选修3晶体结构与性质（经典实用）.ppt

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1、第三章 晶体结构与性质 复习课,选修3晶体结构与性质,2、特点和性质： （1）结构特性晶体有自范性 （2）晶体具有各向异性（强度、导电性、导热性、光学性质） （3）晶体具有固定的熔点,3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列,1、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,一、晶体和非晶体,或：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。,选修3晶体结构与性质,天然水晶球里的玛瑙和水晶,4、晶体自范性的条件之一是生长的速率适当,熔融的二氧化硅快速冷却得到玛瑙非晶体,熔融的二氧化硅缓慢冷却得到水晶晶体,选修3晶体结构与性质,一、晶体的常识,

2、晶体与非晶体比较,有,无,呈周期性有序排列,无序排列,有,有,无,无,凝固 凝华 结晶,X-射线衍射实验,选修3晶体结构与性质,二、四类晶体的比较,阴阳离子通过离子键结合而成的晶体,原子间通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体,分子间以分子间作用力相结合形成的晶体,金属阳离子与自由电子通过金属键结合而形成的晶体,阴阳离子,原子,分子,金属阳离子和自由电子,选修3晶体结构与性质,二、四类晶体的比较,肯定有离子键可能有共价键,共价键,分子间：范德华力 分子内：共价键,金属键,无,无分子,是巨大网状结构,有分子,无,共价键,无,氢键,无,选修3晶体结构与性质,断开离子键、共价键一般不断开,断键,不断

3、键,减弱,大多数盐、强碱、 活泼金属 氧化物,金刚石、Si、SiO2、SiC、B,非金属氢化物、非金属氧化物、非金属单质、酸、多数有机物,金属单质和合金,选修3晶体结构与性质,三、四类晶体性质的比较,离子晶体,分子晶体,金属晶体,原子晶体,晶体粒子,粒子间作用,硬 度,熔、沸点,溶解性,导电性,阴、阳离子,分子,原子,金属离子、自由电子,金属键,离子键,分子间作用力,共价键,较大,较小,很大,一般较大，部分小,较高,较低,很高,有高有低,易溶于极性溶剂,相似相溶,难溶,难溶，有些可与水反应,熔化或溶于水能导电,不易导电,不易导电,良导体 （导电传热）,选修3晶体结构与性质,二、几种微粒间作用力

4、,无,有,有,无,无,有,有,无,选修3晶体结构与性质,1、C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，原子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法正确的是 ( ) A. 是分子晶体 B. 粒子间通过离子键结合 C. 每个C原子与4个N原子连接，每个N原子与3个 C原子连接 D.该晶体不可以做耐磨材料 2、氮化硅是一种新型耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于 ( ) A原子晶体 B分子晶体 C金属晶体 D离子晶体,A,C,选修3晶体结构与性质,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

5、和 HCl D . CCl4 和 KCl,B,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,1.关于晶体熔点的下列说法正确的是_ A.金属晶体的熔点一定比离子晶体的熔点高 B.原子晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高 C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 2.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列的是_ AH2O H2Te H2Se H2S BNaClKClLiClCsCl CRbKNaLi D金刚石晶体硅碳化硅 EHgNaClCO2 F 水晶干冰食盐,B,A,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,_晶体_晶体_晶体,1、根据状态：,_态_态_

6、态,NaClHgCO2,水晶食盐干冰,固,液,气,原子,离子,分子,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,原子晶体：,原子晶体共价键强弱成键原子半径,原子半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,金刚石碳化硅晶体硅,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,离子电荷数越多， 离子半径越小，,强,高,【离子晶体】：

7、,离子晶体晶格能离子键强弱离子半径、离子电荷,LiClNaClKClCsCl,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属晶体金属键强弱金属阳离子半径、所带电荷数,金属阳离子电荷数越多， 离子半径越小，,金属键越_， 熔沸点越_,强,高,Li Na K Rb,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同类型：,1、根据状态：,

8、3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越_，熔沸点越_。,强,高,【分子晶体】：,选修3晶体结构与性质,【分子晶体】：,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间力越大，熔沸点越_,式量相同，分子极性越大，熔沸点越_,存在分子间氢键的比不存在氢键的熔沸点_,高,高,高,H2O H2Te H2Se H2S,选修3晶体结构与性质,四、熔、沸点的比较,2、不同

9、类型：,1、根据状态：,3、同种类型：,【原子晶体】：,半径越小，共价键越_，熔沸越_。,强,高,_态_态_态,固,液,气,_晶体_晶体_晶体,原子,离子,分子,强,高,【离子晶体】：,离子半径越小、离子电荷越多，离子键越_，熔沸点越_。,【金属晶体】：,金属阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越_，熔沸点越_。,强,高,【分子晶体】：,有分子间氢键 相对分子质量越大 分子的极性越大,熔沸点越_,高,选修3晶体结构与性质,1.氯化钠晶体： 阴、阳离子的配位数是_,即每个Na+紧邻_个Cl-, 这些Cl-构成的几何图形是_；每个Na+与_个Na+等距离相邻。平均每个氯化钠晶胞含有 _个Na+和

10、_ 个Cl-。,6,12,五、几种典型晶体的空间结构,6,正八面体,4,4,选修3晶体结构与性质,2.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_个，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_个，这几个Cs+ (或Cl)在空间构成的几何构型为_；在氯化铯晶体中Cs+的配位数 ，Cl-的配位数为_；一个氯化铯晶胞含有_个Cs+和_个Cl- 。,8,立方体,1,1,8,8,6,正八面体,选修3晶体结构与性质,3.干冰晶体,（1）二氧化碳分子的位置：,二氧化碳分子位于：面心和顶点,（2）每个晶胞含二氧

11、化碳分子的个数,二氧化碳分子的个数： 4 个,（3）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化 碳分子有几个？,12个,选修3晶体结构与性质,4.金刚石属于 晶体,这种晶体的特点 是 .金刚石中每个C原子与 个C原子紧邻， 由共价键构成最小环状结构中有个 C原子.晶体中C原子个数与C-C键数之比为：,4,1(41/2)=12,原子,空间网状，无单个分子,6,选修3晶体结构与性质,5.二氧化硅中每个Si与 个O原子形成共价键,每个O与 个Si原子形成共价键。在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为 .平均每n mol SiO2晶体中含有Si-O键最接近_ mol。,4n,4,2,12,选修3晶体结构与性

12、质,6.石墨属于 晶体,是 状结构, C原子呈 杂化；晶体中每个C原子被 个六边形共用,平均每个环占有 个碳原子。 晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为 。 晶体中存在的作用有： _,3,2,2:1:3,混合,层,sp2,共价键、金属键和范德华力,选修3晶体结构与性质,六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式,1.有下列离子晶体空间结构示意图：为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，写出A、B、C、D的化学式：A_，B_，C_，D_。,A B C D,M4N,MN2,M3N8,MN,选修3晶体结构与性质,六、用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式,处于顶点的粒子，同时为_个

13、晶胞共有，每个粒子有_属于晶胞；,处于棱上的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子有_属于晶胞。,处于面上的粒子，同时 为_个晶胞共有，每个 粒子有_属于晶胞。,处于内部的粒子， _属于该晶胞。,1/8,1/4,1/2,完全,8,4,2,选修3晶体结构与性质,2、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示：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,选修3晶体结构与性质,二 金属晶体的原子堆积模型,思考：,思考:金属原子排列在平面（二维空间）上的放置方式有几种?如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体,你能画出排列的示意图吗?,选修3晶

14、体结构与性质,金属原子排列在平面（二维空间）上的两种放置方式,非密置层,密置层,配位数：4,配位数： 6,O,1,2,3,4,O,1,2,3,4,5,6,观察思考:哪种排列方式原子周围的空隙最小？每种排列方式的配位数分别是多少？,选修3晶体结构与性质,1简单立方堆积,空间利用率:52%,配位数:,6,观察思考:晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少?其空间利用率如何？,典型代表:只有Po,选修3晶体结构与性质,2体心立方堆积,观察思考:晶胞的形状是什么？每个晶胞含几个原子？每个原子的配位数是多少?,空间利用率:68%,典型代表:Na K Fe,配位数:,8,非密置层堆积：

15、将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积,选修3晶体结构与性质,简单立方堆积,体心立方堆积,由非密置层一层一层堆积而成,选修3晶体结构与性质,3、六方最密堆积,4、面心立方最密堆积,金属晶体的两种最密堆积方式,典型代表,典型代表,Mg Zn Ti,Cu Ag Au,配位数,12,配位数,12,晶胞内含（ ）个原子,2,晶胞内含（ ）个原子,4,选修3晶体结构与性质,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，其结果是一样的 ),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。,选

16、修3晶体结构与性质,六方最密堆积的前视图,A,第一种是将球竖直对准第一层的球,每两层形成一个周期，即按 ABABABAB的方式堆积，形成六方最密堆积。,选修3晶体结构与性质,选修3晶体结构与性质,面心立方最密堆积的前视图,A,每三层形成一个周期，即按 ABCABCABC的方式堆积，形成面心立方最密堆积。,选修3晶体结构与性质, , ,六方最密堆积,面心立方最密堆积,金属晶体的两种最密堆积方式（密置层堆积）,选修3晶体结构与性质,简单立方 (钋),体心立方 (钾型),面心立方 (铜型),七.几种金属晶体的晶胞,镁型,上述四种堆积方式的配位数分别是:,6,8,12,12,上述四种晶胞平均所含的粒子

17、数分别为:,1,2,2,4,选修3晶体结构与性质,简单立方 (钋),体心立方 (钾型),面心立方 (铜型),七.几种金属晶体的晶胞,镁型,上述四种堆积方式的空间占有率分别是:,52,68,74,74,Po,Na K Fe,Mg Zn Ti,Cu Ag Au,上述四种堆积方式的代表物质分别是:,选修3晶体结构与性质,共价键 （空间网状）,离子键,金属晶体,离子晶体,活泼金属 与非金属,金属键,（金属阳离子、自由电子）,三中,三低,分子晶体,原子晶体,得失电子,选修3晶体结构与性质,1.某晶胞结构如图所示，晶胞中各微粒个数分别为： 铜_个 钡_个 钇_个,巩固练习：,2,3,1,选修3晶体结构与性

18、质,B,化学式：,A,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）,C,ABC3,巩固练习：,选修3晶体结构与性质,3、现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞：(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a与b的个数比是_，丙晶胞中有_个c离子，有_个d离子。,4:3,1:1,4,4,选修3晶体结构与性质,思考,1.NaCl晶体中，每个Na+周 围最近距离的Cl-有 个？ 每个Cl-周围最近距离的 Na+有 个？ 2.在NaCl晶体中，每个Na+周 围最近距离的Na+有 个？ 3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示，原因何在

19、？能否 把“NaCl”称为分子式？ 4.每个晶胞中平均有 个Na+？ 个Cl-？（位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献） 5.该晶胞中，若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m， 则晶体的密度=,6,6,12,4,4,039/a3 （g/cm3）,选修3晶体结构与性质,选修3晶体结构与性质,选修3晶体结构与性质,解法3：依= m/v,每个晶胞中所含的Na+和Cl的个数均为4个，即含4个“NaCl”。,每个晶胞的体积为： (a10-8)33,故NaCl晶体的密度为：,=,即含4个“NaCl”所占的体积为：(a10-8)33 那么1个“NaCl”所占的体积为：(a10-8)3 /4 3 则：1molNaCl所占的体积为： 6.021023 (a10-8)3 /4 3 而1molNaCl的质量为：58.5g,=,选修3晶体结构与性质,