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第三章 晶体结构与性质

第三章 晶体结构与性质. 第一节 晶体常识. 玛瑙. 明 矾. 观察图片 , 下列固体在外形上有什么区别 ?. 离子晶体. 原子晶体. 晶体. 分子晶体. 金属晶体. 一、晶体和非晶体. 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 又称 玻璃体. 2 、分类. 思考 为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？. Cu 晶体结构示意图. NaCl 晶体结构示意图.

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第三章 晶体结构与性质

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Presentation Transcript

  1. 第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体常识

  2. 玛瑙 明 矾 观察图片,下列固体在外形上有什么区别?

  3. 离子晶体 原子晶体 晶体 分子晶体 金属晶体 一、晶体和非晶体 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 又称玻璃体 2、分类 思考 为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？

  4. Cu晶体结构示意图 NaCl晶体结构示意图 观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?

  5. 一定记住 3、特点和性质： （1）自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质——是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表现 （2）物理性质表现各向异性（强度、导热性、 光学性质）——同样反映了晶体内部粒子排列 的有序性 （3）晶体具有固定的熔点

  6. 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 思考：得到晶体的途径，除了冷却的方法，还有没有其它途径？你能列举哪些？

  7. 5、晶体形成的途径 知道 (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

  8. 许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形

  9. 学与问 1、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？ 非晶体 玻璃的结构示意图 2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？ 观察对称性、刻划玻璃、加热、X—射线衍射

  10. 6、鉴别晶体和非晶体 （1）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率 （2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。

  11. 小结：晶体和非晶体的差异 粒子在三维空间周期性有序排列 具有规则的几何外形 各向异性 固定 有 不具有规则的几何外形 粒子排列相对无序 各向同性 不固定 没有 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列

  12. 二﹑晶胞 1. 晶胞：描述晶体结构的基本单元 蜂巢与蜂室 铜晶体 铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。

  13. 知道 • 整个晶体就是由晶胞周期性的在三维空间并置 • 堆砌而成的。 铜晶体 铜晶胞

  14. 晶体结构 晶胞示意图

  15. CO2晶胞 NaCl晶体结构和晶胞 思考与交流: 1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？ 2.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？

  16. 无隙并置 平行六面体 记住 2、特点：晶胞都是平行六面体.晶胞在晶体中“无隙并置”.

  17. 3、三种典型立方晶体结构 面心立方 简单立方 体心立方

  18. 4.晶胞中原子个数的计算 分摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x 面心：1/2 棱边：1/4 体心：1 顶点：1/8

  19. 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______；丁晶体的化学式为______。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______；丁晶体的化学式为______。 1：1 C2D EF XY3Z

  20. Zn Na I2 金刚石 2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、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?

  21. 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？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？

  22. 4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体 ——石墨，如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角为120ْ。分析图中每个六边形含有个碳原子。 2

  23. 5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是多少？5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是多少？

  24. (8× + 6 × )×3 =12 6、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？

  25. 7、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。7、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。 解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13

  26. 小结：晶体和非晶体的差异 具有规则的几何外形 粒子在三维空间周期性有序排列 各向异性 有 固定 不具有规则的几何外形 粒子排列相对无序 各向同性 没有 不固定 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列

  27. 二﹑晶胞 1、概念：描述晶体结构的基本单元 2、晶胞中原子个数的计算——分摊法 顶点： 1/8 棱边： 1/4 立方晶胞 面心： 1/2 体心： 1

  28. 聚焦4 关于晶体的计算 【例4】 某离子晶体晶胞的结构如图所示,X位于立方体顶点,Y位于立方体中心｡试分析:

  29. (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)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__________个｡(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)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__________个｡ 4 8 XY2 12

  30. (3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是__________｡(4)设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1,晶体密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X中心距离为__________cm｡ 109°28′

  31. 解析:(1)同时吸引的原子个数即指在某原子周围距离最近且相等的其他种类的原子个数,观察上图可知,Y位于立方体的体心,X位于立方体的顶点,每个Y同时吸引着4个X,而每个X同时被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X同时吸引着8个Y,晶体的化学式应为阴､阳离子的个数比,X､Y的个数比为4∶8,所以化学式为XY2｡解析:(1)同时吸引的原子个数即指在某原子周围距离最近且相等的其他种类的原子个数,观察上图可知,Y位于立方体的体心,X位于立方体的顶点,每个Y同时吸引着4个X,而每个X同时被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X同时吸引着8个Y,晶体的化学式应为阴､阳离子的个数比,X､Y的个数比为4∶8,所以化学式为XY2｡

  32. (2)晶体中每个X和与它最接近的X之间的距离应为右图所示立方体的面对角线,在此X的上层､下层和同一层,每层均有4个X,共有12个｡(3)若将4个X连接,构成1个正四面体,Y位于正四面体的中心,可联系CH4的键角,知∠XYX=109°28′｡(2)晶体中每个X和与它最接近的X之间的距离应为右图所示立方体的面对角线,在此X的上层､下层和同一层,每层均有4个X,共有12个｡(3)若将4个X连接,构成1个正四面体,Y位于正四面体的中心,可联系CH4的键角,知∠XYX=109°28′｡

  33. 聚焦3 典型晶体结构的考查 【例3】 如图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl､CsCl､干冰､金刚石､石墨结构中的某一种的某一部分｡

  34. (1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)______________,其中每个碳原子与______________个碳原子最接近且距离相等｡金刚石属于__________晶体｡(2)其中代表石墨的是___________,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个｡(3)其中代表NaCl的是__________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有__________个｡(1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)______________,其中每个碳原子与______________个碳原子最接近且距离相等｡金刚石属于__________晶体｡(2)其中代表石墨的是___________,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个｡(3)其中代表NaCl的是__________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有__________个｡ D 4 原子 E 2 A 12

  35. (4)代表CsCl的是_________,它属于______________晶体,每个Cs+与___________个Cl-紧邻｡(5)代表干冰的是_________,它属于______晶体,每个CO2分子与_________个CO2分子紧邻｡(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为__________｡(4)代表CsCl的是_________,它属于______________晶体,每个Cs+与___________个Cl-紧邻｡(5)代表干冰的是_________,它属于______晶体,每个CO2分子与_________个CO2分子紧邻｡(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为__________｡ C 离子 8 B 分子 12 石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰

  36. 解析:根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质｡NaCl晶体是简单立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察与Na+距离最近且等距离的Na+数目时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+｡CsCl晶体由Cs+､Cl-构成立方结构,但Cs+组成立方体的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方体中心又镶入1个Cs+,可称为“体心立方”结构｡解析:根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质｡NaCl晶体是简单立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察与Na+距离最近且等距离的Na+数目时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+｡CsCl晶体由Cs+､Cl-构成立方结构,但Cs+组成立方体的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方体中心又镶入1个Cs+,可称为“体心立方”结构｡

  37. Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-｡干冰也是立方体结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子｡每个CO2分子紧邻12个CO2分子｡金刚石的基本单元是正四面体形｡每个碳原子紧邻4个其他碳原子｡石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,每个碳原子为三个六边形共用,即每个六边形占有1个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6× =2个｡晶体熔点通常由粒子间作用力而定｡原子晶体中原子间共价键牢固,熔点很高｡分子晶体的分子间作用力较弱,熔沸点较低｡Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-｡干冰也是立方体结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子｡每个CO2分子紧邻12个CO2分子｡金刚石的基本单元是正四面体形｡每个碳原子紧邻4个其他碳原子｡石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,每个碳原子为三个六边形共用,即每个六边形占有1个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6× =2个｡晶体熔点通常由粒子间作用力而定｡原子晶体中原子间共价键牢固,熔点很高｡分子晶体的分子间作用力较弱,熔沸点较低｡

  38. 请记住我们所讲的 谢谢 2014年10月15日星期三

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