2019年晶体结构与性质(1)精品教育.ppt

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1、晶体的类型与性质,通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。 晶体中的微粒按一定的规则排列。 构成晶体微粒之间的结合力。 结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。,晶体的概念,什么叫晶体? 决定晶体物理性质的因素是什么?,通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。 晶体中的微粒按一定的规则排列。 构成晶体微粒之间的结合力。 结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。,晶体的概念,什么叫晶体? 决定晶体物理性质的因素是什么?,三种典型立方晶体结构,简单立方,体心立方,面心立方,三种晶体的熔点,金刚石,食 盐,干 冰,晶体的硬度,金刚石,食 盐,石 墨,构成晶体的基本微粒和作

2、用力,阴阳离子 分子 原子 金属阳离子与自由电子,阴阳离子间以离子键结合，形成离子晶体。 分子间以分子间作用力（又称范德瓦耳斯力）结合，形成 分子晶体。 原子间以共价键结合，形成原子晶体。 金属离子与自电电子以金属键结合,形成金属晶体.,一、离子晶体,什么叫离子晶体？ 离子晶体的特点？ 哪些物质属于离子晶体？ 离子晶体中的化学键,离子间通过离子键结合而成的晶体。 无单个分子存在；NaCl不表示分子式。 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。 水溶液或者熔融状态下均导电。 强碱、部分金属氧化物、部分盐类。 离子晶体中一定有离子键可能有共价键。,通常是阴阳离子的半径越小、离子的电荷数越高，离子键的作

3、用越强，离子晶体的熔沸点越高,二、分子晶体,1 、分子间作用力（范德瓦耳斯力）,分子间存在作用力的事实： 由分子构成的物质，在一定条件下能发生三态变化，说明分子间存在作用力。 影响分子间作用力的因素： 分子的极性 相对分子质量的大小。 分子间作用力与化学键的区别： 化学键存在于原子之间（即分子之内），而分子间作用力显然是在“分子之间”。 强度：化学键的键能为120800kJ/mol，而分子间作用力只有几到几十kJ/mol。,组成相似的分子，极性分子的熔、沸点大于非极性分子,一般来说，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力随着相对分子质量增加而增大，物质的熔点、沸点也升高。,（1）对于HF、H2

4、0、NH3熔、沸点反常， 原因在于三者都是极性分子(极性很强)分 子间作用力很大，超出了一般的分子间作 用力的范围(实属氢键)。是介于分子间作 用力和化学键之间的一种特殊的分子间作 用力，因此，它们的熔、沸点反常。,2 、氢键：,（2）表示方法：HXH X,（3）水中氢键的意义：,什么叫分子晶体？ 分子晶体的特点？ 哪些物质可以形成分子晶体？ 分子晶体中的化学键,分子间通过分子间作用力结合成的晶体。 有单个分子存在；化学式就是分子式。“相似相溶” 熔沸点较低，硬度较小，易升华。固体或熔化时不导电，某些溶 于水可导电 卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物等。

5、 有的分子晶体中无化学键（如：Ar等），其它一般含共价键,3 、分子晶体,构成分子晶体的粒子是分子，分子间以分子间作用力而结合，而分子之间作用力是一种比较弱的作用，比化学键弱的多。因此造成分子晶体的硬度小，熔、沸点低(与离子晶体相比较)。 分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的都是分子，不存在可以导电的粒子(阴、阳离子或电子)，故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，可判断晶体为分子晶体。,分子晶体结构对性质的影响：,小练习：,1、共价键、离子键和范德瓦耳斯力是构成物 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,2、

6、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果 关系时，与键作用强弱有关的变化规律是( ) A.HF、HCI、HBr、HI常温下均为气体 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低 C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点,A,三、原子晶体,什么叫原子晶体？ 原子晶体的特点？ 哪些物质属于原子晶体？ 原子晶体的化学键,原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。 熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。 金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅 原子晶体中化学键为共价键,1、定义：,2、金属晶体的特点,（1）有确定的形状,（2）构成微粒：金属

7、离子、自由电子。,（4）无单个分子存在。,（3）微粒间的作用力：金属键,四、金属晶体,金属离子与自由电子之间通过金属键形成晶体。,当金属晶体熔融或参加化学反应时金属键被破坏,金属晶体的结构与其性质有哪些内在联系呢?,（1）金属晶体结构与金属导电性的关系,（2）金属晶体结构与金属的导热性的关系,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。,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。,（3）金属晶体结构与金属的延展性的关系

8、,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。,3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,离子键,共价键,金属键,分子间作用力,阴、阳离子,原子,金属离子 及自由电子,分子,高,很高,较高,低,较硬而脆,高硬度,较硬,软,热的不良导体,热的不良导体,热的良导体,热的不良导体,固态时不导电，熔融 或溶与水后可导电,非导体，某些溶 于水后可导电,良导体,非导体,易溶于极性溶剂， 如水等,不溶于一般溶剂,不溶于一般溶剂,相似相溶,活泼金属阳离子+活 泼非金属阴离子形成 活泼金属阳离子+复杂 阴离子

9、复杂阳离子+ 活泼金属阴离子复杂 阳离子+复杂阴离子,金刚石、 晶体硅、 二氧化硅、 碳化硅,各种金属及 一些合金,大多数非金属单 质及其氢化物、 惰性气体及常温 下为气态的物质,（1）从概念判断 由金属元素组成，通过自由电子和金属阳离子间强烈相互作用而形成的晶体为金属晶体；构成晶体微粒为分子，微粒间通过分子间作用力而形成的晶体为分子晶体；共价化合物一般为分子晶体，但SiO2、SiC等为原子晶体；离子化合物一定为离子晶体。 （2）由晶体的物理性质判断 根据导电性判断 熔化或固态时都不导电的一般是原子晶体或分子晶体；熔化或固态都能导电的一般为金属晶体；固态时不导电，熔化或溶于水时能导电的一般为离

10、子晶体；熔化、固态都不能导电，但溶于水后大多导电的晶体一般是分子晶体。石墨称为过渡型或混合型晶体能导电。 根据机械性能判断 具有高硬度的为原子晶体，较硬且脆的为离子晶体，硬度较差但较脆的为分子晶体，有延展性的为金属晶体。 根据熔、沸点判断 离子晶体与原子晶体熔、沸点高于分子晶体。金属晶体熔沸点有的高，有的低。,四种基本晶体类型的判断方法：,根据下列性质判断属于原子晶体的物质是 A. 熔点为2700，导电性好，延展性强 B. 无色晶体，熔点为3550，不导电，质硬，难溶于水及有机溶剂 C. 无色晶体，溶于水，质硬而脆，熔点为800，熔化时能导电 D. 熔点为56，微溶于水，硬度小，固态或液态时不

11、导电,B,1、一般： 原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体 2、各自比较： 离子晶体：离子半径小（或阴、阳离子半径之和越小的），离子所带电荷数越多，键能越强，熔、沸点就越高。 分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大，熔沸点高；分子极性大，熔沸点高；但分子间有氢键存在的物质熔沸点偏高。 原子晶体：成键原子半径小，键能大，熔沸点就高。 金属晶体：金属离子半径越小，电荷数越多，其熔沸点越高。,四种基本晶体熔、沸点对比规律,常见晶体的形状和微粒的排列,NaCl晶体结构示意图：,NaCl晶体结构示意图：,NaCl的晶体结构示意图,下一页,常见晶体的形状和微粒的排列,CsCl晶体结构

12、示意图：,CsCl晶体结构示意图,CsCl晶体结构示意图,常见晶体的形状和微粒的排列,金刚石晶体结构示意图,C原子,正四面体结构单元,金刚石晶体结构示意图,C原子,正四面体结构单元,硅晶体结构示意图,Si原子,正四面体结构单元,二氧化硅晶体结构示意图,Si原子,结构单元,O原子,常见晶体的形状和微粒的排列,干冰晶体结构分析图,CO2 分子,干冰晶体结构分析图,CO2 分子,常见晶体的形状和微粒的排列,石墨晶体结构示意图：,常见晶体的形状和微粒的排列,晶体结构,的分析和计算,晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。,我们把晶体中重

13、复出现的最基本的结构单元叫晶体的基本单位,晶胞对组成晶胞的各质点（晶格点）的占有率如何呢（以立方体形晶胞为例）？,晶胞,属于 8个小立方体,顶点：,1/8,体心：,1,面心：,1/2,棱边：,1/4,立方晶胞,体心：,1,面心：,1/2,棱边：,1/4,顶点：,1/8,一、晶胞对组成晶胞的各质点的占有率,1、当题给信息为晶体中最小重复单元晶胞（或平面结构）中的微粒排列方式时，要运用空间想象力，将晶胞在三维空间内重复延伸，得到一个较完整的晶体结构，形成求解思路。,二、有关晶体的计算,例：,在干冰晶体中，平均每个晶胞（如图）占有CO2分子的个数为_，每个CO2分子周围有_个与之紧邻且等距的CO2分

14、子.,4,12,A,B,练习1：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）,化学式：,AB,练习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）,A,B,化学式：,A2B,A,B,化学式：,练习3：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）,AB,B,化学式：,A,练习4：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,小结：,立方体晶胞中各位置上原子总数的计算方法分别是：,顶角上的原子总数,=1/8顶角原子数,棱上的原子总数,面心上的原子总数,=1/4棱上原子数,=1/2面心原子数,体心上

15、的原子总数,=1体心原子数,2、当题给信息为晶体中微粒的排列方式时，可在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元晶胞为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。,右图是石英晶体平面示意图（它实际上是立体的网状结构）,其中硅、氧原子数之比为_.,1:2,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。 （2）层内7个六元环完全占有的C原子数为_个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_.,14,2:3,2,3,已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示：其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点

16、，每个顶点为一个硼原子，试通过观察分析右图回答：此基本结构单元是由_个硼原子构成，有_个B-B化学键，相邻B-B键的键角为_.,12,30,600,在离子晶体中，阴、阳离子 按一定规律在空间排列，如图 是NaCl的晶体结构，已知Na+ 与Cl的最近距离为a cm。 （1）在NaCl晶体中，每个Na+ 同时吸引 个Cl，每个Na+ 周围与之最接近且距离相等的Na+ 共有 个，Na+ 数目和Cl-数目之比为 ； （2）求NaCl晶体的密度（已知NaCl的摩尔质量为58.5 g/mol）。,6,12,11,某离子晶体的晶胞结构如右图 所示： 表示X离子，位于立方体 的顶点；表示Y离子，位于立方 体的

17、中心。试分析： （1）晶体中每个Y同时吸引着 个X， 每个X同时吸引着 个Y，该晶体的化学式为 。 （2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 个。 （3）晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角（XYX）为（填角的度数） 。 （4）设该晶体的摩尔质量为M g/mol，晶体密度为g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为 cm。,109028,Y2X或Y2X,4,8,12,1由非金属元素构成的晶体一定为分子晶体。 2具有导电性的晶体一定是离子晶体。 3离子晶体不一定只含离子键。 4由氢化物构成的晶体一定是分子晶体。 5金属与非金属元素构成的晶体一定是离子晶体。 6原子晶体一定为绝缘体。 7溶于水能导电的晶体一定是离子晶体。 8离子晶体的熔点一定低于原子晶体。 9金属晶体的熔点一定低于原子晶体。 10金属晶体的熔点一定高于分子晶体。 11金属晶体的硬度一定小于原子晶体。 12金属晶体的硬度一定大于分子晶体。 13晶体中有阳离子一定有阴离子。,对不对？,