选修3晶体结构与性质（课堂PPT）

1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质复习课复习课特点和性质特点和性质自范性自范性各向异性各向异性固定的熔点固定的熔点本质区别本质区别周期性周期性的的有序有序定义定义或：内部或：内部质点质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。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天然水晶球里的玛瑙和水晶熔融的二氧化硅快速冷却得到玛瑙熔融的二氧化硅快速冷却得到玛瑙非晶体非晶体熔融的二氧化硅缓慢冷却得到水晶熔融的二氧化硅缓慢冷却得到水晶晶体晶体一、晶体的常识一、晶体的常识晶体与非晶体比较晶体与非晶体比较 本质差别本质差别 性质差别性质差别 制法制法最科学的最科学的鉴别方法鉴别方法自范自范性

2、性微观微观结构结构固定固定熔点熔点各向各向异性异性晶晶体体非非晶晶体体有无呈周期性有序排列无序排列有有无无凝固凝固凝华凝华结晶结晶X-射射线衍线衍射实射实验验 二、四类晶体的比较二、四类晶体的比较晶体晶体类型类型离子离子晶体晶体原子原子晶体晶体分子分子晶体晶体金属金属晶体晶体概念概念构成构成微粒微粒阴阳离子阴阳离子通过通过离子离子键键结合而结合而成的晶体成的晶体原子间原子间通过通过共价键共价键结合结合而形成而形成空间空间网状结构网状结构的的晶体晶体分子间分子间以以分分子间作用力子间作用力相结合形成相结合形成的晶体的晶体金属阳离子金属阳离子与与自由电子自由电子通过通过金属键金属键结合而形成结合而

3、形成的晶体的晶体阴阳离子阴阳离子原子原子分子分子金属阳离金属阳离子和自由子和自由电子电子 二、四类晶体的比较二、四类晶体的比较晶体晶体类型类型离子离子晶体晶体原子原子晶体晶体分子分子晶体晶体金属金属晶体晶体微粒间作微粒间作用力用力可能的相可能的相互作用互作用是否有分是否有分子存在子存在肯定有离肯定有离子键可能子键可能有共价键有共价键共价键共价键分子间：分子间：范德华力范德华力分子内：分子内：共价键共价键金属键金属键无无无分子无分子,是巨大网是巨大网状结构状结构有分子有分子无无共价键共价键无无氢键氢键无无晶体类型晶体类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 金属晶体金属晶体熔化时键熔

4、化时键的变化的变化物质种类物质种类断开离子断开离子键、共价键、共价键一般不键一般不断开断开断键断键不断键不断键减弱减弱大多数盐、大多数盐、强碱、强碱、活泼金属活泼金属氧化物氧化物金刚石、金刚石、Si、SiO2、SiC、B非金属氢非金属氢化物、非化物、非金属氧化金属氧化物、非金物、非金属单质、属单质、酸、多数酸、多数有机物有机物金属单金属单质和合质和合金金三、四类晶体性质的比较三、四类晶体性质的比较离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体晶体粒子晶体粒子粒子间作用粒子间作用硬硬 度度熔、沸点熔、沸点溶解性溶解性导电性导电性阴、阳离子阴、阳离子分子分子原子原子金属离子、金属

5、离子、自由电子自由电子金属键金属键离子键离子键分子间作分子间作用力用力共价键共价键较大较大较小较小很大很大一般较大，一般较大，部分小部分小较高较高较低较低很高很高有高有低有高有低易溶于极易溶于极性溶剂性溶剂相似相溶相似相溶难溶难溶难溶，有些难溶，有些可与水反应可与水反应熔熔化或化或溶溶于于水能导电水能导电不易导电不易导电不易导电不易导电 良导体良导体（导电传热）（导电传热） 二、几种微粒间作用力二、几种微粒间作用力离子键离子键共价键共价键氢键氢键金属键金属键有无方有无方向性向性有无饱有无饱和性和性无无有有有有无无无无有有有有无无 1、C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，原晶体很可能具有比

6、金刚石更大的硬度，原子间均以单键结合，下列关于子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法正晶体的说法正确的是确的是 ( )A. 是分子晶体是分子晶体B. 粒子间通过离子键结合粒子间通过离子键结合C. 每个每个C原子与原子与4个个N原子连接，每个原子连接，每个N原子与原子与3个个 C原子连接原子连接D.该晶体不可以做该晶体不可以做耐磨材料耐磨材料2、氮化硅是一种新型耐高温耐磨材料，在工业上、氮化硅是一种新型耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于有广泛用途，它属于 ( ) A原子晶体原子晶体 B分子晶体分子晶体 C金属晶体金属晶体 D离子晶体离子晶体AC3、下列各组物质的晶体中，化学键类型相

7、、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同，晶体类型也相同的是 ( ) A . SO2 和和 SiO2 B . CO2 和和 H2O C . NaCl 和和 HCl D . CCl4 和和 KClB四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较1.关于晶体熔点的下列说法正确的是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的高原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低分子晶体的熔点一定比金属

8、晶体的低2.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列的是的是_AH2O H2Te H2Se H2SBNaClKClLiClCsClCRbKNaLi D金刚石晶体硅碳化硅金刚石晶体硅碳化硅EHgNaClCO2 F 水晶水晶干冰干冰食盐食盐BA四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体1、根据状态：、根据状态：_态态_态态_态态 NaClHgCO2水晶水晶 食盐食盐 干冰干冰固固液液气气原子原子离子离子分子分子四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：1、根据状态：、根据状态：3、同种类型：、

9、同种类型：原子晶体：原子晶体： 原子晶体原子晶体共价键强弱共价键强弱成键原子半径成键原子半径原子半径越小，共价键越原子半径越小，共价键越_，熔沸越，熔沸越_。强强高高_态态_态态_态态 固固液液气气_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体原子原子离子离子分子分子金刚石金刚石碳化硅碳化硅晶体硅晶体硅四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：1、根据状态：、根据状态：3、同种类型：、同种类型：【原子晶体原子晶体】：半径越小，共价键越半径越小，共价键越_，熔沸越，熔沸越_。强强高高_态态_态态_态态 固固液液气气_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体原子原子离子离子分子分子离子电荷数越多，离子电荷

10、数越多，离子半径越小，离子半径越小，强强高高离子键越离子键越_，熔沸点越熔沸点越_【离子晶体离子晶体】：离子晶体离子晶体晶格能晶格能离子键强弱离子键强弱离子半径、离子电荷离子半径、离子电荷LiClNaClKClCsCl四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：1、根据状态：、根据状态：3、同种类型：、同种类型：【原子晶体原子晶体】： 半径越小，共价键越半径越小，共价键越_，熔沸越，熔沸越_。强强高高_态态_态态_态态 固固液液气气_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体原子原子离子离子分子分子强强高高【离子晶体离子晶体】：离子半径越小、离子电荷越多，离子半径越小、离子电荷越多，离离子

11、键越子键越_，熔沸点越，熔沸点越_。【金属晶体金属晶体】：金属晶体金属晶体金属键强弱金属键强弱金属金属阳离子半径、所带电荷数阳离子半径、所带电荷数金属阳离子电荷数越多，金属阳离子电荷数越多，离子半径越小，离子半径越小，金属键越金属键越_，熔沸点越熔沸点越_强强高高Li Na K Rb四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：1、根据状态：、根据状态：3、同种类型：、同种类型：【原子晶体原子晶体】： 半径越小，共价键越半径越小，共价键越_，熔沸越，熔沸越_。强强高高_态态_态态_态态 固固液液气气_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体原子原子离子离子分子分子强强高高【离子晶体离子晶体

12、】：离子半径越小、离子电荷越多，离子半径越小、离子电荷越多，离离子键越子键越_，熔沸点越，熔沸点越_。【金属晶体金属晶体】：金属阳离子半径越小、所带电荷数金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越越多，金属键越_，熔沸点越，熔沸点越_。强强高高【分子晶体分子晶体】：【分子晶体分子晶体】：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间力越大，熔沸点越大，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存在分子间氢键的比不存在氢键的熔沸点_高高高高高高H2O H2Te H2S

13、e H2S四、熔、沸点的比较四、熔、沸点的比较2、不同类型：、不同类型：1、根据状态：、根据状态：3、同种类型：、同种类型：【原子晶体原子晶体】： 半径越小，共价键越半径越小，共价键越_，熔沸越，熔沸越_。强强高高_态态_态态_态态 固固液液气气_晶体晶体_晶体晶体_晶体晶体原子原子离子离子分子分子强强高高【离子晶体离子晶体】：离子半径越小、离子电荷越多，离子半径越小、离子电荷越多，离离子键越子键越_，熔沸点越，熔沸点越_。【金属晶体金属晶体】：金属阳离子半径越小、所带电荷数金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越越多，金属键越_，熔沸点越，熔沸点越_。强强高高【分子晶体分子晶体】：有分子

14、间氢键有分子间氢键 相对分子质量越大相对分子质量越大 分子的极性越大分子的极性越大 熔沸点越熔沸点越_高高1.氯化钠晶体：氯化钠晶体：阴、阳离子的配位数是阴、阳离子的配位数是_,即每个即每个Na+紧邻紧邻_个个Cl-, 这些这些Cl-构成的几何图形是构成的几何图形是_；每个；每个Na+与与_个个Na+等距离相邻。平等距离相邻。平均每个氯化钠晶胞含有均每个氯化钠晶胞含有_个个Na+和和_ 个个Cl-。612五、几种典型晶体的空间结构6正八面体正八面体44 2.8118863.干冰晶体干冰晶体（1）二氧化碳分子的位置：）二氧化碳分子的位置：二氧化碳分子位于：面心和顶点二氧化碳分子位于：面心和顶点（

15、2）每个晶胞含二氧化碳分子的个数）每个晶胞含二氧化碳分子的个数 二氧化碳分子的个数：二氧化碳分子的个数： 4 个个 （3）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化）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？碳分子有几个？ 12个个 4.金刚石属于金刚石属于 晶晶体体,这种晶体的特点这种晶体的特点是是 .金刚石中每个金刚石中每个C原子原子与与 个个C原子紧邻，原子紧邻，由共价键构成最小环由共价键构成最小环状结构中有个状结构中有个 C原子原子.晶体中晶体中C原子个原子个数与数与C-C键数之比为：键数之比为： 41 (41/2)=1 2原子空间网状，无单个分子空间网状，无单个分子65.二氧

16、化硅中每个二氧化硅中每个Si与与 个个O原子形成共价键原子形成共价键,每个每个O与与 个个Si原子形成共价键。在原子形成共价键。在二氧化硅二氧化硅晶体中晶体中SiSi与与OO原子个数比为原子个数比为 . .平均每平均每n mol SiO2晶体中含有晶体中含有Si-O键最接近键最接近_ mol。4n4 42 212 6.石墨属于石墨属于 晶体晶体,是是 状状结构结构, C原子呈原子呈 杂化；杂化；晶体中每个晶体中每个C原子被原子被 个个六边形共用六边形共用,平均每个环占平均每个环占有有 个碳原子。个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数和晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为碳碳单键数之比为 。晶体中

17、存在的作用有：晶体中存在的作用有：_ 3 3混合混合层层sp2共价键、金属键和范德华力共价键、金属键和范德华力六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式体的化学式1.有下列离子晶体空间结构示意图：为阳离有下列离子晶体空间结构示意图：为阳离子，为阴离子。以子，为阴离子。以M代表阳离子，代表阳离子，N代表阴代表阴离子，写出离子，写出A、B、C、D的化学式：的化学式：A_，B_，C_，D_。 A B C D六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式体的化学式2 2、最近发现一种由钛原、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态子和碳

18、原子构成的气态团簇分子，如右图所示：团簇分子，如右图所示：顶角和面心的原子是钛顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的的原子是碳原子，它的化学式是化学式是_。Ti14C13二二 金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型思考：思考：思考思考:金属原子排列在平面（二维空间）上的放置金属原子排列在平面（二维空间）上的放置方式有几种方式有几种?如果把金属晶体中的原子看成直径相如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体等的球体,你能画出排列的示意图吗你能画出排列的示意图吗?金属原子排列在平面（二维空间）上的金属原子排列在平面（二维空间）上的两种两种放置方式放置方

19、式非密置层密置层配位数：4配位数：6O1234O123456观察思考观察思考:哪种排列哪种排列方式原子方式原子周围的空周围的空隙最小？隙最小？每种排列每种排列方式的配方式的配位数分别位数分别是多少？是多少？1 1简单立方堆积简单立方堆积空间利用率空间利用率:52%配位数配位数:6观察思考观察思考:晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少个原子的配位数是多少?其空间利用率如何？其空间利用率如何？典型代表典型代表:只有只有Po2 2体心立方堆积体心立方堆积观察思考观察思考:晶胞的形状是什么？每晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子

20、的个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少配位数是多少?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，每层均照此堆积 简简单单立立方方堆堆积积体心体心立方立方堆积堆积由由非非密密置置层层一一层层一一层层堆堆积积而而成成3、六方最密堆积六方最密堆积4、面心立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典型代表典型代表MgZnTiCuAgAu配位数12配位数12晶胞内含（）个原子2晶胞内含（）个原子4123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是

21、将球对准 1，3，5 位。位。 ( 或对准或对准 2，4，6 位，其结果是一样的位，其结果是一样的 )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。两种最紧密的堆积方式。六方六方最密最密堆堆积积的前视图的前视图ABABA第一种是将球竖直对准第一层的球第一种是将球竖直对准第一层的球123456每两层形成一个周期每两层形成一个周期，即按，即按 ABABABAB的方式堆积，方式堆积，形成形成六方六方最密最密堆积堆积。 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第是将球对准第一层的一层的 2，4，6 位

22、位，不同于不同于 AB 两层的位两层的位置置，这是这是 C 层。层。123456123456123456123456面心立面心立方方最密最密堆积堆积的前视图的前视图ABCAABC每三层形成一个周期每三层形成一个周期，即按，即按 ABCABCABC的方式堆方式堆积，形成积，形成面心立面心立方方最密最密堆堆积积。六方最密堆积六方最密堆积面心立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（金属晶体的两种最密堆积方式（密置层密置层堆积）堆积）简单立方简单立方 (钋钋)体心立方体心立方 (钾型钾型)面心立方面心立方 (铜型铜型)七七. .几种金属晶体的晶胞几种金属晶体的晶胞镁型镁型上述四种堆积方

23、式的配位数分别是上述四种堆积方式的配位数分别是: :681212上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为: :1224简单立方简单立方 (钋钋)体心立方体心立方 (钾型钾型)面心立方面心立方 (铜型铜型)七七. .几种金属晶体的晶胞几种金属晶体的晶胞镁型镁型上述四种堆积方式的空间占有率分别是上述四种堆积方式的空间占有率分别是: :5252686874747474PoPo Na K FeNa K Fe Mg Zn TiMg Zn Ti Cu Ag AuCu Ag Au上述四种堆积方式的代表物质分别是上述四种堆积方式的代表物质分别是: : 共价键共价键（空间网状）（空间

24、网状）离子键离子键金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体活泼金属活泼金属与非金属与非金属分子间分子间作用力作用力金属键金属键（金属阳离子（金属阳离子、自由电子）、自由电子）共用电子对共用电子对 共价键共价键分子分子离子离子三中三中三低三低三高三高熔沸点有的很熔沸点有的很高、有的较低高、有的较低分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体原子原子得失电子得失电子 1.某晶胞结构某晶胞结构如图所示，晶胞如图所示，晶胞中各微粒个数分中各微粒个数分别为：别为： 铜铜_个个 钡钡_个个 钇钇_个个巩固练习：巩固练习：231B化学式：化学式：A2、根据离子晶体的晶胞结构，判断下、根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化

25、学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3巩固练习：巩固练习：3、现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙(如下图如下图)三种晶体的晶胞：三种晶体的晶胞：(甲中甲中x处于晶胞的中心，乙中处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中处于晶胞的中心心)，可推知：甲晶体中，可推知：甲晶体中x与与y的个数比是的个数比是_，乙中，乙中a与与b的个数比是的个数比是_，丙晶胞中有丙晶胞中有_个个c离子，有离子，有_个个d离子。离子。4:31:144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

26、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NaNa+ +周周 围最近距离的围最近距离的NaNa+ +有有 个？个？3.3.氯化钠的化学式用氯化钠的化学式用“NaCl”NaCl”来表示，原因何在？能来表示，原因何在？能否否 把把“NaCl”NaCl”称为分子式？称为分子式？ 4.4.每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个NaNa+ +？ 个个ClCl- -？（位于顶？（位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.5.该晶胞中，若该晶胞中，若NaNa+ +和和ClCl- -间的最近距离为间的最近距离为0.5a0.5ax1010-10-10m m， 则晶体的密度则晶体的密度= = 6 66 6121244039/a3 （g/cm3）2 21 13 34 4a a1010-8-8cmcm晶体中最小正方体中所含的晶体中最小正方体中所含的NaNa+ +和和ClCl的个数均为的个数均为: :（个）（个）84 4= =1