第三章晶体结构与性质

1、第三章晶体结构与性质一、晶体的常识一、晶体的常识1.1.晶体与非晶体比较晶体与非晶体比较 本质差别本质差别 性质差别性质差别 制法制法鉴别方法鉴别方法自范自范性性固定固定熔点熔点各向各向异性异性晶晶体体非非晶晶体体有无呈周期性有序排列无序排列有有无无凝固凝固凝华凝华结晶结晶X- X-衍射衍射实验等实验等 二、四类晶体的比较二、四类晶体的比较晶体类晶体类型型离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶分子晶体体金属晶金属晶体体构成微构成微粒粒微粒间微粒间作用力作用力阳阴离子阳阴离子原子原子分子分子金属离金属离子和自子和自由电子由电子肯定有离肯定有离子键可能子键可能有共价键有共价键共价键共价键分子间：分

2、子间：范德华力范德华力分子内：分子内：共价键共价键金属键金属键晶体类晶体类型型离子晶离子晶体体原子晶原子晶体体分子晶体分子晶体金属金属晶体晶体是否有是否有分子存分子存在在导导 电电 性性无无无分子、无分子、是巨大是巨大网状结网状结构构有分子有分子无无熔化时熔化时或水溶或水溶液能导液能导电电无或差无或差晶体不导电，晶体不导电，溶于水能电溶于水能电离的，其水离的，其水溶液能导电；溶液能导电；熔化不导电熔化不导电导电导电晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体熔化时键熔化时键的变化的变化物质种类物质种类断开离子断开离子键、共价键、共价键不一定键不一定断断断键

3、断键不断键不断键减弱减弱大多数盐、大多数盐、强碱强碱活泼金属活泼金属氧化物氧化物金刚石、金刚石、Si、SiO2、SiC、B气体、多气体、多数非金属数非金属单质、酸、单质、酸、多数有机多数有机物物金属金属三、四类晶体结构与性质的比较三、四类晶体结构与性质的比较离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体晶体粒子晶体粒子粒子间作用粒子间作用硬硬 度度熔、沸点熔、沸点溶解性溶解性导电性导电性阴、阳离子阴、阳离子分子分子原子原子金属离子、金属离子、自由电子自由电子金属键金属键离子键离子键分子间作分子间作用力用力共价键共价键较大较大较小较小很大很大一般较大，一般较大，部分小部分小较高

4、较高较低较低很高很高有高有低有高有低易溶于极易溶于极性溶剂性溶剂相似相溶相似相溶难溶难溶难溶，有些难溶，有些可与水反应可与水反应熔化或溶于熔化或溶于水能导电水能导电不易导电不易导电不易导电不易导电 良导体良导体（导电传热）（导电传热）1.氯化钠晶体中阴、阳氯化钠晶体中阴、阳离子的配位数是离子的配位数是 ，即每个即每个Na+紧邻紧邻 个个Cl-,这些这些Cl-构成的几何构成的几何图形是图形是 ；每个；每个Na+与与 个个Na+等距等距离相邻。平均每个离相邻。平均每个氯化氯化钠晶胞含有钠晶胞含有( )( )个个NaNa+ +和和( ) ( ) 个个ClCl- -。612四、几种典型晶体空间结构6正

5、八面体正八面体44 2. 886正八面体正八面体1 11 13.干冰晶体干冰晶体（1）二氧化碳分子的位置：）二氧化碳分子的位置：二氧化碳分子位于：面心和顶点二氧化碳分子位于：面心和顶点（2）每个晶胞含二氧化碳分子的个数）每个晶胞含二氧化碳分子的个数 二氧化碳分子的个数：二氧化碳分子的个数： 4 个个 （3）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化）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？碳分子有几个？ 12个个 4.金刚石属于金刚石属于 晶晶体体,这种晶体的特点这种晶体的特点是是 .金刚石中每个金刚石中每个C原子原子与与 个个C原子紧邻，原子紧邻，由共价键构成最小环由共价键构成最小

6、环状结构中有个状结构中有个 C原子原子.晶体中晶体中C原子个原子个数与数与C-C键数之比为：键数之比为： 41 (41/2)=1 2原子空间网状，无单个分子空间网状，无单个分子65.二氧化硅中每个二氧化硅中每个Si与与 个个O原子形成共价键原子形成共价键,每个每个O与与 个个Si原子形成共价键。在原子形成共价键。在二氧化硅二氧化硅晶体中晶体中SiSi与与OO原子个数比为原子个数比为 . .平均每平均每n mol SiO2晶体中含有晶体中含有Si-O键最接近键最接近_ mol。4n4 42 212 6.石墨属于石墨属于 晶体晶体,是是 状状结构结构, C C原子呈原子呈 杂化；杂化； 晶体中每个

7、晶体中每个C原子被原子被 个个六边形共用六边形共用,平均每个环占平均每个环占有有 个碳原子。个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比和碳碳单键数之比为为 。晶体中存在的作用有：晶体中存在的作用有： 3 3混合层层sp2共价键、金属键和范德华力共价键、金属键和范德华力不同类型：不同类型：原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体一般而言：一般而言：金属晶体（除少数外）金属晶体（除少数外） 分子晶体分子晶体同种类型：同种类型：原子晶体：原子晶体：原子晶体原子晶体共价键强弱共价键强弱成键原子半径成键原子半径原子半径越小，共价键越原子半径越小，共价键越，熔沸越，熔沸

8、越。强强高高离子晶体：离子晶体：离子晶体离子晶体晶格能晶格能离子键强弱离子键强弱离子半径、离子半径、离子电荷离子电荷离子电荷数越多，离子电荷数越多，离子半径越小，离子半径越小，金属晶体：金属晶体：金属阳离子电荷数越多，金属阳离子电荷数越多，离子半径越小，离子半径越小，强强高高离子键越离子键越，熔沸点越熔沸点越金属晶体金属晶体金属键强弱金属键强弱金属阳离子半径、所带金属阳离子半径、所带电荷数电荷数金属键越强，金属键越强，熔沸点越高熔沸点越高分子晶体：分子晶体：组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体, ,相对分子质量越大相对分子质量越大, ,分子间力越大分子间力越大, ,熔沸点越熔沸点越

9、( )( )式量相同，分子极性越大，熔沸点越式量相同，分子极性越大，熔沸点越( ( ) )分子中存在氢键的比不存在氢键的熔沸点分子中存在氢键的比不存在氢键的熔沸点( () )高高高高高高六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式体的化学式简单立方简单立方 (钋钋)体心立方体心立方 (钾型钾型)面心立方面心立方 (铜型铜型)2.2.几种金属晶体的晶胞几种金属晶体的晶胞镁型镁型上述四种堆积方式的配位数分别是上述四种堆积方式的配位数分别是: :681212上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为: :1224金属晶体金属晶体离子晶体离子

10、晶体活泼金属活泼金属与非金属与非金属 共价键共价键（空间网状）（空间网状） 共价键共价键分子间分子间作用力作用力金属键金属键（金属阳离子金属阳离子、自由电子、自由电子） 原子原子分子分子离子离子共用电子对共用电子对熔、沸点较高熔、沸点较高熔、沸点较低熔、沸点较低熔、沸点熔、沸点高硬度大高硬度大熔沸点有的很高熔沸点有的很高、有的较低、有的较低C Si B SiO2 SiC离子键离子键分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体原子原子得失电子得失电子 1.某晶胞结构某晶胞结构如图所示，晶胞如图所示，晶胞中各微粒个数分中各微粒个数分别为：别为： 铜铜_个个 钡钡_个个 钇钇_个个巩固练习：巩固练习：2312

11、2、最近发现一种由钛原子和、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示：顶角和面心的如右图所示：顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的体心的原子是碳原子，它的化学式是化学式是_。Ti14C133、现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙(如下图如下图三种晶体的晶三种晶体的晶胞：胞：(甲中甲中x处于晶胞的中心，乙中处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞处于晶胞的中心的中心)，可推知：甲晶体中，可推知：甲晶体中x与与y的个数比是的个数比是_，乙中，乙中a与与b的个数比是的个数比是_，丙晶胞中有丙晶胞中有_个个c离子，有离子，有_个个d离子。离子。4:31:144 4、C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，原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，下列关于子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法正晶体的说法正确的是确的是 ( )A. 是分子晶体是分子晶体B