晶体结构与性质1

晶体结构与性质1第1页/共65页固体有晶体和非晶体之分（1）具有规则几何外形（自范性）一、晶体常识1.晶体的特征：（2）具有固定的熔点（3）具有各向异性非晶体不具备这些特征第2页/共65页说明:（1）晶体的自范性：晶体能自发呈现一定对称性的多面体外形（晶体的形貌）。（2）晶体自范性的本质:是晶体中粒子（分子、离子、原子）在三维空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。（3）晶体自范性的条件之一:生长速率适当。（4）构成非晶体的质点在三维空间的排列相对无序，非晶体不能呈现多面体的外形。第3页/共65页雪花晶体食糖晶体美丽的晶体明矾晶体单质硫食盐晶体第4页/共65页第5页/共65页祖母绿第6页/共65页绿宝石第7页/共65页猫眼石第8页/共65页紫水晶第9页/共65页黄水晶

黄水晶

第10页/共65页第11页/共65页

水晶石第12页/共65页NaCl晶体结构示意图：Na+

Cl-第13页/共65页金刚石晶体结构示意图第14页/共65页干冰晶体结构第15页/共65页非晶态又称玻璃态第16页/共65页玻璃结构示意图BOSiM第17页/共65页

晶体的原子呈周期性排列非晶体的原子不呈周期性排列第18页/共65页宏观晶体的形貌立方第19页/共65页第20页/共65页2.晶体形成的途径熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).溶质从溶液中析出.第21页/共65页1.石墨(C)和蓝宝石(Al2O3·SiO2)是常见的晶体,其中石墨的结构呈层状,在与层垂直方向的导电率为与层平行方向上导电率的1/10000;蓝宝石在不同方向上的硬度是不同的.2.石蜡和玻璃都是非晶体,如果将二者加热,当温度升高到一定程度后,开始软化,流动性增强,最后变成液体.整个过程温度不断上升,并且在这个过程中没有固定的熔解热效应.小资料第22页/共65页思考与交流:1.如何鉴别晶体和非晶体?

2.右图是玻璃的结构示意图,根据该图判断玻璃是不是晶体?为什么?

3.你能列举一些可能有效的方法鉴别真假宝石(假宝石通常是用玻璃仿造的)吗?晶体与非晶体的鉴别：X-射线衍射实验第23页/共65页非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射图谱晶态石英的谱图，明锐线条非晶态石英的谱图，漫峰第24页/共65页1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体有自范性但排列无序C.非晶体无自范性而且排列无序D.非晶体有固定的熔点2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是A.熔沸点B.硬度C.颜色D.x-射线衍射实验CD第25页/共65页3.下列不属于晶体的特点是（）A.一定有固定的几何外形B.一定有各向异性C.一定有固定的熔点D.一定是无色透明的固体D第26页/共65页4.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。晶体的各向异性主要表现在是：（）①硬度②导热性③导电性④光学性质

A.①③B.②④C.①②③D.①②③④D第27页/共65页分子原子阴阳离子金属阳离子和自由电子构成微粒CO2、Ne冰硫磺蔗糖C、SiO2SiSiC金属及合金NaCl、CsCl举例固态或熔融态不导电，溶于水可能导电一般不导电固体不导电溶于水或熔融状态能导电好导电性较小很大较大比较复杂硬度较低很高较高比较复杂熔沸点分子间作用力共价键离子键金属键微粒间作用力分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体3.几种常见晶体的结构和性质比较根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。第28页/共65页石墨的晶体结构范德瓦尔斯力共价键1.42×10―10m3.32×10―10m第29页/共65页晶体类型的判断从组成上判断：从构成晶体的微粒进行判断从性质上判断：熔沸点和硬度(高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体；金属晶体：看具体情况而定)固态不导电，熔融状态能否导电(导电：离子晶体)第30页/共65页1.关于晶体的下列说法正确的是

A.在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

A2.实现下列变化时需克服相同类型作用力的是A.石墨和干冰的熔化B.食盐和冰醋酸的熔化C.纯碱和烧碱的熔化D.液溴和液汞的汽化

C练习第31页/共65页3.下列物质⑴NaOH⑵Mg⑶金刚石⑷冰⑸干冰⑹NH4Cl⑺石英⑻白磷⑼铁⑽铝合金⑾金刚砂⑿玻璃⒀晶体硼⒁无定形碳⒂H2SO4属于离子晶体的有：属于原子晶体的有：属于金属晶体的有：属于分子晶体的有：⑴⑹⑶⑺⑾⒀⑵⑼⑽⑷⑸⑻⒂第32页/共65页4.下列八种晶体：A水晶B冰醋酸C氧化镁D白磷E氩晶体F硫酸铵G铝H金刚石⑴属于原子晶体的化合物是

，直接由原子构成的分子晶体是

。⑵含有共价键的离子晶体是

属于分子晶体的单质是

。

⑶在一定条件下，能导电而不发生化学变化的

，受热熔化后不发生化学键断裂的是

，受热熔化需克服共价键的是。AEFDEGBDAH第33页/共65页5.比较下列几组晶体熔沸点高低的顺序（由高到低）(1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰金刚石、晶体硅、氯化钠、干冰(2)石英、铝硅合金、晶体硅、冰石英、晶体硅、铝硅合金、冰(3)氧化钙、氯化钾、氯化钙、碘化钾氧化钙、氯化钙、氯化钾、碘化钾(4)氧化镁、氧气、水、氮气氧化镁、水、氧气、氮气第34页/共65页二、晶体结构的堆积模型

组成晶体的原子、离子或分子在没有其他因素（如共价键的方向性）影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，这是因为分别借助于没有方向性的金属键、离子键和分子间相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。第35页/共65页

在一层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围6个球相切，在中心的周围形成6个凹位。1.等径圆球的密堆积

由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型最密堆积。123456第36页/共65页123456

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，其情形是一样的)123456AB，

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。第37页/共65页

下图是A3型六方紧密堆积的前视图ABABA

第一种是将球对准第一层的球。123456

于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积---A3型。配位数12。(同层6，上下层各3

)第38页/共65页

第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的

2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是

C层。123456123456123456第39页/共65页123456面心立方紧密堆积的前视图ABCAABC

第四层再排A，于是形成

ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积—A1型。

配位数12

。(同层6，上下层各3

)第40页/共65页BCAABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。第41页/共65页这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为74.05%。

金属钾K的立方体心堆积

还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型---立方体心堆积：立方体8个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。配位数8，空间利用率为68.02%。六方紧密堆积面心立方紧密堆积立方体心堆积

金属的堆积方式第42页/共65页2.非等径圆球的密堆积

由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积。小球再填充在大球所形成的空隙中。

配位数：一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目。如NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围直接连有6个CI-，反之亦然。第43页/共65页三﹑晶胞1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻,然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。第44页/共65页注意：（2）晶胞在晶体中是“无隙并置”而成.（1）晶胞都是平行六面体.沿平行六面体三个边平移，能够与下一个晶胞重合的最小单位。第45页/共65页金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图第46页/共65页NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:1.上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是怎样的？

2.在NaCl晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？第47页/共65页平行六面体无隙并置第48页/共65页三种典型立方晶体结构体心立方简单立方面心立方第49页/共65页体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/42.晶胞中粒子数的计算：均摊法第50页/共65页第51页/共65页立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8小结:晶胞对质点的占有率第52页/共65页3.常见晶胞中微粒数的计算

(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。微粒数为：12×1/6+2×1/2+3=6长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶----1/8棱----1/4面----1/2心----1（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：8×1/8+6×1/2=4

(3)体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：8×1/8+1=2第53页/共65页1.石墨晶体的层状结构，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：2:323第54页/共65页

2.2001年报道的硼和镁形成的化合物刷