晶体结构 精品课件

1、晶体结构 第1页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四一 晶体类型的判断从物质的分类上判断：从性质上判断：固态时不导电熔融状态时能导电：离子晶体；固态时导电熔融状态时也导电：金属晶体及石墨；固态时不导电熔融状态时也不导电：分子晶体、原子晶体。 高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN等金属晶体：金属单质（液态Hg除外）及合金熔沸点和硬度物质的导电性第2

2、页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例：下列性质适合分子晶体的是（）B CA.熔点1070 ，易溶于水，水溶液能导电；B.熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电；C.能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 D.熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97g/cm3例2:据下列物质的性质，判断属于原子晶体是（ ）A.微溶于水，硬度小，熔点-56 ，固态或液态时不导电；B.熔点3410 ，导电性好，延展性强；C.熔点3550 ，不导电，不溶于水及有机溶剂，质硬D.熔点800 ，易溶于水，熔化时能导电C第3页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四在NaC

3、l晶体中,每个Na+周围与之等距离且最近的Na+有_个；每个Cl-周围与之等距离且最近的Cl-有_个。1212 在NaCl晶体中,每个Na+同时吸引着_个Cl-；每个Cl-同时吸引着_个Na+。66二、晶体常见题型（一）晶体化学式的确定第4页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四在NaCl晶体中与每个Cl-吸引的几个Na+所围成的空间几何构型为( ) A. 正四面体 B. 正六面体 C. 正八面体 D. 正十二面体 C第5页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四氯化钠的晶体结构Cl-Na+在NaCl晶体的一个晶胞中，Cl-的个数等于 ，Na+的个数等于 。44每

4、个NaCl晶胞中,平均占有Na+：121/4 + 1=4Cl-：81/8 + 61/2=4第6页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四CsCl的晶体结构空间模型Cs+Cl- 在CsCl晶体中,每个Cs+同时吸引着_个Cl-；每个Cl-同时吸引着_个Cs+。88 在CsCl晶体中,每个Cs+周围与之等距离且最近的Cs+有_个；每个Cl-周围与之等距离且最近的Cl-有_个。66第7页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四范德华力共价键 在此晶胞中，含有 个CO2分子4干冰的晶体结构模型每个干冰晶胞中,平均占有CO2：81/8 +61/2 = 4第8页，共19页，20

5、22年，5月20日，1点44分，星期四干冰晶体结构示意图12在干冰晶体结构中,每个CO2分子周围与之最近且等距离的CO2分子个数为 个第9页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四石墨的晶体结构模型分子间作用力CC共价键石墨晶体过渡型晶体或混合型晶体石墨中C原子个数与CC键数之比为多少？第10页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四二、晶体常见题型（一）求晶体化学式的确定C例1（西安市竞赛题）右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去

6、）(A)8；BaTi8O12 (B)8；BaTi4O9(C) 6；BaTiO3 (D) 3；BaTi2O3第11页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例2 1987年2月，朱经武教授等发现釔钡铜氧化物在90K下具有超导性，若该化合物的晶胞结构如下图所示，则该化合物的化学式可能为（）A.YBa2CuO7-x B. YBa2Cu2O7-x C. YBa2Cu3O7-x D. YBa2Cu4O7-x 计算晶胞中各原子数：Y：1Ba：2Cu：81/8 +81/4 = 3C第12页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇

7、分子，如图所示。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，则它的化学式是（ ）A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14此题给出的是分子簇结构而非晶体结构，故只需数出原子的数目即可。 均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以下题型：第13页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例1右图为NaCl晶胞的结构示意图。它向三维空间延伸得到完美晶体。试回答：（1）一个NaCl晶胞中有 个Na，有个Cl。（2）一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。（3）若NaCl晶体的密度为g/cm3，则 NaCl晶体中

8、Na与Na十之间的最短距离是多少？81/861/24112144m/VnM/V58.5 4(NAa3)（二）晶体密度、粒子间距离的计算第14页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例2右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的密度为5.71g/cm3，晶胞边长为4.281010m。（1） FexO中的x值（精确至0.01）为；（2）晶体中的Fen+分别为Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中， Fe2+所占分数（用小数表示）为；（3）此晶体的化学式为；（4）与某个Fe2+或Fe3+距离最近且距离相等的O2

9、离子围成的空间几何形状是；0.920.826正八面体Fe0.762+Fe0.163+O第15页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四例3金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的8个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。(1)金晶体中每个晶胞中含有个金原子；(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定 。(3)一个晶胞的体积是多少？(4)金晶体的密度是多少？ 4在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切 第16页，共19页，202

10、2年，5月20日，1点44分，星期四（三）晶体中点、线、面的关系例1 C60是碳单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方式计算C60分子中存在 _条CC单键； _条C=C双键？ 分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4条共价键与其它原子成键。其成键方式图为： 由图可以看出：每个CC单键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有21/2=1条CC单键，分子中共有160=60条CC单键；每个C=C双键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有11/2=1/2条C=C双键，分子中共有1/260=30条C=C双键。 6030第17页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星

11、期四例2 石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则:(1)平均每一个正六边形所占的碳原子数为 ;(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比是；（3）ng碳原子可构成个正六边形。 每个碳原子为三个正六边形共用， 每个正六边形的碳原子数为61/3 = 22 又每个正六边形所占的CC键数为：61/2 = 3碳原子数与碳一碳化学键之比是2323(n/12)NA2第18页，共19页，2022年，5月20日，1点44分，星期四如右图所示，晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，这个多面体中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。（1）这个基本结构单元由