化学选修三第三章晶体的结构和性质第一节晶体的常识

1、第三章第三章晶体晶体结构与性质结构与性质一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体 1.1.概念概念 晶体晶体: :具有规则几何外形的固体。具有规则几何外形的固体。 非晶体非晶体: :没有规则几何外形的固没有规则几何外形的固体。体。晶体晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 混合型晶体混合型晶体2.分类分类如食盐、水晶、碘等如食盐、水晶、碘等如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等如如NaCl、CsCl等等如金刚石、晶体硅等如金刚石、晶体硅等如冰、干冰等如冰、干冰等如铁、铝等如铁、铝等如石墨如石墨3.3.晶体与晶体与非晶体的本质差异非晶体的本质差异 说明说

2、明: : (1) (1)晶体自范性的本质晶体自范性的本质: :是晶体中粒子在微观空间里呈是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象现周期性的有序排列的宏观表象. . (2) (2)晶体自范性的条件之一晶体自范性的条件之一: :生长生长速率速率适当适当. .自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体非晶体非晶体有有(能能自发自发呈现多面体外形呈现多面体外形)没有没有(不能自发呈现多面体外形不能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈原子在三维空间里呈周期性有序排列周期性有序排列原子排列相对无序原子排列相对无序晶体晶体SiOSiO2 2和非晶体和非晶体SiOSiO2 2的投影示意图的投影示意图

3、天然水晶球里的玛瑙和水晶4.4.晶体形成的途径晶体形成的途径熔融态物质凝固熔融态物质凝固. .气态物质冷却不经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固( (凝华凝华). ).溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出. .(3)(3)各向异性各向异性( (强度、导热性、光学性等）强度、导热性、光学性等）5 晶体的特性晶体的特性自范性（规则的几何外形）自范性（规则的几何外形）(2)有固定的熔点有固定的熔点能使能使X-射线产生衍射射线产生衍射（最科学的区别晶体和非晶体的方法）（最科学的区别晶体和非晶体的方法）晶体内部晶体内部质质点排列点排列的有序性的有序性非晶态二氧化硅和晶态二氧化硅非晶态二氧化硅和晶态二氧

4、化硅X-X-衍射粉末图谱的对比衍射粉末图谱的对比1. 晶体与非晶体的根本区晶体与非晶体的根本区别别在于构在于构成固体中的粒子在微成固体中的粒子在微观观空空间间里是否里是否呈呈现现周期性的有序排列。周期性的有序排列。观观察教科察教科书书中的中的图图3-5玻璃的玻璃的结结构示意构示意图图，构，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体无序的，所以玻璃是非晶体思考思考书书上上62页页上的学与上的学与问问2. 2. 利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点

5、和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。鉴别宝石。（1 1）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体确定它是晶体 。（2 2）可利用宝石的折光率鉴别；）可利用宝石的折光率鉴别；（3 3）可利用）可利用X-X-射线衍射仪鉴别。射线衍射仪鉴别。1.下列关于晶体与非晶体的下列关于晶体与非晶体的说说法正确的是法正确的是 ( ) A.晶体一定比非晶体的熔点高晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体有自范性但排列无序晶体有自范性但排列无序C.非

6、晶体无自范性而且排列无序非晶体无自范性而且排列无序D.固体固体SiO2一定是晶体一定是晶体2.区区别别晶体与非晶体最可靠的科学方法是晶体与非晶体最可靠的科学方法是 ( )A.熔沸点熔沸点 B.硬度硬度 C.颜颜色色 D.x-射射线线衍射衍射实验实验CD3.下列不属于晶体的特点是（下列不属于晶体的特点是（ ） ）A.有固定的几何外形有固定的几何外形B.有各向异性有各向异性C.有固定的熔点有固定的熔点D.一定是无色透明的固体一定是无色透明的固体D4. 晶体具有各向异性。如晶体具有各向异性。如蓝蓝晶石晶石（ （Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与同；又如石墨

7、在与层层垂直的方向上的垂直的方向上的导导电电率与率与层层平行的方向上的平行的方向上的导电导电率率1104。 。晶体的各向异性主要表晶体的各向异性主要表现现在是：（在是：（ ） ）硬度硬度 导热导热性性 导电导电性性 光学性光学性质质 A. B. C. D. D 二、晶胞二、晶胞（一）概念：描述晶体结构的基本单元（一）概念：描述晶体结构的基本单元（晶体中无限重复的部分）（晶体中无限重复的部分）二、晶 胞“无隙并置无隙并置”晶体结构的最小重复单元晶体结构的最小重复单元晶胞晶胞 晶体和晶胞的关系晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶体可以看作是数量巨大的晶胞晶胞无隙无隙并置并置而成。而成。铜晶

8、体铜晶体铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞思考思考铜铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子? 2 21 12 21 13 34 41 1体心：体心：1面上：面上：1/2顶点：顶点：1/8棱上：棱上：1/4立方晶胞中原子个数2 24 43 37 76 61 18 85 5小结：小结：立方晶立方晶胞胞中对质点的占有率中对质点的占有率晶胞顶角 棱上 面上 体心立方体 1/8 1/4 1/2 1顶点：顶点：8 1/8 = 1面上：面上：6 1/2= 3总共：总共：1+3=4A= 4 1/8=1/2 练练习习: : 下面晶下面晶胞胞中含有原子个数及其化学式中含有原子个数及其化学式 B-

9、A+B= 4 1/8=1/2A与与B离子的个数比等于离子的个数比等于 该物质化学式可表示该物质化学式可表示为为: 1:1A B晶体化学式确定晶体化学式确定晶胞内不同微粒的个数最简整数比晶胞内不同微粒的个数最简整数比AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB练习练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2BBA2AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶

10、体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）ABB化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3探究探究（即自学检测即课本（即自学检测即课本P64P64学与问）学与问）: : 下图依次是金属钠下图依次是金属钠(Na)(Na)、金属锌、金属锌(Zn)(Zn)、碘、碘(I(I2 2) )、金刚石、金刚石(C)(C)晶晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个

11、原子? ?钠、锌晶胞都是：钠、锌晶胞都是：8 81/8+1=21/8+1=2；碘：（碘：（8 81/8+61/8+61/21/2）2=82=8；金刚石：金刚石：8 81/8+61/8+61/2+4=81/2+4=8。例例:2001年年报报道的硼和道的硼和镁镁形成的化合物刷新了形成的化合物刷新了金属化合物超金属化合物超导导温度的最高温度的最高记录记录。如。如图图所示的是所示的是该该化合物的晶体化合物的晶体结结构构单单元：元：镁镁原子原子间间形成正六棱形成正六棱柱，且棱柱的上下底面柱，且棱柱的上下底面还还各有各有1个个镁镁原子，原子，6个硼个硼原子位于棱柱内。原子位于棱柱内。则该则该化合物的化学式

12、可表示化合物的化学式可表示为为A、 、MgB B、 、 MgB2 C、 、Mg2B D、 、Mg3B2典例分析典例分析Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示故化学式可表示为为 MgB2典例分析典例分析3、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞晶胞)的结构的结构.请回答：请回答： 该化合物的化学式为该化合物的化学式为_. CaTiO3 4、右面图形是石墨晶体的层面结构图，、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳

13、原子数是分别：共价键数和碳原子数是分别：A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2 5、某离子晶体晶胞结构如右图所示，、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶位于立方体的顶点，点， Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个X与与一个一个Y形成的夹角形成的夹角XYX的角度为：的角度为：A. 90 B. 60 C. 120 D. 109286、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞晶胞)的结构的结构.请回答：请回答：(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为_.(2)在该化合物晶体中，与某个钛离在该

14、化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共子距离最近且相等的其他钛离子共有有_个个.(3)设该化合物的相对分子质量为设该化合物的相对分子质量为M，密度为密度为 阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为的最短距离为_.3/ cmagCaTiO367、如图是、如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中知晶体中2个最近的个最近的Cs+核间距离为核间距离为acm，氯化铯的相对，氯化铯的相对分子质量为分子质量为M，NA为阿佛加德为阿佛加德罗常数，则罗常数，则CsCl晶体的密度为晶体的密度为（单位：克（单位：克/cm3）A、8M/a3NA B、a3M/8NAC、M/a3NA D、a3M/NA思考思考1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+ +周周 围最近距离的围最近距离的ClCl- -有有 个？个？ 每个每个ClCl- -周围最近距离的周围最近距离的 NaNa+ +有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个N