第三单元 物质的空间结构和性质精选文档.ppt

第三单元 物质的空间结构和性质本讲稿第一页，共二十五页续表续表性质特征自范性_熔点_异同表现_二者区别方法间接方法看是否有固定的_科学方法对固体进行_实验有有无无各向异性各向异性各向同性各向同性不固定不固定固定固定熔点熔点XX射射线线衍射衍射本讲稿第二页，共二十五页晶胞晶胞(1)(1)概念概念描述晶体结构的描述晶体结构的_。(2)(2)晶体中晶胞的排列晶体中晶胞的排列无隙并置无隙并置a.a.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b.b.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。2.2.基本基本单单元元本讲稿第三页，共二十五页通通过过哪些途径可以哪些途径可以获获得晶体？得晶体？提示提示获得晶体的途径有三个：获得晶体的途径有三个：(1)(1)熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。(2)(2)气态气态物质不经液态直接凝固。物质不经液态直接凝固。(3)(3)溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。1.1.本讲稿第四页，共二十五页金属晶体和离子晶体金属晶体和离子晶体金属键和金属晶体金属键和金属晶体金属键金属键“电电子气理子气理论论”要点要点(1)(1)该该理理论论把金属把金属键键描述描述为为金属原子脱落下来的价金属原子脱落下来的价电电子形成遍子形成遍布整布整块块晶体的晶体的“电电子气子气”，被所有原子所共用，从而把所有的，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子金属原子维维系在一起。系在一起。(2)(2)金属晶体是由金属晶体是由_、_通通过过_形成的一种形成的一种“巨分子巨分子”。(3)(3)金属金属键键的的强强度差度差别别很大。很大。(一一)1.1.金属阳离子金属阳离子自由自由电电子子金属金属键键本讲稿第五页，共二十五页金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型(1)(1)二维空间模型二维空间模型a.a.非密置层，配位数为非密置层，配位数为4 4。b.b.密置层，配位数为密置层，配位数为6 6。(2)(2)三维空间模型三维空间模型a.a.简单立方堆积简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为6 6。只有。只有PoPo采采取这种堆积方式。取这种堆积方式。b.b.钾型（即钾型（即A A2 2型密堆积）型密堆积）将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，每层都将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，每层都照此堆积。如照此堆积。如NaNa、K K、FeFe等是这种堆积方式，配位数为等是这种堆积方式，配位数为8 8。2.2.本讲稿第六页，共二十五页c.c.镁镁型和型和铜铜型型(即即A A3 3型最密堆型最密堆积积和和A A1 1型最密堆型最密堆积积)密置密置层层的原子按的原子按钾钾型堆型堆积积方式堆方式堆积积。若按。若按_的方式堆的方式堆积为镁积为镁型，按型，按_的方式堆的方式堆积为铜积为铜型。型。这这两种堆两种堆积积方式都是金属晶体的方式都是金属晶体的_，配位数均，配位数均为为1212，空，空间间利用率均利用率均为为74%74%。离子晶体和晶格能离子晶体和晶格能离子晶体离子晶体(1)(1)概念概念a.a.离子离子键键：_间间通通过过_(_(指相互排斥和相互吸指相互排斥和相互吸引的平衡引的平衡)形成的化学形成的化学键键。b.b.离子晶体：由阳离子和离子晶体：由阳离子和_通通过过_结结合而成的晶体。合而成的晶体。(2)(2)决定离子晶体决定离子晶体结结构的因素构的因素(二二)1.1.ABABABABABABABCABCABCABCABCABC最密堆最密堆积积阴、阳离子阴、阳离子静静电电作用作用阴离子阴离子离子离子键键本讲稿第七页，共二十五页a.a.几何因素：即晶体中阴、阳离子的半径比决定晶体几何因素：即晶体中阴、阳离子的半径比决定晶体结结构。构。b.b.电电荷因素，即阴、阳离子荷因素，即阴、阳离子电电荷不同，配位数必然不同。荷不同，配位数必然不同。c.c.键键性因素：离子性因素：离子键键的的纯纯粹程度。粹程度。(3)(3)一般物理性一般物理性质质一般地一般地说说，离子晶体具有，离子晶体具有较较高的高的_点和沸点，点和沸点，较较大的大的_、难难于于压缩压缩。这这些性些性质质都是因都是因为为离子晶体中存在着离子晶体中存在着较较强强的离子的离子键键。若要破坏。若要破坏这这种作用需要种作用需要较较多的能量。多的能量。熔熔硬度硬度本讲稿第八页，共二十五页晶格能晶格能(1)(1)定义定义_形成形成1 1摩尔离子晶体摩尔离子晶体_的能量，单位的能量，单位kJmolkJmol1 1，通常取，通常取正值。正值。(2)(2)大小及与其他量的关系大小及与其他量的关系a.a.晶格能是最能反映离子晶体晶格能是最能反映离子晶体_的数据。的数据。b.b.在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。能越大。c.c.晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越_，形成的离子晶体就越，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高、硬度大。稳定，而且熔点高、硬度大。2.2.气气态态离子离子释释放放稳稳定性定性强强本讲稿第九页，共二十五页试试列表比列表比较较四种晶体的四种晶体的结结构特点和性构特点和性质质。提示提示2.2.类型比较分子晶体 原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高本讲稿第十页，共二十五页类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物（SiO2除外）、绝大多数有机物（有机盐除外）部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物（如SiC、SiO2）金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜）金属氧化物（如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐（如NaCl）本讲稿第十一页，共二十五页依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断离子晶体的粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键；原子离子晶体的粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键；原子晶体的粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的粒子晶体的粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的粒子是分子，分子间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶是分子，分子间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。体的粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。晶体类型的判断和性质的比较晶体类型的判断和性质的比较1.1.本讲稿第十二页，共二十五页依据物质的性质分类判断依据物质的性质分类判断金属氧化物（如金属氧化物（如K K2 2O O、NaNa2 2O O2 2等）、强碱（如等）、强碱（如NaOHNaOH、KOHKOH等）和等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除（除SiOSiO2 2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。依据晶体的熔点判断依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点离子晶体的熔点较较高，常在几百至一千多度。原子晶体的熔点高，常在几百至一千多度。原子晶体的熔点高，常在一千至几千度。分子晶体熔点低，常在几百度以下至高，常在一千至几千度。分子晶体熔点低，常在几百度以下至很低温度。金属晶体的熔点差很低温度。金属晶体的熔点差别别很大。很大。2.2.3.3.本讲稿第十三页，共二十五页依据导电性判断依据导电性判断离子晶体水溶液或熔融态能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体离子晶体水溶液或熔融态能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电。金属晶体是电的良导体。成自由离子，也能导电。金属晶体是电的良导体。依据硬度和机械性能判断依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度离子晶体硬度较较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较较脆；金属晶体多数硬度差脆；金属晶体多数硬度差别别大，且具有延展性。大，且具有延展性。4.4.5.5.本讲稿第十四页，共二十五页 (2010(2010日照调研日照调研)下面有关晶体的叙述中，下面有关晶体的叙述中，错误错误的是的是 ()。A.A.金金刚刚石的网状石的网状结结构中，由共价构中，由共价键键形成的最小碳形成的最小碳环环上有上有6 6 个碳原子个碳原子B.B.在在NaClNaCl晶体中每个晶体中每个NaNa(或或ClCl)周周围围都都紧邻紧邻6 6个个ClCl(或或6 6 个个NaNa)C.C.白磷晶体中，粒子之白磷晶体中，粒子之间间通通过过共价共价键结键结合，合，键键角角为为6060D.D.离子晶体在熔化离子晶体在熔化时时，离子，离子键键被破坏；而分子晶体熔化被破坏；而分子晶体熔化 时时，化学，化学键键不被破坏不被破坏【典典例例1 1】本讲稿第十五页，共二十五页解析解析金刚石的网状结构中，每个最小的碳环上有金刚石的网状结构中，每个最小的碳环上有6 6个原子，个原子，以共价键结合；以共价键结合；NaClNaCl晶体的配位数为晶体的配位数为6 6，即每个晶胞中有，即每个晶胞中有6 6个个NaNa、6 6个个ClCl；白磷的化学式为；白磷的化学式为P P4 4，结构为正四面体形，键角为，结构为正四面体形，键角为6060，分，分子内以子内以PPPP共价键结合，而共价键结合，而P P4 4分子晶体以分子间力结合，而非分子晶体以分子间力结合，而非共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，分子并未发生改变。分子并未发生改变。答案答案C C本讲稿第十六页，共二十五页 有有A A、B B、C C三种晶体，分三种晶体，分别别由由H H、C C、NaNa、ClCl四种元素中四种元素中的一种或几种的一种或几种组组成，成，对这对这三种晶体三种晶体进进行行实验实验，结结果如表：果如表：【应用应用1 1】熔点/硬度 水溶性导电性水溶液与Ag反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反应C 114.2很小易溶液态不导电白色沉淀本讲稿第十七页，共二十五页（1 1）晶体的化学式分）晶体的化学式分别为别为：A A、B B、C C。（2 2）晶体的）晶体的类类型分型分别别是：是：A A、B B、C C。（3 3）晶体中微粒）晶体中微粒间间作用力分作用力分别别是：是：A A、B B、C C。解析解析A A晶体的熔点较高，硬度较大，且熔融状态下能导电，故晶体的熔点较高，硬度较大，且熔融状态下能导电，故A A应应为离子晶体，又因为为离子晶体，又因为A A与与AgAg反应可生成白色沉淀，故反应可生成白色沉淀，故A A应为应为NaClNaCl。晶体。晶体B B熔点很高，硬度很大，应为原子晶体，故熔点很高，硬度很大，应为原子晶体，故B B应为应为金刚石。晶体金刚石。晶体C C的熔点很低，液态不导电，应为分子晶体，故的熔点很低，液态不导电，应为分子晶体，故C C为为HClHCl。答案答案（1 1）NaClNaClC CHClHCl（2 2）离子晶体原子晶体分子晶体）离子晶体原子晶体分子晶体（3 3）离子）离子键键共价共价键键分子分子间间作用力作用力本讲稿第十八页，共二十五页晶体微粒数计算和化学式的确定晶体微粒数计算和化学式的确定本讲稿第十九页，共二十五页本讲稿第二十页，共二十五页 (2011 (2011苏北联考苏北联考)氯氯化化铯铯晶胞晶胞(晶体重复的晶体重复的结结构构单单位位)如下如下图图甲所示，甲所示，该该晶体中晶体中CsCs与与ClCl的个数比的个数比为为1 1 1 1，化学式，化学式为为CsClCsCl。若某晶体晶胞若某晶体晶胞结结构如下构如下图图乙所示，其中含有乙所示，其中含有A A、B B、C C三种元素的三种元素的粒子，粒子，则该则该晶体中的晶体中的A A、B B、C C的粒子个数比的粒子个数比为为 ()。【典例典例2 2】A.8A.8 6 6 1 1 B.4B.4 3 3 1 1 C.1C.1 6 6 1 1 D.1D.1 3 3 1 1本讲稿第二十一页，共二十五页答案答案D D本讲稿第二十二页，共二十五页1.1.在使用在使用“均摊法均摊法”计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状，计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6 6、3 3、4 4、2 2个晶胞共用。个晶胞共用。2.2.非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（每一层内碳原子排成六边形，其顶点（1 1个碳原子）被三个六边形个碳原子）被三个六边形共有，每个六边形占共有，每个六边形占1/31/3。本讲稿第二十三页，共二十五页 已知已知X X、Y Y、Z Z三种元素三种元素组组成的成的化合物是离子晶体，其晶胞如右化合物是离子晶体，其晶胞如右图图所所示，示，则则下面表示下面表示该该化合物的化学式正化合物的化学式正确的是确的是 ()。A.ZXYA.ZXY3 3 B.ZXB.ZX2 2Y Y6 6C.ZXC.ZX4 4Y Y8 8 D.ZXD.ZX8 8Y Y1212【应用应用2 2】解析解析由晶胞的结构可知由晶胞的结构可知X X是在正方体的是在正方体的8 8个顶点上，每一个晶胞个顶点上，每一个晶胞只占有顶点的只占有顶点的1/81/8，一个晶胞占有，一个晶胞占有X X个数为个数为1/881/881 1，Y Y在正方体的在正方体的1212个棱上，每一个晶胞只占有一个棱的个棱上，每一个晶胞只占有一个棱的1/41/4，一个晶胞占有，一个晶胞占有Y Y的个的个数为数为1/4121/4123 3，Z Z在正方体的体心，一个晶胞完全占有一个在正方体的体心，一个晶胞完全占有一个Z Z。因此因此X X、Y Y、Z Z的原子个数比为的原子个数比为1 1 3 3 1 1，因此化学式为，因此化学式为ZXYZXY3 3。答案答案A A本讲稿第二十四页，共二十五页单击此处进入单击此处进入 活页限时训练活页限时训练本讲稿第二十五页，共二十五页