高三化学第七章晶体结构与性质复习.ppt

第七章 晶 体结构与性 质 (1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里 呈现周期性的有序排列的宏观表象. (2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当. 自范性微观结观结 构 晶体 有(能自发发呈现现多面体 外形) 原子在三维维空间间里 呈周期性有序排列 非晶体没有(不能自发发呈现现多面 体外形) 原子排列相对对无序 一、晶体与非晶体 1.晶体与非晶体的区别 2. 2.晶体形成的途径晶体形成的途径 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. 3. 3.晶体的特性晶体的特性 有规则的几何外形 有固定的熔沸点 物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向 异性 二二. .晶胞晶胞 1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元 体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方 三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构 立方晶胞 体心：1 面心： 1/2 棱边： 1/4 顶点： 1/8 2. 2.立方晶体中立方晶体中晶胞对质点的占有率 晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该 晶胞 例例1 119871987年年2 2月，朱经武（月，朱经武（ Paul Paul ChuChu）教授等发现钇钡）教授等发现钇钡 铜氧化合物在铜氧化合物在90K90K温度下即温度下即 具有超导性，若该化合物的具有超导性，若该化合物的 结构如右图所示，则该化合结构如右图所示，则该化合 物的化学式可能是（物的化学式可能是（ ） A. YBaA. YBa 2 2 CuOCuO7-X 7-X B. YBa B. YBa 2 2 CuCu 2 2 OO7-X 7-X C. YBa C. YBa 2 2 CuCu 3 3 OO7-X 7-X D. YBa D. YBa 2 2 CuCu 4 4 OO7-X 7-X Cu Cu 8(1/8) + 8(1/4) = 3 8(1/8) + 8(1/4) = 3 1/81/8 1/41/4 BaBa 2 2Y Y 1 1 C C 三、四种晶体的概念及分类 1.离子晶体 （1）概念：离子间通过离子键结合而成的晶体。 （2）重要判断依据：有阴、阳离子。 （3）影响熔沸点高低的因素：离子键的强弱。 2. 原子晶体 （1）概念：相邻原子间以共价键相结合而形成 空间网状结构的晶体。 （2）重要判断依据：空间网状结构。 （3）影响熔沸点高低的因素：共价键的键能 3. 分子晶体 （1）概念：分子间以分子间作用力相结合的晶体 。 （2）重要判断依据：晶体中存在单个的分子。（3 ）影响熔沸点高低的因素：分子间作用力。 4. 金属晶体 （1）概念：金属离子和自由电子之间的较强作用 形成的单质晶体。 （2）重要判断依据：金属单质。 （3）影响熔沸点高低的因素：金属的活动性 四四. .四种晶体的比较四种晶体的比较 晶体晶体类类类类型型 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 晶体粒子晶体粒子阴、阳离子阴、阳离子 原子原子 分子分子 金属阳离子、金属阳离子、 自由自由电电电电子子 粒子粒子间间间间 作用力作用力 离子离子键键键键共价共价键键键键 分子分子间间间间作作 用力用力 金属金属键键键键 熔沸点熔沸点 硬度硬度 较较较较高高 较较较较硬硬 很高很高 很硬很硬 较较较较低低 一般一般较软较软较软较软 一般一般较较较较高，少高，少 部分低部分低 , ,一般一般较较较较 硬，硬， 少部分少部分软软软软 溶解性溶解性 易溶于极性溶易溶于极性溶剂剂剂剂 难难难难溶于有机溶溶于有机溶剂剂剂剂 难难难难溶解溶解相似相溶相似相溶难难难难溶解溶解 导电导电导电导电 情况情况 固体不固体不导电导电导电导电 ， 熔化或溶于熔化或溶于 水后水后导电导电导电导电 不不导电导电导电导电 （除硅（除硅 ） 一般不一般不 导电导电导电导电 良良导导导导体体 离子晶体 原子晶体 分子晶体 1.金属氧化物 （K2O、 Na2O2） 2.强碱（ NaOH、 KOH、 Ba(OH )2 3.绝绝大多数 的盐类盐类 1.金刚刚石、 石墨、晶体 硅、晶体硼 2. SiC 、 SiO2晶体、 BN晶体 1.大多数非金属单质单质 : X2,O2,H2, S8,P4, C60 （除金 刚刚石、石墨、晶体硅、晶体 硼外） 2.气态氢态氢 化物: H2O,NH3,CH4,HX 3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2（除SiO2外） 3.酸:H2SO4,HNO3 4.大多数有机物:乙醇，蔗糖 （除有机盐盐） 五、四种晶体类型的常见例子 1. 离子晶体 (1)NaCl：一个Na+周围以离子键同时结合 个 Cl-，与一个Na+距离最近的Na+有 个，在一个晶 胞中含Na+、Cl-的数目为 个，若NaCl晶胞的边 长为r cm，阿伏加德罗常数为NA，则晶体的密度 。 6 12 4 （2）CsCl：一个Cs+周围以离子键同时结 合 个Cl-，与一个Cs+距离最近的Cs+有 个，在一个晶胞中含Cs+、Cl-均为 个 ，若CsCl晶胞的边长为r cm，晶体的密度 为g/cm3，则阿伏加德罗常数为 。 8 61 氯化铯晶体结构模型 (1)几何因素-正负离子的半径比(r+/r- ) (2)电荷因素-正负离子的电荷比 CaF2 晶体中正离子配位数8,负离子配位数为 。 TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数 为多少？ (3)键性因素-离子键的纯粹程度 r+/r-0.2250.4140.4140.7320.7321.00 配位数 (3)(3)离子晶体中离子的配位数的决定因素离子晶体中离子的配位数的决定因素 (4)(4)晶格能晶格能 1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负离 子形成1mol离子晶体所释放的能量. 2.影响晶格能的因素: (1)与正负离子电荷成正比 (2)与核间距成反比(与半径成反比) 3.晶格能与离子晶体的物理性质: 晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬度 越大. 2. 原子晶体 （1）金刚石：一个C原子周围以共价键同时结合 C原 子，键角为 ，形成正四面体结构，并不断向周 围扩展成空间网状结构。 10928 共价键 4个 10928 （2）石墨（过渡晶体）：一个C原子周 围以共价键同时结合个 C原子，键角为 ，并不断向周围扩展成 结构。 3 120层状 （2）二氧化硅晶体结构能用类似方法模拟,在 1molSiO2晶体中含有 mol的SiO键。 二氧化硅晶体结构模型 4 如CO2分子晶体，在一个晶胞中含有个CO2 分子，与一个CO2分子距离最近且等距 离的CO2分子有 个。 3. 分子晶体 4 12 二氧化碳晶体结构模型 * 分子晶体结构特征 （）只有范德华力，无分子间氢键分子 密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子， 如：（C60、干冰 、I2、O2） （）有分子间氢键不具有分子密堆积特 征（如：HF 、冰、NH3 ） 冰中个水分子周围冰中个水分子周围 有个水分子有个水分子 冰的结构冰的结构 氢键具有方 向性 分子的非密堆积分子的非密堆积 4、金属晶体的原子堆积模型 (1)原子在二维平面上的两种放置方式 非密置层 配位数为 密置层 配位数为 三维堆积四种方式 (2)金属晶体的原子堆积模型 简 单 立 方 堆 积 钾型 体心 立方 由 非 密 置 层 一 层 一 层 堆 积 而 成 镁型 铜型 金属晶体的两种最密堆积方式 (3)金属晶体的四种堆积模型对比 堆积积模型典型代表空间间利用率配位数晶胞 简单简单 立方Po52%6 钾钾型( bcp )K68%8 镁镁型(hcp)Mg74%12 铜铜型(ccp)Cu74%12 六、晶体熔沸点高低的判断 不同晶体类型的熔沸点比较不同晶体类型的熔沸点比较 一般：原子晶体一般：原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体（有例外）分子晶体（有例外） 同种晶体类型物质的熔沸点比较同种晶体类型物质的熔沸点比较 离子晶体：离子晶体： 阴、阳离子阴、阳离子电荷数越大，半径越小熔沸点越高熔沸点越高