物质结构与性质·晶体的常识.

1、20222022年年5 5月月2929日星期日日星期日5/29/2022 3:38 PM第一节第一节 晶体的常识晶体的常识目目 录录的定义的定义的分类的分类无隙并置无隙并置晶体形成的途径晶体形成的途径典型立方晶体结构典型立方晶体结构晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算学学.科科.网网自然界中美丽的雪花自然界中美丽的雪花胆胆矾矾 明明矾矾晶晶体体冰冰糖糖晶晶体体 水水晶晶水晶石水晶石祖祖 母母 绿绿紫水晶紫水晶 黄黄 水水 晶晶 金刚石金刚石宏观晶体的形貌宏观晶体的形貌 立方一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.1.晶体与非晶体晶体与非晶体（1 1）晶体：）晶体： 在结晶过程中形成的具有规则几

2、何外形的固体。在结晶过程中形成的具有规则几何外形的固体。（2 2）非晶体：）非晶体： 没有规则几何外形的固体。没有规则几何外形的固体。(3) (3) 常见的晶体和非晶体常见的晶体和非晶体: : 晶体：晶体： 食盐食盐( (离子化合物的固态一般为晶体离子化合物的固态一般为晶体) )、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。 非晶体：非晶体： 玻璃及玻璃态物质、橡胶、塑料。玻璃及玻璃态物质、橡胶、塑料。5/29/2022 3:38 PM2 2、分类分类：思考：思考： 为什么晶体呈现规则的几何外形，为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你而非晶体没有

3、规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？认为可能和什么因素有关？3.3.晶体的自范性晶体的自范性（1 1）自范性：）自范性： 晶体能自发地呈多面体几何外形的性质晶体能自发地呈多面体几何外形的性质（2 2）晶）晶体自范性的本体自范性的本质质: : 晶体中粒子周期性有序排列的宏观表像晶体中粒子周期性有序排列的宏观表像玛瑙玛瑙水晶水晶（3 3）晶体自范性的条件）晶体自范性的条件: :适当的结晶速率适当的结晶速率4 4、晶体与、晶体与非晶体的本质差异非晶体的本质差异自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体有（有（能自发能自发呈现多面体呈现多面体外形）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

4、排列周期性有序排列非晶非晶体体没有（没有（不能自发不能自发呈现多呈现多面体外形）面体外形）原子排列相对无序原子排列相对无序5/29/2022 3:38 PM5.5.晶体形成的途径晶体形成的途径5/29/2022 3:38 PM5/29/2022 3:38 PM各向异性：各向异性：在不同的方向上有不同的物理性质。在不同的方向上有不同的物理性质。如：如：的熔点的熔点石蜡、塑料、玻璃受热到一定温度开始软化、流动性增强，石蜡、塑料、玻璃受热到一定温度开始软化、流动性增强，直至完全变成液体，整个过程温度不断升高。直至完全变成液体，整个过程温度不断升高。非晶态和晶态石英的非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射

5、图谱射线粉末衍射图谱晶态石英的谱图晶态石英的谱图非晶态石英的谱图非晶态石英的谱图5/29/2022 3:38 PM学与问学与问非晶体非晶体A.A.采采用用X X射线衍射实验，当射线衍射实验，当X X射线照射假宝射线照射假宝石时，石时， 不不能使能使X X射线产生衍射，只有散射效应。射线产生衍射，只有散射效应。B.B.观观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。等的晶面、晶棱和顶角重复出现。C.C.用用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。而假宝石硬度小，

6、不能用来刻划玻璃。D D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。沸点，在一定的范围内便开始熔化。E.E.可可利用宝石的折光率鉴别利用宝石的折光率鉴别5/29/2022 3:38 PM固体固体外观外观微观结构微观结构自范性自范性各向异性各向异性熔点熔点晶体晶体非晶非晶体体本质本质区别区别鉴别鉴别5/29/2022 3:38 PM无形无形5/29/2022 3:38 PM5/29/2022 3:38 PM5/29/2022 3:38 PM平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置无隙并无隙并置置NaCl晶体结构和晶胞晶体结构和晶

7、胞通过上、下、左、右、前、后的通过上、下、左、右、前、后的平移平移能与下一能与下一个完个完全重合全重合 晶体可以看作是数量巨大的晶胞晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置无隙并置而成而成5/29/2022 3:38 PM3 3、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构5/29/2022 3:38 PM体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱心：棱心：1/44.4.晶胞中粒子个数的计算晶胞中粒子个数的计算1 12 24 43 37 76 68 85 51 12 22 21 13 34 4请看请看:1 1体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱心：棱心：1/4晶晶胞中粒子个

8、数计算规律胞中粒子个数计算规律晶胞晶胞顶角顶角 棱心棱心 面心面心 体心体心立方体立方体 1/81/8 1/4 1/4 1/2 1/2 1 1常见晶胞微粒数的计算常见晶胞微粒数的计算微粒数微粒数=81/8 = 1微粒数微粒数=8=81 1/8 +1 /8 +1 1 1/1 = 2/1 = 2微粒数微粒数=81/8 + 61/2 = 4微粒数微粒数=121/6 + 21/2 + 31/1 = 65/29/2022 3:38 PM第一节第一节 晶体的常识晶体的常识小小 结结的定义的定义的分类的分类无隙并置无隙并置晶体形成的途径晶体形成的途径典型立方晶体结构典型立方晶体结构晶胞中原子个数的计算晶胞中

9、原子个数的计算5/29/2022 3:38 PM1 1C2DEFXY3Z2、下图依次是金属钠、下图依次是金属钠(Na)、金属锌金属锌(Zn)、碘、碘(12)、金刚石金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子含有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石Na Z = 2 Zn Z = 2金刚石金刚石 C Z= 8 I2 Z = 45/29/2022 3:38 PM3、钙、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钙钛矿晶胞结构如图所示。观察钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？的微粒个数比为多少？CaTiO3

10、1 1 34 4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体石墨，石墨，如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角为键角为120120 ? a。分析图中每个六边形含有。分析图中每个六边形含有 个碳原子，个碳原子， 2占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个，碳原子数目与碳碳化学个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为键数目之比为_。32 35/29/2022 3:38 PM5、下列是、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中晶胞示

11、意图，晶胞中Na+和和Cl的个数比是多少？的个数比是多少？1 15/29/2022 3:38 PM(8 + 6 )3 =1281216、下图是、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？其中有多少个原子？5/29/2022 3:38 PMTi14C13 8.NiO晶体结构如图，晶体结构如图，Ni2与邻近的与邻近的O2-核间距核间距为为a10-8 ，计算，计算NiO晶体密度（已知晶体密度（已知NiO摩摩尔质量为尔质量为74.7gmol-1)9.20019.2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录

12、。如图所示的是属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有棱柱，且棱柱的上下底面还各有1 1个镁原子，个镁原子，6 6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为表示为( )( ) A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2Mg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故化学式可表示为：故化学式可表示为：MgB210.10.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正

13、二十面体二十面体, ,其中含有其中含有2020个等边三角形和一定数目的个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。这个基本结构单元由这个基本结构单元由 _ _ _个硼原子组成，共个硼原子组成，共含有含有_ _ 个个B-BB-B键。键。1212303020203 3606060605 5121260602 23030注意注意： 在使用均摊法计算规律时一定先看清楚晶胞构型；若晶胞构型不是立方体，晶胞中的微粒数视情况而定！ 在晶体结构中确定一个具有代表性在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、的最小重复单元为

14、研究对象，运用点、线、面的量进行解答。线、面的量进行解答。（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）有有关晶体的计算关晶体的计算思考思考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？

15、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Cl

16、Cl的个数均为的个数均为: :（个）（个）84 4= =1216.0210232158.5g 即每个小正方体中平均含即每个小正方体中平均含 个个“NaCl”NaCl”，质量为，质量为: :21解解法法2 2： 而此小正方体体积为而此小正方体体积为(0.5a(0.5a1010-8-8) )3 33 36.0210232158.5g(0.5a(0.5a1010-8-8) )3 33 30.39a3g. -3=故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：解解法法1 1： 每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+ +和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”Na

17、Cl”。 每个晶胞的质量为：每个晶胞的质量为：6.02102358.54g 每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a(a1010-8-8) )3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：6.02102358.54(a(a1010-8-8) )3 3= =0.39a3g. -3解解法法3 3：依：依= = m m/ /v v每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+ +和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。 每个每个晶胞的体积为：晶胞的体积为： (a(a1010-8-8) )3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度

18、为：= =0.39a3g. -3即含即含4 4个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a(a1010-8-8) )3 33 3那么那么1 1个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a(a1010-8-8) )3 3 /4/4 3 3则：则：1molNaCl1molNaCl所占的体积为：所占的体积为： 6.021023 (a(a1010-8-8) )3 3 /4/4 3 3而而1molNaCl1molNaCl的质量为：的质量为：58.5g6.021023(a(a1010-8-8) )3 3 /4/4 3 358.5g6.021023(a(a1010-8-8) )3

19、 3 3 358.5 4g=-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图 返回原处ClCl- - 1.1.在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+ +周围最近距离的周围最近距离的CsCs+ + 有几个？每个有几个？每个ClCl- -周围最近距离的周围最近距离的ClCl- -有几个？有几个？2.2.分析分析“CsCl” CsCl” 化学式的由来。化学式的由来。思考思考6587213416个个2 21 13 34 4二氧化碳及其晶胞 每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2。每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。 在每个CO2周围等距离的最近的

20、CO2有12个(同层4个，上层4个、下层4个)SiSiOOOOOOO 6-干冰晶体结构分析图干冰晶体结构分析图CO2 分子中心干冰晶体结构分析图干冰晶体结构分析图CO2 分子 19.如如图是图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中已知晶体中2个最近的个最近的Cs+核间距离为核间距离为acm，氯化铯，氯化铯的相对分子质量为的相对分子质量为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/NA20.下下列关于晶体与非晶体的说法正确的是列关于晶体与非晶体的说法正确的是 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21.区区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是别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、颜色、颜色 D、x-射线衍射实验射线衍射实验CD2