第三章《晶体结构与性质》复习

1、选修3物质结构与性质,第三章晶体结构与性质,教学目标,、了解晶体的初步知识,知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成。 、了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。了解分子间作用力对物质物理性质的影响。了解氢键及其物质物理性质的影响。,、知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的物理性质，能列举金属晶体的基本堆积模型。了解金属晶体性质的一般特点理解金属晶体的类型与性质的关系 、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。知道离子

2、化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱 5、能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别,晶体与非晶体,第一节 晶体的常识,本质差异（有序排列），晶体的特点,1个晶胞中平均占有原子个数的计算,晶胞,分子晶体的特性,第二节 分子晶体与原子晶体,分子间作用力； 分子晶体的物理性质: 低熔点、硬度小,普遍性与特殊性，只有范德华力时12分子密堆积（干冰），有其他作用力时结构特殊性（冰）。,冰和干冰的结构特点,分子晶体,原子晶体特性,共价键； 原子晶体的物理性质： 高硬度、高熔点,图3-14（右

3、）给出了金刚石中的晶胞，倾斜，与p64图3-9（右）相同。,金刚石的结构特点,原子晶体,金属键,第三节 金属晶体,电子气理论及运用该理论解释金属的一些物理性质(导电性、导热性、延展性等）,4种基本模型：简单立方堆积、钾型(体心立方密堆积)、镁型(六方密堆积)和铜型(面心立方密堆积),金属晶体的原子堆积模型,离子晶体的结构特点与特性,第四节 离子晶体,“科学探究”离子晶体结构特点；离子晶体的特性。,晶格能与离子晶体性质(熔点、硬度）的关系,晶格能,具有规则的几何外形,有,粒子在三维空间周期性有序排列,有,固定,不具有规则的几何外形,没有,粒子排列相对无序,无,不固定,微观粒子在三维空间是否呈现周

4、期性有序排列,一、晶体的常识,1、晶体与非晶体的区别,2. 晶体形成的途径,(1)熔融态物质凝固 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华） (3)溶质从溶液中析出,3.晶体的特性,有规则的几何外形 有固定的熔沸点 物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向异性,区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行x-射线衍射实验。,二.晶胞,1.定义:描述晶体结构的基本单元,2、三种典型立方晶体结构,体心：1,面心：1/2,顶点：1/8,棱边：1/4,3.晶胞中粒子个数的计算,均摊法：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是1/x,规律小结：均摊法解析晶体的计

5、算：,顶点:由8个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/8,棱上:由4个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/4,面心:由2个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/2,体内:由1个晶胞拥有，该晶胞独自拥有该粒子,长正方体,正六边形顶点:石墨中的每个c被3个共用，各环分享1/3,不规则,正六棱柱顶点:晶体中原子被6个共用，各环分享1/6,正六棱柱纵棱:晶体中原子被3个共用，各环分享1/3,正三角形顶点:每个原子被12个共用，各环分享1/12,不规则,正三角形纵棱:晶体中原子被6个共用，各环分享1/6,a b c,练习：某晶体的一部分如上图所示，这种晶体中a、b、c三种粒子之比是 。,1：4：2,1、石墨晶体的层状

6、结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形占有c原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。 碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_.,练习：,2:3,2,3,2：晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子，如图2-10所示，回答： （1）键角 ； （2）晶体硼中的硼原子数 个； bb键 条。,600,12,30,多面体中：面数+顶点数-棱数2,欧拉公式：,阴、阳离子,原子,分子,金属阳离子和自由电子,金属键,离子键,分子间作用力,较高、硬度较大,很高、很硬,很低 一般较软,一般较高，少部分

7、低 ,一般较硬，少部分软,难溶解,相似相溶,固体不导电，熔化或溶于水后导电,不导电 （除硅）,一般不导电,良导体,共价键,三、四种晶体结构与性质的比较,金刚石、 二氧化硅、 晶体硅、碳化硅,i2、干冰、冰等,au、fe、cu、钢铁等,强碱、大多数盐、活泼金属氧化物,1.大多数非金属单质: x2,o2,h2, s8,p4, c60 （除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外） 2.气态氢化物: h2o,nh3,ch4,hx 3.非金属氧化物: co2, so2, no2（除sio2外） 3.酸:h2so4,hno3 4.大多数有机物:乙醇，蔗糖（除有机盐）,3.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列的是

8、（） ah2o h2te h2se h2s bkclnaclliclhcl crbknali d石墨金刚石sio2钠,练习,规律小结：晶体熔沸点高低的判断,一般：原子晶体离子晶体分子晶体（有例外）,同种晶体类型物质的熔沸点比较,离子晶体：,原子晶体：,分子晶体：,金属晶体：,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( 高 ) 式量相同，分子极性越大，熔沸点越(高 ) 分子间存在氢键的比不存在氢键的熔沸点(高),不同晶体类型的熔沸点比较,4. 关于晶体的下列说法正确的是 a.在离子晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 b.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 c.原子晶体的熔

9、沸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,10928,共价键，键长很短， 键能很大,1、金刚石的晶体结构示意图,碳：sp3杂化,四、几种典型晶体的结构特征,180,10928,si,o,共价键,2、二氧化硅晶体结构示意图,小结： 原子晶体的结构特点,（1）构成粒子：原子 （2）粒子间作用力：共价键 （3）立体网状结构,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，所以原子晶体有特殊的物理性质。,-分子的密堆积,（与co2分子距离最近的co2分子共有12个 ）,3、干冰的晶体结构图,冰中个水分子周围有个水分子,4、冰的结构,氢键具有方向性,-分子的非

10、密堆积,只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。这类 晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：c60、 干冰 、i2、o2。,分子晶体结构特征,密堆积,有分子间氢键氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：hf 、nh3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。,非密堆积,氧（o2）的晶体结构,碳60的晶胞, nacl晶胞中含钠离子、氯离子的个数：, na+的配位数为：,cl-的配位数为：,6,6,5.离子晶体,nacl的晶体结构模型,4,nacl晶体中每个na+周围与它最接近的且距离相等的na+个数为：_,12,与na+等距离且最近的na

11、+ 有：,12个,（2）cscl型晶胞,1铯离子和氯离子的位置：,铯离子：体心 氯离子：顶点；或者反之。,2每个晶胞含铯离子、氯离子的个数：,3与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？,铯离子：6个；氯离子：8个 (配位数),1个,cscl晶体及晶胞结构示意图,cs+的配位数为：,cl-的配位数为：,8,8,(3)caf2型晶胞,2ca2+的配位数：,f-的配位数：,1一个caf2晶胞中含：,4个ca2+和8个f,8,4,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 ；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

12、近的cs+共有 ；这几个cs+(或cl-)在空间构成的几何构型为 ；,cscl晶体,8个,立方体,6 个,正八面体,nacl，cscl晶体中的配位数,6,6,8,8,(1)几何因素-正负离子的半径比(r+/r- ),(2)电荷因素-正负离子的电荷比 caf2 晶体中正离子配位数8,负离子配位数为 。 tio2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？,(3)键性因素-离子键的纯粹程度,6.离子晶体中离子的配位数的决定因素,、几何因素,配位数与 r +/ r 之比相关： 0.225 0.414 4 配位 0.414 0.732 6 配位 0.732 1.000 8 配位,nacl:95/1

13、81=0.525 cscl:169/181=0.933,、电荷因素,caf2的晶胞,例：caf2的晶体中，ca2和f的个数之比_，电荷数之比_，ca2配位数是_，f的配位数是_。,由正负离子的电荷比影响 离子晶体的配位数的因素， 称为电荷因素。,1:2,2:1,8,4,7、晶格能,、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。通常取正值。 、晶格能大小的影响因素,与正负离子电荷成正比 与离子半径成反比 此外，晶格能也与离子晶体中离子的排列方式有关。,晶格能对离子晶体性质的影响: 晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬度越大.,练习1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（） 2、下列物质

14、的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（） anc、so2、co2bnc、co2、so2 cnc、mo、so2dnc、so2、mo 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。 （1）mokc（2）moss （3）nfncnb,b,c,非密置层 配位数为,密置层 配位数为,8、金属晶体的原子堆积模型,原子在二维平面上的两种放置方式非密置层和密置层,三维堆积四种方式,、金属晶体的原子堆积模型,简单立方堆积,钾型体心立方,由非密置层一层一层堆积而成,镁型,铜型,镁型和铜型,密置层在三维空间堆积,金属晶体的两种最密堆积方式,. 金属晶体mg、zn、ti周围相切的原子为12,. 金属晶体

15、cu、ag、au周围相切的原子为12,金属晶体的四种堆积方式,金属晶体熔点变化规律,（1）金属晶体熔点变化较大 与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系,（2）一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定： 金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多， 金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但该金属的金属性越弱。 如：k na mg al li na k rb cs,4、金属晶体的形成是因为晶体中存在 （ ） a.金属离子间的相互作用 b金属原子间的相互作用 c.金属离子与自由电子间的相互作用 d.金属原子与自由电子间的相互作用,c,练习,5金属能导电的原因是（ ） a.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱 b金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 c金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 d金属晶体在外加电场作用下可失去电子,c,6、下列叙述正确的是（ ） a.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 b原子晶体中只含有共价键 c.离子晶体中只含有离子键，不含有