高中化学选修三第三章晶体结构复习ppt课件

.,1,一.分子晶体,1、概念：分子间以分子间作用力（范德华力及氢键）相结合的晶体叫分子晶体。构成粒子：分子（构成分子的原子间以共价键结合）构成粒子间的相互作用：分子间作用力(范德华力及氢键）气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力,稀有气体分子为单原子分子，无共价键。,.,2,原因：分子间作用力很弱,2.物理特性,构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是范德华力力或氢键,较低的熔沸点（部分易升华）较小的硬度固态或熔融状态下都不导电分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关相似相溶,.,3,.所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4.部分非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60，稀有气体.部分非金属氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10.几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4.绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.典型的分子晶体,.,4,分子的密堆积只有范德华力，无分子间氢键,（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）,干冰的晶体结构图,.,5,碘的晶体结构图,每个碘分子周围有个碘分子,12,.,6,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,分子的非密堆积存在分子间氢键,.,7,科学视野,天然气水合物一种潜在的能源,.,8,最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，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。,解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13,.,9,二.原子晶体,1.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。,构成粒子：原子,构成粒子之间的作用：共价键,熔化时需克服的作用：共价键,原子晶体中，成键元素原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高。,.,10,2.物理特性,.熔点和沸点很高.硬度很大.一般不导电，但晶体硅、锗是半导体.且难溶于一些常见的溶剂,原因：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,.,11,3.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)、灰锡（Sn）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（SiO2）晶体、Al2O3,.,12,（1）在金刚石晶体中,C采取什么杂化方式？每个C与多少个C成键？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，C原子个数与CC键数之比为多少？（3）12克金刚石中CC键数为多少NA？（4）每个碳原子被多少个六元环所共用？每个六元环平均含有多少个碳原子？（5）每个CC键被多少个六元环所共用？每个六元环平均拥有的单键数是多少？（6）每个金刚石晶胞中含有多少个碳原子？,典型的原子晶体金刚石,12,1/2,1,6,8,.,13,（1）在SiO2晶体中在SiO2晶体中每个硅原子与几个氧原子成键？每个氧原子与几个硅原子成键？（2）在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？（3）在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?每个硅原子被几个环共用？每个氧原子被几个环共用？（4）1molSiO2中含有几molSiO键？,典型的原子晶体二氧化硅,.,14,石墨及其结构（混合型晶体）,（1）石墨中C原子以sp2杂化；（2）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有2个碳原子，3个C-C键，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为2：3；（3）石墨分层，层内为共价键，层间为范德华力，硬度小，可导电；（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C）短，故石墨更稳定。,.,15,1.定义:由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。,2.成键粒子:阴、阳离子。,3.相互作用力：离子键。,三.离子晶体,5.常见的离子晶体:强碱,活泼金属氧化物,大部分的盐类。,化合物所含离子所带电荷(主要因素)越多、离子半径越小，晶格能就越大，其熔沸点就越高，硬度就越大。如：NaClKCl;CaOBaO,4.熔化所需克服作用力：离子键。,晶格能：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量，通常取正值。或指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。,.,16,(2)硬度，难压缩。,(1)熔沸点，难挥发。,较高,较大,(3)水溶性,(4)导电性,一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂（如苯、汽油、CCl4等）。,固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。,6.离子晶体的物理性质,.,17,在NaCl晶体中：每个Na+周围最近且等距离的Cl-有个，且构成_每个Cl-周围最近且等距离的Na+有个；且构成_在每个Na+周围最近且等距离的Na+有个，在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有个；Na+和Cl-的配位数分别为、。一个NaCl晶胞中含个Na+和个Cl-。NaCl晶体中无NaCl分子，化学式NaCl表示。,6,6,12,12,6,6,4,4,Na+和Cl-的最简个数比,比较并区分配合物以及金属晶体中的配位数,正八面体,正八面体,典型的离子晶体NaCl晶体,.,18,每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有个,每个Cl-周围最近且等距离的Cs+有个；在每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有个,在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有个；一个CsCl晶胞中含个Cs+和个Cl-。Cs+和Cl-的配位数分别为、。,8,8,6,6,1,1,8,8,典型的离子晶体CsCl晶体,.,19,Ca2+的配位数：,F-的配位数：,一个CaF2晶胞中含:个Ca2+和个F-,8,4,4,8,典型的离子晶体CaF2晶体,8个F-构成立方体,4个Ca2+构成正四面体,.,20,2.阳离子的配位数：阴离子的配位数：,1.一个ZnS晶胞中含：个阳离子和个阴离子,4,4,4,4,典型的离子晶体ZnS晶体,.,21,决定离子晶体结构的因素,几何因素晶体中正负离子的半径比电荷因素晶体中正负离子的电荷比键性因素离子键的纯粹程度,岩浆晶出规则：一般先出晶格能大的,.,22,1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。,三.金属晶体,.,23,2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）,本质：静电作用,强弱判断:阳离子所带电荷越多（即原子的价电子越多），半径越小，金属键强。,存在：金属单质和合金中,.,24,组成粒子：,金属阳离子和自由电子,3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。,微粒间作用力：,金属键,熔化所需克服作用力：,金属键,.,25,【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。,【讨论2】金属为什么易导热？,金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传导到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。,.,26,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。,【讨论4】金属为什么具有金属光泽和颜色？,由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。,.,27,平面上金属原子紧密排列的两种方式,非密置层放置,密置层放置,配位数为4,配位数为6,1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,.,28,简单立方晶胞,（1）简单立方堆积,Po,4、金属晶体的原子堆积模型,.,29,配位数：,1,2,3,4,5,6,6,同层4，上下层各1,简单立方晶胞平均占有的原子数目：,.,30,金属原子半径r与正方体边长a的关系：,a=2r,.,31,体心立方晶胞,（2）体心立方堆积,碱金属和铁,.,32,配位数：,8,1,2,3,4,5,6,7,8,上下层各4,体心立方晶胞平均占有的原子数目：,.,33,金属原子半径r与正方体边长a的关系：,b=4r,b,.,34,（3）ABAB堆积方式,六方最密堆积,（Mg、Zn、Ti）,.,35,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数：,同层6，上下层各3,.,36,六方最密堆积晶胞平均占有的原子数目：,晶胞！,不是晶胞,六方最密堆积晶胞的空间利用率：74%,.,37,（4）ABCABC堆积方式,面心立方最密堆积,（Cu、Ag、Au）,.,38,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数：,同层6，上下层各3,.,39,面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：,.,40,金属原子的半径r与正方体的边长a的关系：,立方面心最密堆积的空间占有率,=74%,.,41,密置层三维堆积,非密置层三维堆积,5.金属晶体的