高中化学选修三第三章晶体结构复习课件

（优选）高中化学选修三第三章晶体结构复习课件第一页，共41页。原因：分子间作用力很弱2.物理特性构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是范德华力力或氢键①较低的熔沸点（部分易升华）②较小的硬度③固态或熔融状态下都不导电④分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关——相似相溶第二页，共41页。①.所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4②.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，P4O10④.几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4⑤.绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体第三页，共41页。分子的密堆积

—只有范德华力，无分子间氢键（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四页，共41页。碘的晶体结构图每个碘分子周围有

个碘分子12第五页，共41页。冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构分子的非密堆积

—存在分子间氢键第六页，共41页。科学视野天然气水合物——一种潜在的能源第七页，共41页。最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是

。解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13第八页，共41页。二.原子晶体1.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。第九页，共41页。2.物理特性①.熔点和沸点很高②.硬度很大③.一般不导电，但晶体硅、锗是半导体④.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十页，共41页。3.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)、灰锡（Sn）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第十一页，共41页。（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？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？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）12克金刚石中C—C键数为多少NA？（4）每个碳原子被多少个六元环所共用？每个六元环平均含有多少个碳原子？（5）每个C—C键被多少个六元环所共用？每个六元环平均拥有的单键数是多少？（6）每个金刚石晶胞中含有多少个碳原子？典型的原子晶体—金刚石121/216·8第十二页，共41页。（1）在SiO2晶体中在SiO2晶体中每个硅原子与几个氧原子成键？每个氧原子与几个硅原子成键？（2）在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？（3）在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?每个硅原子被几个环共用？每个氧原子被几个环共用？（4）1molSiO2中含有几molSi－O键？典型的原子晶体—二氧化硅第十三页，共41页。石墨及其结构（混合型晶体）空间层状结构空间结构俯视图（1）石墨中C原子以sp2杂化；（2）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有2个碳原子，3个C-C键，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为2：3；（3）石墨分层，层内为共价键，层间为范德华力，硬度小，可导电；（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C）短，故石墨更稳定。第十四页，共41页。1.定义:由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2.成键粒子:阴、阳离子。3.相互作用力：离子键。三.离子晶体5.常见的离子晶体:强碱,活泼金属氧化物,大部分的盐类。化合物所含离子所带电荷(主要因素)越多、离子半径越小，晶格能就越大，其熔沸点就越高，硬度就越大。如：NaCl>KCl;CaO>BaO4.熔化所需克服作用力：离子键。晶格能：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量，通常取正值。或指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。第十五页，共41页。(2)硬度

，难压缩。(1)熔沸点

，

难挥发。较高较大(3)水溶性(4)导电性一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂（如苯、汽油、CCl4等）。固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。6.离子晶体的物理性质第十六页，共41页。在NaCl晶体中：每个Na+周围最近且等距离的Cl-有

个，且构成________

每个Cl-周围最近且等距离的Na+有

个；且构成________在每个Na+周围最近且等距离的Na+有

个，在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有

个；

Na+和Cl-的配位数分别为

、

。一个NaCl晶胞中含

个Na+和

个Cl-。NaCl晶体中无

NaCl分子，化学式NaCl表示

。6612126644Na+和Cl-的最简个数比比较并区分配合物以及金属晶体中的配位数正八面体正八面体典型的离子晶体

—NaCl晶体第十七页，共41页。每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有

个,每个Cl-周围最近且等距离的Cs+有

个；在每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有

个,在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有

个；一个CsCl晶胞中含

个Cs+和

个Cl-。Cs+和Cl-的配位数分别为

、

。88661188典型的离子晶体

—CsCl晶体第十八页，共41页。①Ca2+的配位数：②F-的配位数：③一个CaF2晶胞中含:

个Ca2+和

个F-8448典型的离子晶体

—

CaF2晶体8个F-构成立方体4个Ca2+构成正四面体第十九页，共41页。2.阳离子的配位数：阴离子的配位数：1.一个ZnS晶胞中含：个阳离子和

个阴离子4444典型的离子晶体

—

ZnS晶体第二十页，共41页。决定离子晶体结构的因素几何因素晶体中正负离子的半径比电荷因素晶体中正负离子的电荷比键性因素离子键的纯粹程度岩浆晶出规则：一般先出晶格能大的第二十一页，共41页。1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。三.金属晶体第二十二页，共41页。2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）本质：静电作用强弱判断:阳离子所带电荷越多（即原子的价电子越多），半径越小，金属键强。存在：金属单质和合金中第二十三页，共41页。组成粒子：金属阳离子和自由电子3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。微粒间作用力：金属键熔化所需克服作用力：金属键第二十四页，共41页。【讨论1】金属为什么易导电？

在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。【讨论2】金属为什么易导热？

金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传导到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。第二十五页，共41页。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？

金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。【讨论4】金属为什么具有金属光泽和颜色？

由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。第二十六页，共41页。平面上金属原子紧密排列的两种方式非密置层放置密置层放置配位数为4配位数为61122334456第二十七页，共41页。简单立方晶胞（1）简单立方堆积——Po4、金属晶体的原子堆积模型第二十八页，共41页。①配位数：12341234566同层4，上下层各1

简单立方晶胞平均占有的原子数目：81×8=1第二十九页，共41页。

金属原子半径r与正方体边长a的关系：aaaaa=2r第三十页，共41页。体心立方晶胞（2）体心立方堆积——碱金属和铁第三十一页，共41页。

配位数：812345678上下层各4

体心立方晶胞平均占有的原子数目：81×8=2+1第三十二页，共41页。

金属原子半径r与正方体边长a的关系：aaaa2ab=4rb=3aa=4r3b2a第三十三页，共41页。（3）ABAB…堆积方式——六方最密堆积（Mg、Zn、Ti）第三十四页，共41页。12345678910111212①配位数：123456同层6，上下层各3第三十五页，共41页。六方最密堆积晶胞平均占有的原子数目：晶胞！不是晶胞81×8=2+1六方最密堆积晶胞的空间利用率：74%

第三十六页，共41页。（4）ABCABC…堆积方式——面