晶体结构与性质-王逢云

晶体结构与性质教学目标１、了解晶体的初步知识,知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成。培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。２、了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。了解分子间作用力对物质物理性质的影响。了解氢键及其物质物理性质的影响。３、知道金属键的涵义能用金属键理论解释金属的物理性质能列举金属晶体的基本堆积模型了解金属晶体性质的一般特点理解金属晶体的类型与性质的关系．４、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别知识网络固体非晶体晶体1、晶体的定义2、晶体的性质3、晶体的分类4、得到晶体的途径分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体本质差异有无自范性一、晶体的常识1.晶体与非晶体

晶体非晶体

结构特点：微粒周期性有序排列

结构微粒无序排列性质与特征：﹙1﹚自范性有无﹙2﹚熔点固定不固定﹙3﹚异同表现各向异性各向同性区别方法：﹙1﹚间接方法看是否有固定的熔点﹙2﹚科学方法对固体进行X射线衍射实验

2.晶体的分类：根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，一般将晶体分为四类。3.晶体的堆积

组成晶体的金属原子、离子或分子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，这是因为金属键、离子键和分子间作用力没有方向性和饱和性。而以密堆积的方式可降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。六方最密堆积（A3）Mg

面心立方最密堆积(A1)Cu体心立方堆积(A2)K金属的堆积方式4.晶胞(1)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。是能够反映晶体结构特征的最小重复单元。(2)晶胞一定是一个平行六面体。(3)整个晶体就是晶胞按其周期性在空间重复排列而成的。这种排列必须是晶胞的“无隙并置”。二.晶胞1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构※常见三种密堆积的晶胞六方晶胞----A3型面心立方晶胞----A1型体心立方晶胞----A2型※晶胞中粒子数目的计算----分割法1、金刚石①每个碳以

键与相邻

个碳结合，成为

构型。②晶体中碳碳键夹角为

，碳原子采取了

杂化。③最小环有

个碳原子。

二.几种典型的晶体模型109°28′

共价键共价6sp3109°28′

正四面体4晶体硅、碳化硅结构与金刚石类似2、二氧化硅①每个硅原子与

个氧原子相连；每个氧原子与

个硅原子相连。②最小环上有

个硅原子，

个氧原子。③晶体中是否存在分子？④1mol二氧化硅中有

mol共价键。2446否63、干冰晶胞为正方体，每个顶点和面心各有一个分子。①平均每个晶胞中有

个CO2分子，②微粒间的作用力是

，③配位数为

。

4范德华力OC范德华力共价键12四、分子晶体4、石墨范德华力,层间距0.335nm石墨中C－C键角为120。，C－C键长为0.142nm

1.结构特点：①石墨晶体是层状结构，每一层碳原子排列成六边形，则碳原子采用

杂化。未成对电子形成

键。②石墨晶体中C原子数与C－C键数之比是

。其中每个正六边形占有的C原子数平均为

个。22︰3大πsp2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？顶点和面心是钠离子棱上和体心是氯离子晶体的微观结构NaCl氯化钠晶体的堆积方式Na+Cl-315624154236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NaCl晶体中离子的配位数CsCl晶体的结构铯离子氯离子

氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置？铯离子位于顶点，氯离子位于体心。氯化铯晶体在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；CsCl晶体8个立方体6个正八面体

CsCl晶体中离子的配位数（1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？（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

。（3）在每个Cl-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

。

5、氯化钠的晶体结构示意图①每个Na+同时吸引

个Cl-，每个Cl-同时吸引6个Na+，Na+数目与Cl-数目之比为

故化学式为NaCl。

61：1②在NaCl晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-。它们所围成的空间几何构型是

。正八面体③与一个Na+距离最近且相等的Na+有

个。12符合该类型的：Li、Na、K和Rb的卤化物，AgF,MgO等配位数6CsCl的晶体结构示意图①、每个Cs+同时吸引

个Cl-每个Cl-同时吸引

个Cs+，Cs+数目与Cl-数目比为

。

881:1②、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有

个6配位数8符合该类型的：CsBr、CsI、NH4Cl等6、7、ZnS的晶体结构示意图根据硫化锌的结构模型（晶胞），分析其构成。每个晶胞中有

个Zn2+，有

个S2-。配位数为

。

444符合该类型的：BeO、BeS

等影响离子配位数的因素1.几何因素2.电荷因素3.键性因素

二金属晶体的密堆积结构思考：1、金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？金属晶体的原子平面堆积模型

（a）非密置层

（b）密置层哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？简单立方堆积（Po）金属晶体的原子空间堆积模型1金属晶体的堆积方式──简单立方堆积

晶胞的形状是什么？含几个原子？体心立方堆积（IA，VB，VIB）金属晶体的原子空间堆积模型2金属晶体的堆积方式──钾型

三维堆积－四种方式

简单立方堆积钾型体心立方由非密置层一层一层堆积而成123456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。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

)六方密堆积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。123456123456123456123456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

)ＡＢＡＣＢＡ镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方钾型(bcp)镁型(hcp)铜型(ccp)阅读课文Ｐ79《资料卡片》，并填写下表金属晶体的四中堆积模型对比石墨是层状结构的混合型晶体

1．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2．关于ⅠA族和ⅡA族元素的下列说法中正确的是A．同一周期中，ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高B．浓度都是0.01mol·L－1时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小C．氧化钠的熔点比氧化镁的高D．加热时碳酸钠比碳酸镁易分解3．有A、B、C三种元素。已知①4gA元素的单质与水作用，标况下放出H22.24L，反应中有1.204×1023个电子发生转移。②B元素可与A形成AB2型的离子化合物，且知A、B的离子具有相同的核外电子排布。③元素C的气态氢化物可与其最高价氧化物的水化物发生非氧化还原反应生成盐，1mol该盐含42个电子。据此填写下列空白：（1）元素符号：A___________，B___________，C___________。（2）用电子式表示C的气态氢化物的形成过程___________；它与B的气态氢化物反应时有___________现象发生，生成物的电子式___________，它属于___________晶体。三、规律1.四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体质点（粒子）粒子间作用（力）熔沸点硬度溶解性导电情况阴、阳离子原子分子金属原子离子键共价键分子间作用力金属键一般较高，少部分低较高很高较低较硬很硬一般较软一般较硬，少部分软一般易溶水难溶相似相溶难溶，钠等除外晶体不导电，溶于水能电离其水溶液可导电，熔化不导电晶体不导电，溶