高中化学选修三晶体课件.ppt

1、化学 选修三,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,分子晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,1、化学键及其分类,相邻原子或离子之间强烈的相互作用,按成键方式分为：,金属键,共价键,离子键,金属晶体,分子晶体,离子晶体,四、配合物理论简介,1、配位键,定义：共用电子对由一个原子单方向 提供给另一个原子共用所形成| 的共价键称配位键。, 表示方法, 形成条件,AB,一个原子有孤对电子，另一个原子有空轨道。,2、配位化合物,配合物的形成,天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3

2、) 4 SO4H2O,加乙醇并静置,CuSO4溶液,滴加氨水,继续滴加氨水,Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu2+ 2NH3H2O = Cu(OH)2+ 2NH4+,蓝色溶液,蓝色沉淀,1Cu与4O形成的结构 为平面正方形,1Cu与4N形成的结构 为平面正方形,第三章 晶体的结构与性质,第一节 晶体的常识,一、晶体与非晶体,1、晶体与非晶体,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 又称玻璃体,2、晶体与非晶体性质对比,有,无,原子在三维空间里呈周期性有序排列,原子排列相对无序,强度、导热性、光学性质等,无,有固定熔沸

3、点,无固定熔沸点,自范性,晶体能自发地呈现多面体外形的性质,自范性前提：晶体生长的速率适当,本质差异,各向异性,不同方向上，性质有差异,3、晶体形成的途径,熔融态物质凝固,气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华),溶质从溶液中析出,3、晶体的鉴别,物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率,最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验,1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体 2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点 B、硬度 C、颜色 D、x-射线衍射实验,C,D,课堂练习,

4、二、晶胞,1、晶胞:描述晶体结构的基本单元,晶胞是无形的，是人为划定的,2、晶胞特征,一般是平行六面体,晶体由晶胞“无隙并置”而成,平行六面体,无隙并置,3、三种典型立方晶体结构,4.晶胞中原子个数的计算,晶胞顶角原子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8,晶胞棱上原子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4,晶胞面上原子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2,晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有，即为1,1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为 ；乙晶体的化学式为 ；丙晶体的化学式为_；丁晶体可能的化学式为_。,1：1,C2D,EF,XY3Z,2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)

5、、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?,Na,Zn,I2,金刚石,3、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？,(8 + 6 )3 =12,4、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？,5、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是 。,Ti14C13,第三章 晶体的结构与性质,第二节 分子晶体与原子晶体,一、分子晶体,1、分子晶体,概念：,只含分子的晶体,组成微粒：,分子,粒子间作用力：,分子内原子间以共价

6、键结合 相邻分子间靠分子间作用力（范德华力、氢键）相互吸引,化学式就是分子式,2、常见的分子晶体,所有非金属氢化物,部分非金属单质,部分非金属氧化物,几乎所有的酸,绝大多数有机物的晶体,3、结构特征,分子间作用力,范德华力,氢键,若分子间只有范德华力时,以1个分子为中心，周围有12个紧邻分子，即分子密堆积结构,CO2 干冰 晶胞,若分子间主要为氢键时,以1个分子为中心，周围有4个相邻分子，即分子非密堆积结构。如：HF 、NH3、冰等,氢键具有方向性,4、物理性质,熔沸点较低;易升华,硬度很小,固态和熔融状态时都不导电 只有酸的水溶液中有的导电,相似相溶原理,1.下列性质适合于分子晶体的是( )

7、 A.熔点1070，易溶于水，水溶液导电 B.熔点10.31 ，液态不导电、水溶液能导电 C.易溶于CS2、熔点112.8 ，沸点444.6 D.熔点97.81，质软、导电、密度0.97gcm3,BC,2.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( ) A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘,B,练习:,3.下列分子晶体：H2O HCl HBr HI CO N2 H2熔沸点由高到低的顺序是( ) A. B. C. D.,C,5下列过程中，共价键被破坏的是( ) A碘升华 B溴蒸气被木炭吸附 C酒精溶于水 DHCl气体溶于水,4.当S03晶

8、体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是( ) A.分子内化学键 B.分子间距离 C.分子构型 D.分子间作用力,BD,D,6.下列有关共价化合物的说法：具有较低的熔、沸点 不是电解质 固态时是分子晶体 都是由分子构成 液态时不导电，其中一定正确的是( ) A. B. C. D.,D,7已知氯化铝的熔点为190(2202lO5Pa)，但它在180即开始升华。 (1)氯化铝是_。(填“离子化合物”“共价化合物”) (2)无水氯化铝在空气中强烈的“发烟”，其原因是_ _。 (3)设计一个可靠的实验，判断氧化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是 _。 (4)在500K和1.01105Pa时，它

9、的蒸气密度(换算为标准状况时)为11.92gL1，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为_。,共价化合物,Al2Cl6,氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生HCl气体，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”。,在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。,1、下列物质属于分子晶体的化合物是（ ） A、石英 B、硫磺 C、干冰 D、食盐,C,练习,2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是 A、分子内共价键 B、分子间作用力 C、分子键距离 D、分子间的氢键,BC,3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ ） A、离子键 B、极性键 C、非极性键 D、范德华力,A,4、水分子间存在着氢键的作用，使水分

10、子彼此结合而成（H2O）n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析： 1mol 冰中有 mol氢键？ H2O的熔沸点比H2S高还是低？为什么？,2,氢键,二、原子晶体,1、原子晶体,概念：,原子间以共价键相结合而形成 空间网状结构的晶体 ，又称共价晶体,组成微粒：,原子,粒子间作用力：,共价键,无分子式 化学式表示原子最简整数比,2、常见原子晶体,某些非金属单质：,某些非金属化合物：,硼（B）、硅（Si） 锗（Ge）、金刚石（C）等,SiC、BN、SiO2、Al2O3等,3、结构特征,晶体中只存在共价键，无单个分子存在； 晶

11、体为空间网状结构。,金刚石,二氧 化硅,4、原子晶体的物理性质,熔沸点高,硬度大,一般不导电,难溶于溶剂,在SiO2晶体中，每个Si原子和（ ）个O原子形成（ ）个共价键即每个Si原子周围结合（ ）个O原子；同时，每个O 原子和（ ）个Si原子相结合。在SiO2晶体中，最小的环是（ ）元环。( )单个的SiO2分子存在。,4,4,4,2,12,没有,第三章 晶体的结构与性质,第三节 金属晶体,一、金属键,1、金属键,金属离子与自由电子之间强烈的相互作用,定义,本质,电子气理论,金属原子的价电子发生脱落， 形成金属阳离子和自由电子,自由电子被所有原子所共用 从而把所有的金属原子维系在一起,无饱和

12、性 无方向性,2、金属晶体,金属离子与自由电子通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体,粒子间的作用力：,金属键,构成金属晶体的粒子：,金属离子、自由电子,常见金属晶体 ：金属、合金,3、金属性质与电子气理论,金属导电性,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,金属的导热性,自由电子在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。,高温下热运动剧烈，因此电子的定向移动程度减弱，所以，随着温度的升高，金属的导电性减弱,金属的延展性,金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，在外力作用下各原子层就会发生相

13、对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且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,金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关,金属的熔点、硬度,金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关,离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。,二、金属晶体的原子堆积模型,1、几个概念,配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等的微粒个数,空间利用率： 晶体的空间被微粒占满的体积百分数 用来表示紧密堆积程度,金属的二维堆积方式,非密置层,配位数为4,密置层,配位数为6,2、金属的三维堆积方式,简单立方堆积,唯一金属钋,简单立方堆积的配位数,=6,简单立方堆积的空间占

14、有率,=52%,球半径为r,正方体边长为a,=2r,体心立方堆积（钾型）,K、Na、Fe,体心立方堆积的配位数,=8,体心立方堆积的空间占有率,=68%,体对角线长为c,面对角线长为b,棱线长为a,球半径为r,c2=b2+a2,b2=a2+a2,c=4r,(4r)2=3a2,六方最密堆积（镁型）,Mg、Zn、Ti,A,六方最密堆积的配位数,=12,六方最密堆积的晶胞,六方最密 堆积的晶胞,六方最密堆积的空间占有率,=74%,上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r,高为2倍 正四面体的高,面心立方最密堆积（铜型）,Cu、Ag、Au,A,立方面心最密堆积的配位数,=12,立方面心最密堆积的空间占有率

15、,=74%,第三章 晶体的结构与性质,第四节 离子晶体,一、离子晶体,1、离子晶体,概念：,由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体,组成微粒：,阴阳 离子,粒子间作用力：,离子键,无分子式 化学式表示离子最简整数比,配位数（缩写为C.N.）,一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,2、常见离子晶体,强碱、金属氧化物、部分盐类,NaCl 晶体,阴离子配位数,阳离子配位数,6,6,NaCl 晶体,每个Cl 周围最近且等距离的Cl有 个 每个Na+周围最近且等距离的Na+有 个,12,12,每个晶胞中 Cl有 个 Na +有 个,4,4,CsCl 晶体,阴离子配位数,阳离子配位数,8,8,每个Cl 周围最近且等距离的Cl有 个 每个Cs+周围最近且等距离的Cs +有 个,6,6,每个晶胞中 Cl有 个 Cs +有 个,1,1,CsCl晶胞,NaCl晶胞,阴离子配位数,阳离子配位数,4,8,CaF2晶体,CaF2晶胞,每个F 周围最近且等距离的F有 个 每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有 个,6,12,每个晶胞中 F有 个 Ca2