选修3晶体结构与性质

1、第三章 晶体结构与性质 复习课,2、特点和性质： （1）结构特性晶体有自范性 （2）晶体具有各向异性（强度、导电性、导热性、光学性质） （3）晶体具有固定的熔点,3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列,1、定义：晶体具有规则几何外形的固体 非晶体没有规则几何外形的固体,一、晶体和非晶体,或：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。,天然水晶球里的玛瑙和水晶,4、晶体自范性的条件之一是生长的速率适当,熔融的二氧化硅快速冷却得到玛瑙非晶体,熔融的二氧化硅缓慢冷却得到水晶晶体,一、晶体的常识,晶体与非晶体比较,有,无,呈周期性有序排列,无序排列,有,有,无,

2、无,凝固 凝华 结晶,x-射线衍射实验,二、四类晶体的比较,阴阳离子通过离子键结合而成的晶体,原子间通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体,分子间以分子间作用力相结合形成的晶体,金属阳离子与自由电子通过金属键结合而形成的晶体,阴阳离子,原子,分子,金属阳离子和自由电子,二、四类晶体的比较,肯定有离子键可能有共价键,共价键,分子间：范德华力 分子内：共价键,金属键,无,无分子,是巨大网状结构,有分子,无,共价键,无,氢键,无,断开离子键、共价键一般不断开,断键,不断键,减弱,大多数盐、强碱、 活泼金属 氧化物,金刚石、si、sio2、sic、b,非金属氢化物、非金属氧化物、非金属单质、酸、多数有

3、机物,金属单质和合金,三、四类晶体性质的比较,离子晶体,分子晶体,金属晶体,原子晶体,晶体粒子,粒子间作用,硬 度,熔、沸点,溶解性,导电性,阴、阳离子,分子,原子,金属离子、自由电子,金属键,离子键,分子间作用力,共价键,较大,较小,很大,一般较大，部分小,较高,较低,很高,有高有低,易溶于极性溶剂,相似相溶,难溶,难溶，有些可与水反应,熔化或溶于水能导电,不易导电,不易导电,良导体 （导电传热）,二、几种微粒间作用力,无,有,有,无,无,有,有,无,1、c3n4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c3n4晶体的说法正确的是 ( ) a. 是分子晶体 b. 粒子间通

4、过离子键结合 c. 每个c原子与4个n原子连接，每个n原子与3个 c原子连接 d.该晶体不可以做耐磨材料 2、氮化硅是一种新型耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于 ( ) a原子晶体 b分子晶体 c金属晶体 d离子晶体,a,c,3、下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 ( ) a . so2 和 sio2 b . co2 和 h2o c . nacl 和 hcl d . ccl4 和 kcl,b,四、熔、沸点的比较,1.关于晶体熔点的下列说法正确的是_ a.金属晶体的熔点一定比离子晶体的熔点高 b.原子晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高 c.原子晶体的熔点一定比金属晶体

5、的高 d.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 2.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列的是_ ah2o h2te h2se h2s bnaclkclliclcscl crbknali d金刚石晶体硅碳化硅 ehgnaclco2 f 水晶干冰食盐,b,a,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,_晶体_晶体_晶体,1、根据状态：,_态_态_态,naclhgco2,水晶食盐干冰,固,液,气,原子,离子,分子,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,原子晶体：,原子晶体共价键强弱成键原子半径,原子半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体

6、_晶体,原子,离子,分子,金刚石碳化硅晶体硅,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,离子电荷数越多， 离子半径越小，,强,高,【离子晶体】：,离子晶体晶格能离子键强弱离子半径、离子电荷,liclnaclkclcscl,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离

7、子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属晶体金属键强弱金属阳离子半径、所带电荷数,金属阳离子电荷数越多， 离子半径越小，,金属键越_， 熔沸点越_,强,高,li na k rb,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越_，熔沸点越_。,强,高,【分子晶体】：,【分子晶体】：,组成和结构相似的分

8、子晶体，相对分子质量越大，分子间力越大，熔沸点越_,式量相同，分子极性越大，熔沸点越_,存在分子间氢键的比不存在氢键的熔沸点_,高,高,高,h2o h2te h2se h2s,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越_，熔沸点越_。,强,高,【分子晶体】：,有分子间氢键 相对分子质量越大 分子的极性越大,熔沸点

9、越_,高,1.氯化钠晶体： 阴、阳离子的配位数是_,即每个na+紧邻_个cl-, 这些cl-构成的几何图形是_；每个na+与_个na+等距离相邻。平均每个氯化钠晶胞含有 _个na+和_ 个cl-。,6,12,五、几种典型晶体的空间结构,6,正八面体,4,4,2.在氯化铯晶体中，每个cl-(或cs+)周围与之最接近且距离相等的cs+(或cl-)共有_个，这几个cs+(或cl-)在空间构成的几何构型为 ；在每个cs+ 周围距离相等且最近的cs+ 共有_个，这几个cs+ (或cl)在空间构成的几何构型为_；在氯化铯晶体中cs+的配位数 ，cl-的配位数为_；一个氯化铯晶胞含有_个cs+和_个cl-

10、。,8,立方体,1,1,8,8,6,正八面体,3.干冰晶体,（1）二氧化碳分子的位置：,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,二氧化碳分子的个数： 4 个,（3）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？,12个,4.金刚石属于 晶体,这种晶体的特点 是 .金刚石中每个c原子与 个c原子紧邻， 由共价键构成最小环状结构中有个 c原子.晶体中c原子个数与c-c键数之比为：,4,1(41/2)=12,原子,空间网状，无单个分子,6,5.二氧化硅中每个si与 个o原子形成共价键,每个o与 个si原子形成共价键。在二氧化硅晶体中si与o原子个数比为 .平均每n

11、mol sio2晶体中含有si-o键最接近_ mol。,4n,4,2,12,6.石墨属于 晶体,是 状结构, c原子呈 杂化；晶体中每个c原子被 个六边形共用,平均每个环占有 个碳原子。 晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为 。 晶体中存在的作用有： _,3,2,2:1:3,混合,层,sp2,共价键、金属键和范德华力,六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式,1.有下列离子晶体空间结构示意图：为阳离子，为阴离子。以m代表阳离子，n代表阴离子，写出a、b、c、d的化学式：a_，b_，c_，d_。,a b c d,m4n,mn2,m3n8,mn,六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式

12、,处于顶点的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子有_属于晶胞；,处于棱上的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子有_属于晶胞。,处于面上的粒子，同时 为_个晶胞共有，每个 粒子有_属于晶胞。,处于内部的粒子， _属于该晶胞。,1/8,1/4,1/2,完全,8,4,2,2、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示：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_。,ti14c13,二 金属晶体的原子堆积模型,思考：,思考:金属原子排列在平面（二维空间）上的放置方式有几种?如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体,你能画出排列的示意图吗?,金属原子排列在平面（二维

13、空间）上的两种放置方式,非密置层,密置层,配位数：4,配位数： 6,o,1,2,3,4,o,1,2,3,4,5,6,观察思考:哪种排列方式原子周围的空隙最小？每种排列方式的配位数分别是多少？,1简单立方堆积,空间利用率:52%,配位数:,6,观察思考:晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少?其空间利用率如何？,典型代表:只有po,2体心立方堆积,观察思考:晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少?,空间利用率:68%,典型代表:na k fe,配位数:,8,非密置层堆积：将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照

14、此堆积,简单立方堆积,体心立方堆积,由非密置层一层一层堆积而成,3、六方最密堆积,4、面心立方最密堆积,金属晶体的两种最密堆积方式,典型代表,典型代表,mg zn ti,cu ag au,配位数,12,配位数,12,晶胞内含（ ）个原子,2,晶胞内含（ ）个原子,4,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，其结果是一样的 ),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。,六方最密堆积的前视图,a,第一种是将球竖直对准第一层的球,每两层形成一个周期，即按 abababab的方式堆积，形成六方最密堆积。,面心立方最密堆积的

15、前视图,a,每三层形成一个周期，即按 abcabcabc的方式堆积，形成面心立方最密堆积。, , ,六方最密堆积,面心立方最密堆积,金属晶体的两种最密堆积方式（密置层堆积）,简单立方 (钋),体心立方 (钾型),面心立方 (铜型),七.几种金属晶体的晶胞,镁型,上述四种堆积方式的配位数分别是:,6,8,12,12,上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为:,1,2,2,4,简单立方 (钋),体心立方 (钾型),面心立方 (铜型),七.几种金属晶体的晶胞,镁型,上述四种堆积方式的空间占有率分别是:,52,68,74,74,po,na k fe,mg zn ti,cu ag au,上述四种堆积方式的代表

16、物质分别是:,共价键 （空间网状）,离子键,金属晶体,离子晶体,活泼金属 与非金属,金属键,（金属阳离子、自由电子）,三中,三低,分子晶体,原子晶体,得失电子,1.某晶胞结构如图所示，晶胞中各微粒个数分别为： 铜_个 钡_个 钇_个,巩固练习：,2,3,1,b,化学式：,a,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）,c,abc3,巩固练习：,3、现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞：(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a与b的个数比是_，丙晶胞中有_个c离子，有_个d离子。,4:3,1:1,4,4,思考,1.nacl晶体中，每个na+周 围最近距离的cl-有 个？ 每个cl-周围最近距离的 na+有 个？ 2.在nacl晶体中，每个na+周 围最近距离的na+有 个？ 3.氯化钠的化学式用“nacl”来表示，原因何在？能否 把“nacl”称为分子式？ 4.每个晶胞中平均有 个na+？ 个cl-？（位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献） 5.该晶胞中，若