物质的聚集状态与晶体的常识课件-高中化学人教版选择性必修二

物质的聚集状态20世纪前，人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。新

课

导

入物质的聚集状态物质的聚集状态微观结构微观运动宏观性质固态液态气态微粒紧密排列，微粒间的空隙很小微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小微粒间的距离较大在固定的位置上振动可以自由移动介于固态和气态之间大多有固定的形状，几乎不能被压缩没有固定的形状，不易被压缩没有固定的形状，容易被压缩

物质的三态通常是指固态、液态和气态。物质的聚集状态还有晶态、非晶态,以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。等离子体概念：气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体。特点:

等离子体具有良好的导电性和流动性。应用

运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器；

利用等高子体可以进行化学合成；

核聚变也是在等离子态下发生的等。

液晶

概念：物质加热到达到熔点后，先呈浑浊态，再加热达到一定温度时，浑浊态变透明清亮态，将熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为液晶。固体液体液晶的温度范围液晶T1(熔点)T2(澄清点)温度逐渐升高

特征：液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等。

应用液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图像。再如，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。

液晶晶体与非晶体晶体概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。分类：根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。

非晶体概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。常见的晶体和非晶体

晶体：食盐、冰、铁、铜等。

非晶体：玻璃、橡胶等。晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距离就重复出现的排列，粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形。自范性概念：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长的速率适当。如熔融物质冷却凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则的外形的块状物。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体的特点各向异性同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如硬度

、导热性、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。熔点晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点。

晶体能使X-射线产生的衍射晶体物质能使X-射线产生衍射，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。晶体的特点晶体和非晶体的本质差异自范性微观结构晶体非晶体有没有原子在三维空间周期性有序排列原子排列相对无序具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗?想一想

不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体,如玻璃、塑料等相关制品。晶体的特点实验步骤：用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。实验现象：硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。获得晶体的途径实验步骤：在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。实验现象：固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷又重新凝聚成紫黑色的固体。获得晶体的途径实验步骤：在250mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。实验现象：有白色细小晶体析出。获得晶体的途径获得晶体的三条途径：①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。③溶质从溶液中析出。获得晶体的途径【思考与讨论】晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的,所以玻璃是非晶体。

图3-7是某同学找到的一张玻璃结构的示意图,根据这张图判断玻璃是不是晶体?为什么?【思考与讨论】利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石：宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。可观察宝石的形状,具有多面体的外形；实验它的硬度,可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体；可利用宝石的折光率鉴别；可利用X-射线衍射仪鉴别。根据晶体物理性质的各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。晶胞晶胞的概念描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系一般来说，晶胞都是平行六面体整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成；

所谓“无隙”，是指相邻晶胞之间没有任何间隙；所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。无隙并置一个铜晶胞的有多少个原子

？晶胞的结构常规的晶胞都是平行六面体。晶胞的体心原子是

个晶胞共用。晶胞面上的原子是

个晶胞共用。晶胞的顶角原子是

个晶胞共用。晶胞棱上的原子是

个晶胞共用。148体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/42一个铜晶胞的有14个原子吗？

金属铜的一个晶胞的原子数=晶胞中粒子数目的计算(均摊法)及晶体化学式的确定晶体化学式的含义一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子数目的最简整数比。用均摊法确定晶胞中粒子的个数①立方晶胞中粒子的计算方法试计算钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图1.金属钠的一个晶胞的原子数=2.金属锌的一个晶胞的原子数=3.碘的一个晶胞的原子数=4.金刚石的一个晶胞的原子数=氯化钠晶胞中所含的Na+、Cl-数。其中体积较小的为

，体积较大的为

，则晶胞中含

个Na+(提示:晶胞中心还有一个Na+)和

个Cl-。Na+Cl-44六方晶胞中粒子的计算方法顶角：1/6上、下棱：1/4侧棱：1/3面上：1/2内部：1

石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（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。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为__________。2：323晶体结构测定测定仪器X射线衍射仪X射线衍射原理

单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。X射线衍射实验获得晶胞信息晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。X射线衍射实验获得分子信息通过晶体X射线衍射实验，可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，得出分子的空间结构。第三章晶体的结构与性质第一节

物质的聚集状态与晶体的常识第2课时

晶体密度和晶胞参数的计算三种典型立方晶体结构①NaCl的晶体结——简单立方体(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个，构成正八面体，Na+(Cl-)的配位数为6。(2)每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个。(3)每个晶胞中平均有4个Na+，4个Cl-，故每个晶胞中含有4个“NaCl”结构单元；N(Na+)︰N(Cl-)=1：1,化学为NaCl。②CsCl的晶体结构——晶胞为体心立方体（1）每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Cs+)有8个，Cs+(Cl-)的配位数为8。（2）每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有6个。（3）每个晶胞中含1个Cs＋、含1个Cl－，故每个晶胞中含有1个“CsCl”结构单元；N(Cs+)︰N(Cl-)=1:1,化学为CsCl。③干冰晶体结构——晶胞为面心立方体①8个CO2分子位于立方体顶点，6个CO2分子位于立方体面心。②在每个CO2周围等距离且相距最近的CO2共有12个。③在每个小立方体中平均分摊到的CO2分子数为：(8×1/8+6×1/2)=4个。④CaF2的晶体结构：氟化钙结构又称萤石型结构,属等轴晶系,面心立方结构。氟化钙是AB2型离子晶体。其中阳离子A(Ca2+)呈立方密堆积，阴离子B(F-)填充在四面体空隙中。（1）每个Ca2+周围等距且紧邻的F-有8个，Ca2+配位数为8。（2）每个F-周围等距且紧邻的Ca2+有4个，F-配位数为4。（3）每个晶胞中含4个Ca2＋、含8个F－,Ca2＋和F－的个数比是1:2。晶体密度和晶胞参数的计算1.晶体密度的计算（1）晶体密度计算公式：

【m:晶胞质量（g)，V：晶胞体积（cm3)】（2）计算步骤①选取一个晶胞。②用“均摊法”确定晶胞（或所截取的结构单元）中所含的原子、分子或离子数目，进而确定组成单质或化合物“粒子”的数目，设为N。③计算晶胞中所含“粒子”的物质的量：④计算晶胞的质量：⑥由计算晶胞的密度，即晶体的密度。其中NA为阿伏加德罗常数。，其中M为“粒子”的摩尔质量。⑤计算晶胞的体积V。2.晶胞参数的计算

晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的棱长a、b、c和棱相互间的夹角α、β、γ，即晶胞参数。①立方晶胞中，晶胞参数a=b=c，α=β=γ=90°，则晶胞体积V=a3。②四方晶胞中，晶胞参数a=b≠c，α=β=γ=90°，则晶胞体积V=a2c。③六棱柱晶胞中，晶胞参数a=b≠c，底面夹角为120°，晶胞的体积【例1】已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有图中的空间结构，则①FeS2晶体中存在的化学键类型是

。②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子的距离为acm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度为

g/cm3。离子键、非极性共价键【例2】金属钛有两种同素异形体，常温下是六方堆积，高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞，晶胞参数a=0.295nm，c=0.469nm，则该钛晶体的密度为

g·cm-3（用NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出计算式即可）。【例3】NaAlH4晶体中，与Na+紧邻且等距的AlH4-有________个；NaAlH4晶体的密度为________g·cm-3（用含a的代数式表示）。若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代，得到的晶体为_

_______（填化学式）。8AlH4-:Na+:Na3Li(AlH4)4【例4】碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为________；其晶胞参数为1.4nm，晶体密度为________g·cm－3。B思考：上图是不是晶胞？为什么？注意：不是；一个晶胞到另