 碳环数和碳碳单键数之比为 晶体中存在的作用有 3 2 2 1 3 混合 层 sp2 共价键 金属键和范德华力 六 用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式 1 有下列离子晶体空间结构示意图 为阳离子 为阴离子 以M代表阳离子 N代表阴离子 写出A B C D的化学式 A B C D ABCD M4N MN2 M3N8 MN 六 用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式 处于顶点的粒子 同时为 个晶胞共有 每个粒子有 属于晶胞 处于棱上的粒子 同时为 个晶胞共有 每个粒子有 属于晶胞 处于面上的粒子 同时为 个晶胞共有 每个粒子有 属于晶胞 处于内部的粒子 属于该晶胞 1 8 1 4 1 2 完全 8 4 2 2 最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子 如右图所示 顶角和面心的原子是钛原子 棱的中心和体心的原子是碳原子 它的化学式是 Ti14C13 二金属晶体的原子堆积模型 思考 思考 金属原子排列在平面 二维空间 上的放置方式有几种 如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体 你能画出排列的示意图吗 金属原子排列在平面 二维空间 上的两种放置方式 非密置层 密置层 配位数 4 配位数 6 O 1 2 3 4 O 1 2 3 4 5 6 观察思考 哪种排列方式原子周围的空隙最小 每种排列方式的配位数分别是多少 1简单立方堆积 空间利用率 52 配位数 6 观察思考 晶胞的形状是什么 每个晶胞含几个原子 每个原子的配位数是多少 其空间利用率如何 典型代表 只有Po 2体心立方堆积 观察思考 晶胞的形状是什么 每个晶胞含几个原子 每个原子的配位数是多少 空间利用率 68 典型代表 NaKFe 配位数 8 非密置层堆积 将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 并使非密置层的原子稍稍分离 每层均照此堆积 简单立方堆积 体心立方堆积 由非密置层一层一层堆积而成 3 六方最密堆积 4 面心立方最密堆积 金属晶体的两种最密堆积方式 典型代表 典型代表 MgZnTi CuAgAu 配位数 12 配位数 12 晶胞内含 个原子 2 晶胞内含 个原子 4 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1 3 5位 或对准2 4 6位 其结果是一样的 关键是第三层 对第一 二层来说 第三层可以有两种最紧密的堆积方式 六方最密堆积的前视图 A 第一种是将球竖直对准第一层的球 每两层形成一个周期 即按ABABABAB 的方式堆积 形成六方最密堆积 面心立方最密堆积的前视图 A 每三层形成一个周期 即按ABCABCABC 的方式堆积 形成面心立方最密堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 金属晶体的两种最密堆积方式 密置层堆积 简单立方 钋 体心立方 钾型 面心立方 铜型 七 几种金属晶体的晶胞 镁型 上述四种堆积方式的配位数分别是 6 8 12 12 上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为 1 2 2 4 简单立方 钋 体心立方 钾型 面心立方 铜型 七 几种金属晶体的晶胞 镁型 上述四种堆积方式的空间占有率分别是 52 68 74 74 Po NaKFe MgZnTi CuAgAu 上述四种堆积方式的代表物质分别是 共价键 空间网状 离子键 金属晶体 离子晶体 活泼金属与非金属 金属键 金属阳离子 自由电子 三中 三低 分子晶体 原子晶体 得失电子 1 某晶胞结构如图所示 晶胞中各微粒个数分别为 铜 个钡 个钇 个 巩固练习 2 3 1 B 化学式 A 2 根据离子晶体的晶胞结构 判断下列离子晶体的化学式 A表示阳离子 C ABC3 巩固练习 3 现有甲 乙 丙 如下图 三种晶体的晶胞 甲中x处于晶胞的中心 乙中a处于晶胞的中心 可推知 甲晶体中x与y的个数比是 乙中a与b的个数比是 丙晶胞中有 个c离子 有 个d离子 4 3 1 1 4 4 思考 1 NaCl晶体中 每个Na 周围最近距离的Cl 有个 每个Cl 周围最近距离的Na 有个 2 在NaCl晶体中 每个Na 周围最近距离的Na 有个 3 氯化钠的化学式用 NaCl 来表示 原因何在 能否把 NaCl 称为分子式 4 每个晶胞中平均有个Na 个Cl 位于顶点 棱边 面心 体心上的粒子对该晶胞的贡献 5 该晶胞中 若Na