晶体的结构与性质课件

13.3晶体结构与性质1.晶体的常识13.31.晶体的常识11.定义（教材60页表3-1）晶体：内部的微粒（原子分子离子）在三维空间里呈

周期性有序排列而能自发呈现多面体外形的固体。（大多数固体均为晶体）非晶体：内部的微粒排列相对无序，不能自发呈现多面体外形的固体。（如橡胶塑料玻璃石蜡沥青高炉冶炼排出的炉渣）晶体SiO2非晶体SiO2如食盐、水晶、碘等1.定义（教材60页表3-1）晶体SiO2非晶体SiO2如食2天然水晶球里的玛瑙和水晶2.晶体的特点a.自范性：即晶体能自发呈现多面体外形的性质。晶体自范性的本质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。（教材61页图3-3下）晶体自范性的条件之一：晶体生长的速率适当天然水晶球里的玛瑙和水晶2.晶体的特点3b.各向异性：许多物理性质如强度、导热性、光学性质等，常常会表现出各向异性（即随方向的不同而有所差异）——同样反映了晶体内部粒子排列的有序性（教材61页图3-3下）c.晶体的熔沸点固定（教材62页图3-4下）d.晶体能使x-射线产生衍射（区别晶体与非晶体最可靠科学的方法即对其进行x-射线衍射实验。（教材62页图3-4下）b.各向异性：许多物理性质如强度、导热性、光学性质等，常常会43.晶体形成的一般途径（教材61页上）⑴熔融态物质凝固.⑵气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).⑶溶质从溶液中析出.3.晶体形成的一般途径（教材61页上）5许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,6玻璃的结构示意图2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？1、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？非晶体熔沸点、加热、折光率、刻画玻璃、X—射线衍射（教材63页）玻璃的结构示意图2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们7（1）物理性质差异如：外形、硬度、熔点、折光率、是否有各向异性，质点排列是否有序（2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。4、鉴别晶体和非晶体（1）物理性质差异4、鉴别晶体和非晶体8二﹑晶胞晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。（教材63页下）结构：晶胞一般为平行六面体。晶体则由无数晶胞“无隙并置”而成。无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。铜晶体铜晶胞二﹑晶胞晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。（教材63页下）9平行六面体无隙并置平行六面体无隙并置10体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构113.晶胞中原子个数的计算处于顶点的粒子，同时被8个晶胞共用，每个粒子有1/8属于该晶胞处于棱上的粒子，同时被4个晶胞共用，每个粒子有1/4属于该晶胞3.晶胞中原子个数的计算处于顶点的粒子，同时被8个晶胞共用，12处于面上的粒子，同时被2个晶胞共用，每个粒子有1/2属于该晶胞处于晶胞内部的粒子，完全属于该晶胞处于面上的粒子，同时被2个晶胞共用，每个粒子有1/2属于该晶13AB练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）化学式：ABAB练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式14练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）AB化学式：A2B练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（15AB化学式：练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）ABAB化学式：练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体16练习4、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、氧的微粒个数比为多少？CaTiO3练习4、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钙-钛矿晶胞结构，求该17B化学式：A练习5：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）CABC3B化学式：A练习5：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体186、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是多少？6、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是19(8×+6×)×3=127、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？(8×+6×)×3=127、下图是CO2分208、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子?NaZnI2金刚石8、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金21晶体的结构与性质课件22晶体的结构与性质课件239、2001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。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A、MgBB、MgB2

C、Mg2B

D、Mg3B29、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温24Mg原子的数目：12×1/6+2×1/2=3B原子的数目：6故化学式可表示为

MgB2Mg原子的数目：252.分子晶体与原子晶体2.分子晶体与原子晶体26一、分子晶体1、概念：2、组成微粒：3、微粒间作用力：4、分子晶体的一般宏观性质只含分子的晶体称为分子晶体。分子在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合；相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。①较低的熔沸点②较小的硬度③固态或熔融状态下都不导电④分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关——相似相溶一、分子晶体1、概念：4、分子晶体的一般宏观性质只含分子的晶275、常见的分子晶体（1）所有非金属氢化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金属单质X2,O2,H2,S8,P4,C60,N2（3）部分非金属氧化物

CO2,SO2,NO2,P4O10（4）几乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）绝大多数有机物晶体乙醇，冰醋酸，蔗糖5、常见的分子晶体286.分子晶体结构特征（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（如：C60、干冰、I2、O2）6.分子晶体结构特征29分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）干冰的晶体结构图分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）30碘的晶体结构图每个I2周围有

个碘分子12每个Na+周围有

个Cl-每个Cl-周围有

个Na+氯化钠晶体结构示意图66碘的晶体结构图每个I2周围有个碘分子12每个Na+周31冰的结构分子的非密堆积（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3

）氢键具有方向性冰的结构分子的非密堆积（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特32CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。

CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断Si33二、原子晶体1、概念：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。2、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键5、一般宏观性质：沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。6、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质[硼、硅、锗、金刚石等]（2）某些非金属化合物[SiC、BN等]（3）某些氧化物[SiO2、Al2O3等]二、原子晶体34109º28´金刚石的晶体结构示意图共价键109º28´金刚石的晶体结构示意图共价键35思考：金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子连接，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个C-C键长相等，键角均为109。28`。（2）晶体中最小环由____个C组成且不共面。6（3）晶体中C原子数与C-C键数之比为：

１：4*１/２＝１：２（４）晶体中每个碳原子为____个环所共用。１２思考：金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个36180º109º28´SiO二氧化硅的晶体结构示意图共价键180º109º28´SiO二氧化硅的晶体结构示意图共价键37白球表示硅原子SiO2平面结构金刚石的结构白球表示硅原子SiO2平面结构金刚石的结构381、SiO2最小的环有（）原子组成思考2、Si周围紧邻的O（）个３、O周围紧邻的Si（）个４、SiO2中Si、O个数比为（）个５、１ｍｏｌSiO2含有（）ｍｏｌSi－O

SiO４１２４１:２２1、SiO2最小的环有（）原子组成思考2、Si周围紧邻的39一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰40石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨41石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。石墨1、石墨为什么很软？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为42晶体的结构与性质课件43例、如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为___，完全拥有C－C数为___石墨中C－C夹角为120☉，C－C键长为1.42×10－10m层间距

3.35×10－10m23例、如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全44小结：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数键的平均数原子的平均数每个环中正四面体空间网状六边形平面层状共价键共价键与范德华力６个原子不同面６个原子同面４３6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2小结：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作45分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；________________B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；________________C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_____________分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：46小结：晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒

作用力熔沸点硬度溶解性导电性相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很高较低很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电小结：晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒473.金属晶体金属样品3.金属晶体金属样品48一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等二、金属的结构1、电子气理论：,金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块金属的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起。2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊的键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽49组成粒子：金属阳离子和自由电子3、金属晶体：通过金属键结合形成的晶体。金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力：金属键4、电子气理论对金属的物理性质的解释在金属晶体中，电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Au⑴金属导电性的解释组成粒子：金属阳离子和自由电子3、金属晶体：通过金属键结合形50晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化导电能力随温度的变化水溶液或

熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化物理变化增强减弱晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化51“电子气”（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。⑵金属导热性的解释电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞使得金属的热导率随温度升高而降低。“电子气”（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能52当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。⑶金属延展性的解释自由电子+金属离子金属原子错位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑534、熔点和沸点金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，反之越低。碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高同周期NaMgAl

同主族LiNaKRbCs﹤﹤﹥﹥﹥﹥不同金属熔点相差较大，比Hg常温下为液态，W具有较高的熔点一般合金的熔点比成分金属低4、熔点和沸点碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，同周期54三、金属晶体的原子堆积模型1、几个概念紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度三、金属晶体的原子堆积模型1、几个概念配位数：在晶体中与552、金属晶体的原子在二维平面堆积模型金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按（b）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（a）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。（a）非密置层

（b）密置层2、金属晶体的原子在二维平面堆积模型金属晶体中的原子可563、金属晶体的原子在三维空间堆积模型（1）简单立方堆积（Po）非最紧密堆积，空间利用率低3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型（1）简单立方堆积（Po57（2）体心立方堆积—钾型（碱金属）非最紧密堆积配位数：8（2）体心立方堆积—钾型（碱金属）非最紧密堆积配位数：858镁型铜型镁型铜型59123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5位。(或对准2，4，6位，其情形是一样的)123456AB，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。123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是60下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。

配位数12。(同层6，上下层各3)，空间利用率为74%下图是此种六方ABABA第一种是将球对准61（3）六方紧密堆积（镁型）（3）六方紧密堆积（镁型）62第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。123456123456123456第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的63123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC

第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。

配位数12。(同层6，上下层各3)123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC64123456BCA（4）面心立方:铜型123456BCA（4）面心立方:铜型65晶体的结构与性质课件66晶体的结构与性质课件67晶体的结构与性质课件68晶体的结构与性质课件69晶体的结构与性质课件70镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式71堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方52%6钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(钋)堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方5721．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B．金属元素在化合物中一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同D．金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练B1．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是能力训练B73

2、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长a，（2）铜的金属半径raarrorr提示：数出面心立方中的铜的个数：2、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原744.离子晶体4.离子晶体75强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。1、定义：由阳阴离子通过离子键结合而成的晶体。2、成键粒子：阴、阳离子3、相互作用力：离子键4、常见的离子晶体：一、离子晶体强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。1、定义：由阳阴离子通过765、晶胞类型：（1）氯化钠型晶胞1°钠离子和氯离子的位置：①钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。②钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点。2°每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：3°与Na+等距离且最近的Na+有：12个4°

NaCl晶体中阴、阳离子配位数Cl-的配位数：6Na+的配位数：65、晶胞类型：（1）氯化钠型晶胞1°钠离子和氯离子的位置：①77NaCl的晶体结构示意图Cl-Na+NaCl的晶体结构示意图Cl-Na+78晶体的结构与性质课件79（2）CsCl晶胞1°铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心；氯离子：顶点；2°晶胞含铯离子、氯离子的个数铯离子：1个；氯离子：1个3°铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？铯离子：6个；氯离子：8个4°

CsCl晶体中阴、阳离子配位数Cs+的配位数：8Cl-的配位数：8（2）CsCl晶胞1°铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心；氯80---Cs+---Cl-CsCl晶体及晶胞结构示意图88---Cs+---Cl-CsCl晶体及晶胞结构示意图88813°Ca2+的配位数：F-的配位数：2°一个CaF2晶胞中含：4个Ca2+和8个F¯84（3）CaF2型晶胞1°晶胞中Ca2+和F-位置：Ca2+：顶点和面心F-：晶胞内3°Ca2+的配位数：F-的配位数：2°一个CaF2晶胞中含82CaFCa2＋配位数是_____，F－的配位数是_______。84图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方晶胞上面心CaFCa2＋配位数是_____，F－的配位数是______83(4)ZnS型晶胞2°阳离子的配位数：阴离子的配位数：1°一个ZnS晶胞中含：4个阳离子和4个阴离子44(4)ZnS型晶胞2°阳离子的配位数：阴离子的配位84（1）