第一节晶体的常识及晶胞

1、第一节第一节 晶体的常识晶体的常识第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质雪雪花花金刚石金刚石冰糖冰糖石墨石墨水晶石水晶石u什么是晶体？什么是非晶体？什么是晶体？什么是非晶体？u晶体有什么特点和性质？晶体有什么特点和性质？u晶体和非晶体的本质区别是晶体和非晶体的本质区别是什么？什么？1. 概念概念晶体：具有规则几何外形的固体晶体：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非晶体：没有规则几何外形的固体2. 分类分类晶体晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 混合晶体混合晶体如食盐、水晶、碘等如食盐、水晶、碘等如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等如玻璃、橡胶

2、、石蜡、塑料等如如NaCl、CsCl等等如金刚石、晶体硅等如金刚石、晶体硅等如冰、干冰等如冰、干冰等如铁、铝等如铁、铝等如石墨如石墨3、晶体与非晶体的本质差异晶体与非晶体的本质差异u说明：说明：晶体自范性的本质：晶体自范性的本质：是晶体中粒子在微观空间是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。Na+ Cl-金刚石晶体金刚石晶体结构示意图结构示意图天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶4、晶体形成的途径晶体形成的途径u熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。u气态物质冷却不经

3、液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。（凝华）。u溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。5、晶体的特性晶体的特性有规则的几何外形有规则的几何外形（均一性和对称性均一性和对称性）（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。相同的。 对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。 在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性） 有固定的熔沸点有固定的熔沸

4、点 各向异性各向异性（强度、导热性、光学性质等）（强度、导热性、光学性质等）当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者普线。斑点或者普线。学与问学与问 教材教材62页页1：不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。2：A、采用、采用X射线衍射实验，当射线衍射实验，当X射线照射假宝石射线照射假宝石 时，时，不能使不能使X射线产生衍射，只有散射效应。射线产生衍射，只有散射效应。B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。等的

5、晶面、晶棱和顶角重复出现。C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。沸点，在一定的范围内便开始熔化。E、可利用宝石的折光率鉴别。、可利用宝石的折光率鉴别。思考思考“学与问学与问”：教材教材62页页1.1.定义定义: :描述晶体结构的基本单元。描述晶体结构的基本单元。 蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞2.晶胞形状：晶胞形状： 晶胞一般是平行六面体，整块晶

6、体可看作数量巨大的晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的晶胞晶胞“无隙并置无隙并置”而成（晶胞间无间隙，平行排列）而成（晶胞间无间隙，平行排列）说明：说明：晶胞一般是平行六面体，整块晶体是数量巨大晶胞一般是平行六面体，整块晶体是数量巨大 的晶胞的晶胞“ “无隙并置无隙并置” ”而成。而成。晶胞是晶胞是8个顶角相同的最小正六面体；晶胞的个顶角相同的最小正六面体；晶胞的 平行棱相同；晶胞的平行面相同。平行棱相同；晶胞的平行面相同。u3.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4为什么为什么？1 12 24 43 37 76

7、68 85 51 12 22 21 13 34 4请看请看:1 1体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4 各各4个个绿色：绿色：8 1/8+61/2 = 4灰色：灰色：12 +1=4各各1/2个个 练习练习: : 1: 1:下面几种晶胞中分别含有几个原子下面几种晶胞中分别含有几个原子? ?学与问学与问：8181NaZnI I2CNa： ：8 +1=2Zn： ：8 +1=2I I2:(8 + 6 )2 =881218 1/8 + 6 1/2 + 4 = 8课课 堂堂 练练 习习 题题1.钛酸钡的热稳定性好钛酸钡的热稳定性好, 介电常数高介电常数高,在小型变在小型变

8、压器、话筒和扩音器压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图的结构示意图如右图 所示。则它的化学式所示。则它的化学式 为（为（ ） 上海市上海市20012001年奥赛初赛试题年奥赛初赛试题 A.BaTiA.BaTi8 8O O1212 B. BaTi B. BaTi4 4O O6 6 C. BaTi C. BaTi2 2O O4 4 D. BaTiO D. BaTiO3 3BaTiOD 石墨晶体的层状结构，石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（如图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每

9、个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_。练习二：练习二：2 2：3 32 23 3练习三练习三u某离子晶体的结构（局部如图），某离子晶体的结构（局部如图），X X位位于立方体的顶点，于立方体的顶点，Y Y位于立方体的中心，位于立方体的中心，则则该晶体的化学式是该晶体的化学式是: : 晶体中距离最近的两个晶体中距离最近的两个 X X与一个与一个Y Y形成的夹角形成的夹角 XYXXYX的角度为：的角度为：X XY YXY210928思考思考1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶

10、体中，每个NaNa+ +周围最近周围最近距离的距离的ClCl- -有有 个？每个个？每个ClCl- -周围周围最近距离的最近距离的NaNa+ +有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+ +周周 围最近距离的围最近距离的NaNa+ +有有 个？个？3.3.氯化钠的化学式用氯化钠的化学式用“NaClNaCl”来表示，原因何在？能否来表示，原因何在？能否把把“NaClNaCl”称为分子式？称为分子式？ 4.4.每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个NaNa+ +？ 个个ClCl- -？（位于顶点、？（位于顶点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）棱边、面心、体

11、心上的粒子对该晶胞的贡献）5.5.该晶胞中，若该晶胞中，若NaNa+ +和和ClCl- -间的最近距离为间的最近距离为0.5a0.5ax1010-10-10m m，则晶体的密度则晶体的密度= = 6 66 6121244039/a3 （g/cm3）2 21 13 34 4a a1010-8-8cmcm晶体中最小正方体中所含的晶体中最小正方体中所含的NaNa+ +和和ClCl的个数均为的个数均为: :（个）（个）84 4= =1216.0210232158.5g 即每个小正方体中平均含即每个小正方体中平均含 个个“NaClNaCl”，质量为，质量为: :21解解法法2 2： 而此小正方体体积为而此小正方体体积为(0.5a(0.5a1010-8-8) )3 33 36.0210232158.5g(0.5a(0.5a1010-8-8) )3 33 30.39a3g. -3=故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：解解法法1 1： 每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+ +和和Cl