高中化学-晶体的类型和结构

高中化学―一晶体的类型和结构！

“工欲善其事，必先利其器。”要了解物质的微观结

构，必须借助先进的仪器。可以说，科学手段的提高是

探索自然的加速器。

科技进步带来的不仅是生活水平的提高，更重要的是代

表着人们探索自然能力的巨大进步。当科学摆脱了愚

昧，当实验终结了空想，一切的迷雾终会在科技之光面

前消散。

在对于晶体的研究进程中，X射线的发现，是一个关键

的时间点。X射线技术的发展，终于使得人们能够解开

晶体结构的面纱，为判断晶体找到更加有说服力的证

据。

1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen)发现X

射线；

1912年，德国物理学家劳埃(M.VonLaue)第一次用

X射线实现了晶体结构对X射线的衍射试验，从此人们

对晶体的内部结构有了进一步的认识。

目前，X射线技术仍然是研究晶体、探索物质结构的锐

器。除了X射线，还有高分辨光学显微镜、扫描电镜、

投射电镜等观测手段。

x射线衍射仪

离子晶体

代表人物：氯化钠

氯化钠晶体，也就是人们常说的食盐，其晶体具有规则

的立方体外形。氯化钠晶体的内部结构，是人类测试的

第一个晶体结构。

下图是氯化钠(NaCI)晶体的晶体内部格点单元的结构

(晶格结构)示意图。从图中可以看出其晶体结构中，

各个离子的相互位置关系和对称状态。这实际上就是构

成氯化钠晶体的基本单元，就像用来建房子的砖头。

【查一查】

在氯化钠晶体中：

(1)与每个Na+等距紧邻的C广有个，与每个Cr等距紧邻的Na+有

______个。

(2)与每个Na+等距紧邻的Na+有个，与每个C「等距紧邻的C「有

______个。

(3)每个氯化钠晶胞中独立占有个Na+,_____个C「，即个

NaCL

(4)Na+与其等距紧邻的6个C「围成的空间构型为。

(5)晶胞边长a与离子半径(、)之间的关系为0

(6)相距最近的两Na+之间的距离为,相距最近的两

C「之间的距离为。

(7)NaCI晶体密度、NaCI的摩尔质量M与离子半径(、)之间的关系

二号人物：氯化钠

【查一查】

在氯化葩晶体中：

(1)与每个Cs+等距紧邻的C「有个，与每个Cr等距紧邻的Cs+有

_______个。

(2)与每个Cs+等距紧邻的Cs+有个，与每个Cr等距紧邻的C厂有

_______个。

(3)每个氯化专色的晶胞中独立占有个Cs+,个C「，即

个CsCI。

(4)晶胞边长a与离子半径(、)之间的关系。

(5)CsCI晶体密度、CsCI的摩尔质量M与离子半径(、)之间的关系

2

分子晶体

代表人物：干冰

【查一查】

在干冰的晶体中：

(1)与每个C02分子等距紧邻的C02分子有个。

(2)平均每个C02晶胞中含个C02分子。

取晶体中4个C02分子，形成一个最小的正方形，用笔描出该正方形。

3

原子晶体

代表人物：金刚石

二号人物：二氧化硅

【查一查】

金刚石(原子晶体)

在金刚石的晶体结构中：

(1)每个碳原子与周围的4个碳原子形成四条碳碳单键，这5个碳原子形

成的是结构。两条C—C键的夹角为(类似甲烷)。

(2)晶体中最小的环为6原子环，但6个碳原子不在同一平面上。

二氧化硅(原子晶体)

(1)晶体中重复单元是硅氧四面体，每个硅原子与4个氧原子相连，即每个

氧原子又与2个硅原子相连，所以在SiO2的晶体中硅、氧原子个数比为

(2)在SiO2的晶体结构中最小环上有个原子。

(3)每〃molSiO2晶体中，Si—O键数目为moL

4

金属晶体

1、简单立方堆积

代表：针（P。）

2、体心立方堆积

代表：钾（K）

3、面心立方最密堆积

代表：铜（Cu）

4、六方最密堆积

代表人物：Mg

5

混合晶体

代表：石墨

在石墨晶体中，同层的碳原子以Sp2杂化形成共价键，每一个碳原子

以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正

六连连形的环，伸展成片层结构，这里C-C键的键长皆为142pm,这正

好属于原子晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是原子晶体。在同

一平面的碳原子还各剩下一个P轨道，它们相互重叠。电子比较自由，相

当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体特征。

因此也归类于金属晶体。

石墨晶体中层与层之间相隔335pm,距离较大，是以范德华力结合起

来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间

结合很强，极难破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也稳定。

鉴于它的特殊的成键方式，不能单一的认为是单晶体或者是多晶体，

按现代的表述方式，认为石墨是一种混合晶体。

【查一查】

(1)石墨是一种混合型晶体，层内存在键，层间以

______________结合。

(2)在层内每个C原子通过共价单键与另