版高考化学选考一轮总复习课件专题九晶体结构与性质-基础篇

专题九晶体结构与性质

化学山东省专用考点清单考点一晶体常识1.晶体与非晶体的特征(1)晶体与非晶体的比较比较晶体非晶体微观结构粒子三维空间周期性

有序排列粒子排列相对无序外观具有规则的几何外形不具有规则的几何外

形性质特征自范性有无熔点固态非固态异同表现各向异性各向同性二者区分方法①间接方法:测定其是否有固定的熔点②科学方法:对固体进行X-射线衍射实验(2)获得晶体的途径:熔融态物质凝固,气态物质凝华,溶质结晶2.晶体结构的基本重复单元——晶胞(1)概念:晶体结构中基本的重复单元。(2)排列方式:晶体中的晶胞通过无隙并置构成晶体。(3)晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法。如某个粒子为n个晶胞所共

有,则该粒子有

属于此晶胞。考点二晶体结构与性质1.四种晶体类型的比较类型项目离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体举例NaCl、CsCl、ZnS、CaF2冰、干冰、碘金刚石、SiO2、SiCZn、Mg、Cu构成晶体的微粒阴、阳离子分子原子金属阳离子和自由电子微粒间的作用离子键分子间作用力(范德华力或氢键)共价键金属键影响作用力强弱的因素离子电荷、半径相对分子质量键长(原子半径)离子半径、价电子数熔、沸点较高低高差别较大硬度略硬而脆较小大差别较大导热性和导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)一般为电的不良导体,个别导电热和

电的良导体2.典型的晶体类型晶体类型晶胞示意图结构特点NaCl型(Li、Na、K和Rb的卤化

物,AgF、MgO等)

①Na+周围最近的Cl-有6个、Cl-

周围最近的Na+有6个②每个Na+(Cl-)周围紧邻(距离

最近且相等)的Cl-(Na+)构成正

八面体③每个Na+(Cl-)周围紧邻的Na+

(Cl-)有12个④每个晶胞中含4个Na+、4个Cl

-晶体类型晶胞示意图结构特点CsCl型(CsBr、CsI等)

-①Cs+周围最近的Cl-有8个、Cl-周围最近的Cs+有8个②每个Cs+(Cl-)周围紧邻的Cl-(Cs+)构成正六面体③每个Cs+(Cl-)周围紧邻的Cs+(Cl-)有6个④每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl-晶体类型晶胞示意图结构特点ZnS型(BeO、BeS等)

-①Zn2+(S2-)周围最近的S2-(Zn2+)有4个②每个Zn2+(S2-)周围紧邻的S2-(Zn2+)构成正四面体③每个晶胞中有4个S2-、4个Zn2+④Zn2+与S2-之间的最短距离为晶胞体对角线长的晶体类型晶胞示意图结构特点CaF2型

-①Ca2+周围最近的F-有8个、F-周围最近的Ca2+有4个②每个F-周围紧邻的4个Ca2+构成正四面体,每个Ca2+周围紧邻的8个F-构成立方体③每个晶胞中有4个Ca2+、8个F-④Ca2+与F-之间的最短距离为晶胞体金刚石

①每个碳原子与相邻4个碳原子

以共价键结合,形成正四面体结

构,碳原子杂化方式为sp3②键角均为109°28'③最小碳环由6个C组成且6个

原子不在同一平面内④每个C参与4条C—C键的形

成,C原子数与C—C键个数之比

为1∶2⑤每个晶胞含8个C,1mol金刚

石含2mol共价键晶体类型晶胞示意图结构特点SiO2

-①每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构②每个正四面体占有1个Si,4个“

O”,n(Si)∶n(O)=1∶2③最小环上有12个原子,即6个O、6个Si晶体类型晶胞示意图结构特点

-SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的,所以在整个晶体中硅原子与碳原子个数比为1∶1SiC3.晶体结构的复杂性(1)石墨晶体石墨晶体具有层状结构,同一层中的每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的

三个碳原子以共价键相结合,形成无限的六边形平面网状结构,每个碳原

子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道,并含有一个未成对

电子,因此能够形成遍及整个平面的大π键。大π键具有金属键的性质。

石墨晶体中既有共价键,又有范德华力,同时还有金属键的特性,所以称为

混合型晶体。(2)过渡晶体原子之间形成的化学键往往是介于典型模型(金属键、离子键、共价

键、配位键)之间的过渡状态。由于微粒间的作用存在键型过渡,即使组成简单的晶体,也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶

体之间的过渡状态,形成过渡晶体。知能拓展有关晶胞的计算1.均摊法计算晶胞中粒子的数目(1)平行六面体晶胞中不同位置的微粒数的计算某个微粒为n个晶胞所共有,则该微粒有

属于这个晶胞。

(2)非平行六面体形结构单元若结构单元不是平行六面体形,则微粒对结构单元的贡献视情况而定,计

算顶点以及侧棱上的微粒时与平行六面体形晶胞有所不同。以右图的三棱柱形结构单元为例,要12个三棱柱才能将一个顶点完全盖

住,所以顶点为12个结构单元共用,相应的侧棱被6个结构单元共用,上下边被4个结构单元共用,有:A:4×

=

B:3×

+6×

=2C:1×1=1因此,A、B、C三种微粒的个数比为1∶6∶3。2.立方体中粒子周围粒子的个数判断

(1)A周围有4个B,B周围有12个A(2)A周围有2个C,C周围有6个A(3)B周围有6个D,D周围有2个B(4)B周围有8个C,C周围有8个B(5)C周围有12个D,D周围有4个C(6)A周围有4个D,D周围有4个A3.根据晶体晶胞的结构特点和有关数据,求算晶体的密度或晶体晶胞的

体积或晶胞参数a(晶胞边长),对于立方晶胞,可建立如下求算途径:

得关系式:ρ=

(a表示晶胞边长,ρ表示密度,NA表示阿伏加德罗常数的数值,n表示1mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M表示摩

尔质量)。4.截距法判断原子分数坐标(1)原子分数坐标:以晶胞参数为单位长度(不论晶胞边长大小,都是1)建立

的坐标系。(2)确定某原子坐标的方法:通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平

面,三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数,即该原子的分数

坐标。如下图,通过B点原子的三个面分别是:BEFC(在x轴上没有截

距)、BEGA(在y轴上没有截距)、BCDA(在z轴上的截距是1),故B点的原子分数坐标是(0,0,1);通过右面心M点的三个面,在x轴上截距是1/2,在y轴

上截距是1,在z轴上的截距是1/2,故M点的原子分数坐标是(

,1,

)。

例晶胞有两个基本要素:(1)原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对

位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(

,0,

);C为(

,

,0)。则D原子的坐标参数为

。

(2)晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为

g·cm-3(列出计算式即可)。解析(2)晶胞参数a即为晶胞边长,ρ=

=

g·cm-3=

×107g·cm-3。答案(1)(

,

,

)(2)

×107

疑难突破

熟悉金刚石的晶