第三章 晶体的结构与性质

第三章晶体的结构与性质第一页，共四十八页，编辑于2023年，星期四思考：1.什么是晶体、什么是非晶体？2.晶体有哪些特征？3.晶体与非晶体有哪些区别？4.获得晶体有哪些方法？5.P教材62学与问。第一节晶体的常识第二页，共四十八页，编辑于2023年，星期四物质状态气态液态固态晶体非晶体玻璃体.橡胶具有规则几何外形和固定熔点的固体。无固定熔点粒子间的相互作用力构成晶体的粒子种类分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体混合晶体一、晶体和非晶体第三页，共四十八页，编辑于2023年，星期四二、晶体有哪些特征（1）自范性（能自发呈现多面体外形或规则的几何外形）（2）各向异性（同一晶体在不同方向上表现出不同的物理性质）（4）能使x-射线产生衍射（3）固定的熔点（5）均一性（同一晶体的化学组成、密度等性质在晶体的各个部分是相同）（6）稳定性（由同一成分组成的物质，晶体处于相对稳定的状态）（7）对称性（相同部分之间的有规律的重复）第四页，共四十八页，编辑于2023年，星期四三、晶体与非晶体有哪些区别（1）自范性（根本区别在于其内部粒子在空间是否呈周期性的有序排列）（2）各向异性（4）能使x-射线产生衍射（3）固定的熔点判断：1.具有规则几何外形的固体一定是晶体×第五页，共四十八页，编辑于2023年，星期四四晶体形成的途径①

熔融态物质凝固③

溶质从溶液中析出②

气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）a.冷却速率适当，得到规则晶体b.冷却速率过快，会得到不规则块状物或看不到多面体外形的粉末实验3--1现象：烧杯中有紫色蒸汽产生，表面皿底部有紫黑色晶体生成第六页，共四十八页，编辑于2023年，星期四四P教材62页学与问1.晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体（1）宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性2.利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃与宝石（2）宝石具有多面体外形（3）硬度，晶体可在玻璃上划出痕迹（4）可利用宝石的折光率鉴别（5）可利用x-射线衍射仪鉴别第七页，共四十八页，编辑于2023年，星期四二、晶胞“无隙并置”晶体结构的最小重复单元——晶胞

晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置而成。第八页，共四十八页，编辑于2023年，星期四体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构第九页，共四十八页，编辑于2023年，星期四蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞问题:铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?第十页，共四十八页，编辑于2023年，星期四12437685122134请看:1体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4第十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期四晶胞中原子个数的计算体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/4第十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期四问题:铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?第十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期四

灰色：12×¼+1=4绿色:8×1/8+6×1/2=4各1/2个

练习:

下面几种晶胞中分别含有几个原子?第十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期四学与问（教材64页:）

Na、Zn晶胞的示意图第十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期四I2、金刚石晶胞的示意图第十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期四AB练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）化学式：AB第十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期四练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）AB化学式：A2BBA2第十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期四AB化学式：练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）AB第十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期四B化学式：A练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）CABC3第二十页，共四十八页，编辑于2023年，星期四第二节分子晶体与原子晶体观察与思考：

下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构干冰晶体结构第二十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期四概念：分子间以分子间作用力（范德华力，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（可能存在氢键）。气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力。（氢键）稀有气体分子为单原子分子，无共价键。组成和结构相似时，相对分子质量越大分子间作用力越大，熔沸点越高。有氢键时，熔沸点升高。1.分子晶体第二十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期四分子晶体有哪些物理特性，为什么？思考与交流第二十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期四(1)熔点、沸点较低，易升华；(2)较小的硬度；(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。原因：分子间作用力较弱2.物理特性：第二十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期四（1）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX（2）部分非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60

(稀有气体)（3）部分非金属氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10（4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）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：第二十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期四只有范德华力，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。4.分子晶体的结构特征（1）密堆积第二十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期四大多数分子晶体的结构特点：分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞第二十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期四分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）干冰的晶体结构图第二十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期四有分子间氢键——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）（2）非密堆积第二十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期四冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积第三十页，共四十八页，编辑于2023年，星期四第二课时原子晶体第三十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期四思考与交流CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。

碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？第三十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期四180º109º28´SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图第三十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期四二氧化硅的晶体结构二氧化碳的晶体结构第三十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期四109º28´共价键金刚石的晶体结构示意图第三十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期四原子晶体概念：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。第三十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期四思考：

（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？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C—C键数之比为多少？

（3）在金刚石晶胞中碳原子的个数为多少？

第三十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期四

（1）每个碳原子以共价键与周围4个碳原子结合,成为正四面体型立体网状结构,碳以SP3杂化，最小环中含6个碳原子（不在同一平面）。

（2）1mol碳原子的金刚石中含有的C-C共价键数

2mol。（3）8个

109º28´154pm键能： 347.7kj/mol熔点：大于35500C硬度：很大第三十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期四思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个，形成几个共价键？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个，形成几个共价键？在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？思考2:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?思考3：1molSiO2中含多少Si—O键？第三十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期四SiO2的结构特征在SiO2晶体中①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。②最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。③1molSiO2中含4molSi—O键第四十页，共四十八页，编辑于2023年，星期四观察·思考对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？第四十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期四原子晶体的物理特性熔点和沸点高硬度大一般不导电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第四十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期四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)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第四十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期四解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石＞硅＞锗学与问P69教材1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？解释：不对，分子晶体中通常也含有共价键，如CO2、O2,某些离子晶体中也含共价键，如NaOH、NH4Cl。原子晶体形成的粒子是原子。第四十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期四小结：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒

作用力熔沸点硬度溶解性导电性实例相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很高较低很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电金刚石干冰第四十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期四一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气