晶体结构与性质教

晶体结构与性质教第1页，课件共85页，创作于2023年2月祖母绿金刚石猫眼石紫水晶第2页，课件共85页，创作于2023年2月紫水晶黄水晶

雪花晶体明矾晶体第3页，课件共85页，创作于2023年2月思考?1、什么是晶体？什么是非晶体？定义：晶体——具有规则几何外形的固体

非晶体——没有规则几何外形的固体特点和性质：（1）晶体有规则的几何外形（内部粒子在空间按一定规律做周期性重复排列，非晶体没有）（2）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点）2、晶体有什么特点和性质？第4页，课件共85页，创作于2023年2月思考?3、晶体有哪些类型？决定晶体类型的依据是什么?离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体晶体基本类型依据粒子间作用力粒子种类第5页，课件共85页，创作于2023年2月一、离子晶体1.定义：阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体微粒间的作用力：构成微粒：组成元素：

离子键（静电引力和斥力）离子一般由金属元素和非金属元素组成所有的离子化合物都是离子晶体特殊：

AlCl3、NH4Cl等常见的离子晶体：强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。[练习]根据离子晶体的定义,判断下列固体，哪些属于离子晶体？1.SiO22.CsCl3.NaOH4.冰糖(C12H22O11)5.BaSO46.I27.P2O58.NH4NO3第6页，课件共85页，创作于2023年2月Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食盐（晶体）的形成——以离子键结合可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。第7页，课件共85页，创作于2023年2月一、晶胞的概念：晶体中的最小重复单元。重复的含义：通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最小单元（晶胞）重复。

——晶胞晶体结构中具有代表性的最小重复单元晶体中最小单元——晶格图形一图形二第8页，课件共85页，创作于2023年2月思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？每种位置各有几个？钠离子：顶点8个面心6个氯离子：棱上12个体心1个食盐晶体的微观结构Na+

Cl-第9页，课件共85页，创作于2023年2月

由无数个晶胞并有规则地排列组成了宏观晶体第10页，课件共85页，创作于2023年2月体心：1（1）晶胞对组成晶胞的各质点的占有率第11页，课件共85页，创作于2023年2月面心：1/2(2)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数（1）晶胞对组成晶胞的各质点的占有率第12页，课件共85页，创作于2023年2月棱边：1/4(2)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数（1）晶胞对组成晶胞的各质点的占有率第13页，课件共85页，创作于2023年2月顶点：1/8(2)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数（1）晶胞对组成晶胞的各质点的占有率第14页，课件共85页，创作于2023年2月位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其

。位于面心的微粒，晶胞完全拥有其

。位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其

。位于体心上的微粒，微粒

该晶胞。1/81/21/4完全属于（1）晶胞对组成晶胞的各质点的占有率第15页，课件共85页，创作于2023年2月(1)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1氯离子：钠离子：晶体的微观结构NaCl计算方法小结:在NaCl晶体中,

(填存在或不存在)分子,存在许多

离子和

离子,以

键相结合,阴阳离子的个数比为

，因此NaCl表示的含义是

.第16页，课件共85页，创作于2023年2月食盐的晶体结构图Na+Cl-315624154236思考：每个Cl-

周围与之最接近且距离相等的Na+共有

个。6这几个Na+在空间构成的几何构型为

。正八面体(二)晶体中微粒的排列、个数第17页，课件共85页，创作于2023年2月(二)晶体中微粒的排列、个数思考：每个Na+

周围与之最接近且距离相等Cl-的共有

个。这几个Na+在空间构成的几何构型为

。正八面体6第18页，课件共85页，创作于2023年2月与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有多少个？食盐的晶体结构图

距离是多少？(图示距离为a)思考：a12个2a123456789101112aa?(二)晶体中微粒的排列、个数第19页，课件共85页，创作于2023年2月(二)晶体中微粒的排列、个数小结每个Cl-

周围与之最接近且距离相等的Na+共有

个。6这几个Na+在空间构成的几何构型为

。正八面体每个Na+

周围与之最接近且距离相等的Cl-共有

个。6这几个Cl-在空间构成的几何构型为

。正八面体与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有多少个？

距离是多少？(图示距离为a)12个2aa第20页，课件共85页，创作于2023年2月第21页，课件共85页，创作于2023年2月氯离子铯离子第22页，课件共85页，创作于2023年2月

1、每个晶胞含

铯离子、

氯离子？2、在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有

；这几个Cl-在空间构成的几何构型为

。8个立方体氯化铯晶体1个1个3、在氯化铯晶体中，每个Cl-周围与之最接近且距离相等的Cs+共有

；这几个Cs+在空间构成的几何构型为

。8个立方体第23页，课件共85页，创作于2023年2月12304655在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有

；这几个Cs+在空间构成的几何构型

。

6个正八面体第24页，课件共85页，创作于2023年2月CaF2的晶胞第25页，课件共85页，创作于2023年2月1、现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：可推知：甲晶体中A与B的个数比是_____________,乙晶体的化学式是______,丙晶体的化学式是____丁晶体的化学式是_________AB甲DC乙丙EF1∶8×1/8=1∶1C2DEFXY3Z练习XYZ丁第26页，课件共85页，创作于2023年2月2、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、MgB2C、Mg2B

D、Mg3B2练习Mg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

MgB2第27页，课件共85页，创作于2023年2月4、如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为A．ABB．A2BC．AB3D．A2B3练习第28页，课件共85页，创作于2023年2月5、图示为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有___个。2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比是

。63∶1∶1解：O：12×1/4＝3Ti:8×1/8＝1Ca：1TiOCa练习第29页，课件共85页，创作于2023年2月1、离子晶体的物理性质：大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。固体不导电，水溶液或者熔融状态下一般均导电；熔沸点较高，难压缩，难挥发，硬而脆；离子晶体的性质

思考：

为什么离子晶体熔沸点较高，硬度较大？离子晶体中存在较强的离子键,削弱或破坏这些离子键,都需要较多的能量第30页，课件共85页，创作于2023年2月

思考：

NaCl晶体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电？

2、当晶体受热熔化时，由于温度的升高，离子的运动加快，克服了阴、阳离子间的引力，产生了能自由移动的阴、阳离子，所以熔融的NaCl能导电。

3、当晶体溶于水时，由于水分子的作用，使Na+和Cl-之间的作用力减弱，NaCl成为能自由移动的水合钠离子和水合氯离子，所以NaCl水溶液能导电。离子晶体的性质

1、NaCl晶体虽然由离子构成，但因为离子间存在较强的离子键，离子不能自由移动，所以固态时不能导电第31页，课件共85页，创作于2023年2月一些事实数据:离子晶体熔点沸点NaCl801℃1413℃CsCl645℃1290℃问题:根据上述离子晶体熔沸点,比较CsCl和NaCl中离子键的强度.由此能得出怎样的结论?离子晶体的性质第32页，课件共85页，创作于2023年2月

为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？

Na+半径比Cs+

小

Na+与Cl-

的相互作用比Cs+与Cl-

的相互作用强

Na+

与Cs+

均带一个单位正电荷，

阴离子均为氯离子。

NaCl晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。F=q1q2Kr2离子晶体的性质如：NaFNaClNaBrNaI

＞＞＞第33页，课件共85页，创作于2023年2月课堂总结离子晶体类型NaOH,Na2O,NaCl,NH4Cl,BaSO4等构成离子晶体的微粒微粒间的相互作用化学式代表的意义硬度熔沸点导电性阴，阳离子离子键阴，阳离子个数比较大较高固态不导电，熔化或水溶液可导电。第34页，课件共85页，创作于2023年2月

1．下列物质中，属于离子晶体的是________；含共价键的离子晶体是_______。

A、KBrB、NaOHC、HClD、CO2E、NH4ClF、I22．下列说法正确的是（）

A.离子晶体中只含离子键

B.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键

C.共价化合物分子里一定不含离子键

D.非极性键只存在于双原子单质分子里练习ABEBEC第35页，课件共85页，创作于2023年2月3.下列说法正确的是()A.离子晶体在固态时不能导电是因为其中没有离子.B.离子晶体中也可能含有共价键.C.离子晶体中一个阳离子只能与一个阴离子形成离子键.D.离子晶体中阴离子与阳离子数总是相等的.E.离子晶体中离子键越强，其熔沸点越高，硬度越大.F.离子晶体中肯定含有金属阳离子。练习BE第36页，课件共85页，创作于2023年2月1

23

45

68

784、中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2＋与邻近的O2-核间距为a×10-8㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔质量为74.7g·mol-1)解：在该晶体中最小正方体中所含的Ni2+、O2－个数均为:即晶体中每个小正方体中平均含有1/2个NiO.其质量为:而此小正方体体积为(a×10-8㎝)3故NiO晶体密度为：74.7g6.02×1023×12（个）124×

18=74.7g6.02×1023×12(a×10-8㎝)3g.㎝-362.0a3=练习第37页，课件共85页，创作于2023年2月变式

(1)NiO晶体结构与NaCl相同，设NiO的摩尔质量Mg/mol,密度为ρg/mL,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少cm?练习2M2ρNA3第38页，课件共85页，创作于2023年2月(2)天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在以下缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。参考答案：Ni3+：Ni2+＝6：91练习第39页，课件共85页，创作于2023年2月二、分子晶体♥有何事实证明分子间存在作用力？说明了物质的分子间存在着作用力气态液态固态降温加压降温分子距离缩短分子距离缩短分子无规则运动分子有规则排列这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力。1、定义：分子间通过分子间作用力结合而成晶体。第40页，课件共85页，创作于2023年2月分子间作用力化学键存在于何种微粒之间

相互作用的强弱分子与分子间的作用力相邻原子间的相互作用弱（几到几十kJ/mol）强（120～800kJ/mol）HCl分子中，H－Cl键能为431kJ/mol,HCl分子间，分子间的作用力为21kJ/mol。♥分子间作用力与化学键的比较第41页，课件共85页，创作于2023年2月F2Cl2Br2I2F2Cl2Br2I2沸点熔点相对分子质量0-50-100-150-200-2505010015020025050100150200250温度/℃卤素单质的熔、沸点与相对分子质量的关系♥分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响0-50-100-150-200-25050100150200250100300200400温度/℃相对分子质量×××500××××CF4CCl4CBr4CF4CCl4CBr4CI4沸点熔点四卤化碳的熔沸点与相对原子质量的关系组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。第42页，课件共85页，创作于2023年2月-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物的沸点♥分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响第43页，课件共85页，创作于2023年2月

氢键

—氢键的表示法：“···”而且要在同一直线上氢键的形成条件

H原子与吸引电子能力强的原子（N、O、F）相连几近“裸露”的H核带部分正电荷与另一分子中带部分负电荷的原子形成静电吸引作用氢键的基本特征它比化学键弱而比范德华力强，其键能约在10~40kJ·mol-1。是一种存在于分子之间的作用力。一种比较强的分子间作用力第44页，课件共85页，创作于2023年2月水分子间的氢键HOHHOHHOHHOHHOH氢键共价键氢键具有方向性冰中１个水分子周围有４个水分子氢键的存在使冰的体积增大,密度减小.为什么冰会浮在水面上,该性质对于水生动物的生存有何重要的意义?第45页，课件共85页，创作于2023年2月氢键对物质性质的影响对物质的溶解性的影响对物质的熔沸点的影响丙烷的相对分子质量与乙醇相近，为什么在常温下，丙烷是气体，而乙醇是液体？乙酸（CH3COOH）的沸点（118℃）比正庚烷（C7H14）的沸点高（98℃）而比正辛烷(C8H16)的沸点（125℃）低，但乙酸的相对分子质量（M=60）却比庚烷（M=100）或正辛烷（M=114）低，这是为什么？为什么乙醇可与水互溶，但在汽油中溶解度较小？解释含有—OH的有机物在水中的溶解性的基本规律。使物质的熔沸点升高.使物质在水中的溶解度增大.第46页，课件共85页，创作于2023年2月2、构成分子晶体的微粒：4、实例：3、分子晶体中的作用力：大多数有机物（如各种烃，醇、醛、羧酸等）稀有气体（如氦，氖，氩）非金属氢化物（如氨，氯化氢）非金属氧化物（如一氧化碳，二氧化硫）无机含氧酸（如硫酸、硝酸等）多数非金属单质（如卤素，氧气）分子分子内是共价键（单原子分子内不存在共价键）分子间是分子间作用力（氢键是一种特殊的分子间作用力）第47页，课件共85页，创作于2023年2月问题1：与CO2分子距离最近的CO2分子共有

个干冰的晶体结构图2：已知：CO2晶体的密度为1.56g·cm-3，求：两个CO2分子质点间最短的距离。12a＝5.72×10－8cm第48页，课件共85页，创作于2023年2月分子晶体有哪些物理特性，为什么？较低的熔点和沸点、较小的硬度一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。原因：分子间作用力很弱，一般而言，结构相似的分子晶体分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，硬度越大。5、分子晶体物理性质第49页，课件共85页，创作于2023年2月例1、最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法正确的是（）（A）C60是一种新型的化合物（B）C60和石墨都是碳的同素异形体（C）C60中含离子键（D）C60的分子量为720

BD

单质12×60=720共价键点评：遇到不熟悉的物质，在判断时要把握好一些关键词和关键信息，判断要有理有据，还要有一定的灵活性。第50页，课件共85页，创作于2023年2月

例2、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团族分子，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碳原子钛原子C第51页，课件共85页，创作于2023年2月

例3、纳米材料的表面粒子占总粒子的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状与氯化钠晶胞（如图）的大小和形状相同，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为（）（A）7：8（B）13：14（C）25：26（D）26：27D第52页，课件共85页，创作于2023年2月金刚石晶体结构碳化硅晶体结构第53页，课件共85页，创作于2023年2月一.原子晶体相邻

间通过

结合而成的具有

结构的晶体2、组成微粒:3、微粒间作用力:1、定义：共价键空间网状原子原子共价键二、原子晶体第54页，课件共85页，创作于2023年2月

4、常见的原子晶体某些非金属单质：

金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）等某些非金属化合物：

碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体氮化硅（Si3N4）晶体某些氧化物：

二氧化硅（SiO２）晶体第55页，课件共85页，创作于2023年2月109º28´共价键金刚石的晶体结构示意图第56页，课件共85页，创作于2023年2月金刚石晶体基本单元：六元环

个碳原子形成一个

环①每个碳原子与

个碳原子相连；4６六元②晶体中碳原子与C-C键数目比

。1：2第57页，课件共85页，创作于2023年2月Si原子和O原子①构成SiO2晶体的微粒是什么？②每个Si原子与

个O原子以共价键相结合,构成

什么形状。4每个O原子与

个Si原子以共价键相结合2③晶体中Si原子与O原子个数比为

。1：2晶体中Si原子与Si-O键数目之比为

。1：412④晶体中最小的环有

个原子。SiO（6个硅6个氧）正四面体形二氧化硅晶体结构示意图第58页，课件共85页，创作于2023年2月观察·思考对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？第59页，课件共85页，创作于2023年2月5、原子晶体的特点①、晶体中

单个分子存在；化学式只代表

。没有原子个数之比②、熔、沸点

；硬度

；

溶于一般溶剂；

导电。很高很大难不在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构第60页，课件共85页，创作于2023年2月5、影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱键长的大小一般原子半径越小，键长越

，键能越

，原子晶体的熔沸点越

，硬度越

。大高大问题1、请解释为什么金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？比较原子晶体Si、SiC、金刚石的熔点高低。问题2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？短第61页，课件共85页，创作于2023年2月石墨层状结构层内：六边形碳原子以共价键结合平面网状结构层间：分子间作用力熔点高容易滑动，硬度小能导电过渡型晶体或混合型晶体三、混合型晶体第62页，课件共85页，创作于2023年2月①图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。23第63页，课件共85页，创作于2023年2月小结：晶体的类型和性质比较导电性硬度熔沸点典型实例作用力

构成的粒子原子晶体分子晶体离子晶体晶体类型阴、阳离子分子原子离子键范德瓦耳斯力共价键略硬而脆较小很大较高低很高溶于水或熔融态下均导电熔融态不导电不导电NaOH、NaCl、Na2O等HCl、Cl2、CO2、He、P4、S等金刚石、SiC、SiO2、Si等第64页，课件共85页，创作于2023年2月1、氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料,在工业上有广泛的应用,它属于（）

A.原子晶体B.分子晶体

C.金属晶体D.离子晶体A2.下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用（力），属同种类型的是()（A）碘和干冰的升华（B）二氧化硅和生石灰的熔化（C）氯化钠和铁的熔化（D）水和四氯化碳的蒸发AD

均为分子晶体均为分子晶体原子晶体，离子晶体离子晶体，金属晶体第65页，课件共85页，创作于2023年2月3、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()（A）SO2和SiO2

（B）CO2和H2O（C）NaCl和HCl（D）CCl4

和KClB

4、下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用（力），属同种类型的是()（A）碘和干冰的升华（B）二氧化硅和生石灰的熔化（C）氯化钠和铁的熔化（D）水和四氯化碳的蒸发AD第66页，课件共85页，创作于2023年2月

6、用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，同时用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜，这种化合物可以比金刚石更坚硬，其原因可能是（）A．碳、氮原子构成网状结构的晶体B．碳、氮的单质化学性质的均不活泼C．碳、氮键比金刚石中的碳碳键更短D．氮原子最外层电子数比碳原子多AC第67页，课件共85页，创作于2023年2月Ti四、金属晶体第68页，课件共85页，创作于2023年2月

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。金属为什么具有这些共同性质呢?二、金属的结构问题：构成金属晶体的粒子有哪些？组成粒子：金属阳离子和自由电子1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。第69页，课件共85页，创作于2023年2月2.金属键:金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小－金属键强，熔沸点高(相对于同类型的晶体而言)。3、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体如熔点：Li>Na>K>Rb>Cs，Na<Mg<Al。注意：合金的熔沸点一般比它各组分金属的熔沸点低。说明：

金属的密度、硬度、熔点等物理性质，主要与金属原子本身、金属晶体中金属原子的堆积方式等因素有关，故没有一定的规律。所以金属晶体的熔沸点高低悬殊，硬度差异大，良好的导电、导热性和延展性，一般不溶于水或与水反应。在金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的较强的相互作用.第70页，课件共85页，创作于2023年2月【讨论1】

金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子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就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系【讨论2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞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。第71页，课件共85页，创作于2023年2月【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？

金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，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。自由电子+金属离子金属原子位错+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第72页，课件共85页，创作于2023年2月资料金属之最熔点最低的金属是--------汞熔点最高的金属是--------钨密度最小的金属是--------锂密度最大的金属是--------锇硬度最小的金属是--------铯硬度最大的金属是--------铬最活泼的金属是----------铯最稳定的金属是----------金延性最好的金属是--------铂展性最好的金属是--------金第73页，课件共85页，创作于202