晶体的结构与性质教案.pptx

会计学1晶体的结构与性质晶体的结构与性质1.定义（教材定义（教材60页表页表3-1）晶体：内部的晶体：内部的微粒微粒（原子（原子分子分子离子）在三维空间里呈离子）在三维空间里呈周期性有序排列周期性有序排列而能自发呈现而能自发呈现多面体外形多面体外形的固体。的固体。（大多数固体均为晶体）（大多数固体均为晶体）非晶体：内部的非晶体：内部的微粒微粒排列排列相对无序相对无序，不能自发呈现多，不能自发呈现多面体外形的固体。（如面体外形的固体。（如橡胶橡胶塑料塑料玻璃玻璃石蜡石蜡沥青沥青高炉冶炼排出的炉渣）高炉冶炼排出的炉渣）晶体晶体SiO2非晶体非晶体SiO2如食如食盐、水晶、碘等、水晶、碘等第1页/共89页天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶2.晶体的特点晶体的特点a.自范性：即晶体能自发呈现多面体外形的性质。自范性：即晶体能自发呈现多面体外形的性质。晶体自范性的本质：晶体中粒子在微观空间里呈现晶体自范性的本质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。周期性的有序排列。（教材（教材61页图页图3-3下）下）晶体自范性的条件之一：晶体生长的速率适当晶体自范性的条件之一：晶体生长的速率适当第2页/共89页b.各向异性：许多各向异性：许多物理性质如强度、导热性、光学物理性质如强度、导热性、光学物理性质如强度、导热性、光学物理性质如强度、导热性、光学性质等，常常会表现出性质等，常常会表现出性质等，常常会表现出性质等，常常会表现出各向异性（即随方向的不同各向异性（即随方向的不同而有所差异）而有所差异）同样反映了晶体内部粒子排列的同样反映了晶体内部粒子排列的同样反映了晶体内部粒子排列的同样反映了晶体内部粒子排列的有序性有序性有序性有序性（教材（教材61页图页图3-3下）下）c.c.晶体的熔沸点固定晶体的熔沸点固定晶体的熔沸点固定晶体的熔沸点固定（教材（教材62页图页图3-4下）下）d.d.晶体能使晶体能使晶体能使晶体能使x-x-射线产生衍射（区别晶体与非晶体最可射线产生衍射（区别晶体与非晶体最可射线产生衍射（区别晶体与非晶体最可射线产生衍射（区别晶体与非晶体最可靠科学的方法即对其进行靠科学的方法即对其进行靠科学的方法即对其进行靠科学的方法即对其进行x-x-射线衍射实验。射线衍射实验。射线衍射实验。射线衍射实验。（教材（教材62页图页图3-4下）下）第3页/共89页3.晶体形成的一般途径晶体形成的一般途径（教材（教材61页上）页上）熔融态物质凝固熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华).溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出.第4页/共89页许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到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但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形第5页/共89页玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图2 2 2 2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，、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。你能列人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列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？举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？1 1 1 1、某同学在网站上找到一张、某同学在网站上找到一张、某同学在网站上找到一张、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如右图，玻璃的结构示意图，如右图，玻璃的结构示意图，如右图，玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃是不是晶体这张图说明玻璃是不是晶体这张图说明玻璃是不是晶体这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？为什么？为什么？为什么？非晶体非晶体熔沸点、加热、折光率、刻画玻璃、熔沸点、加热、折光率、刻画玻璃、X X射线射线衍射衍射（教材（教材63页）页）第6页/共89页（1 1 1 1）物理性质差异）物理性质差异）物理性质差异）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率、是否如：外形、硬度、熔点、折光率、是否如：外形、硬度、熔点、折光率、是否如：外形、硬度、熔点、折光率、是否有各向异性，质点排列是否有序有各向异性，质点排列是否有序有各向异性，质点排列是否有序有各向异性，质点排列是否有序（2 2 2 2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行体进行体进行体进行X-X-射线衍射射线衍射实验实验实验实验。4 4、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体第7页/共89页二二二二晶胞晶胞晶胞晶胞1.1.晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。晶胞定义：描述晶体结构的基本单元。（教材（教材63页下）页下）2.2.结构：晶胞一般为平行六面体。晶体则由无数晶胞结构：晶胞一般为平行六面体。晶体则由无数晶胞结构：晶胞一般为平行六面体。晶体则由无数晶胞结构：晶胞一般为平行六面体。晶体则由无数晶胞“无隙并置无隙并置无隙并置无隙并置”而成。而成。而成。而成。无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。铜晶体铜晶体铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞铜晶胞铜晶胞第8页/共89页平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置无隙并置无隙并置第9页/共89页体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构第10页/共89页3.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算处于顶点的粒子，同时被处于顶点的粒子，同时被8个晶胞共用，个晶胞共用，每个粒子有每个粒子有1/8属于该晶胞属于该晶胞处于棱上的粒子，同时被处于棱上的粒子，同时被4个晶胞共用，个晶胞共用，每个粒子有每个粒子有1/4属于该晶胞属于该晶胞第11页/共89页处于面上的粒子，同时被处于面上的粒子，同时被2个晶胞个晶胞共用，每个粒子有共用，每个粒子有1/2属于该晶胞属于该晶胞处于晶胞内部的粒子，完全属于该晶胞处于晶胞内部的粒子，完全属于该晶胞第12页/共89页AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB第13页/共89页练习练习2：根据离子晶体的晶：根据离子晶体的晶胞胞结构，判断下结构，判断下列列离子晶体离子晶体的化学式：（的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2B第14页/共89页AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（断下列离子晶体的化学式：（A表示表示阳离子）阳离子）AB第15页/共89页练习练习4、钙、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钛矿晶胞结构如图所示。观察钙钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？氧的微粒个数比为多少？CaTiO3第16页/共89页B化学式：化学式：A练习练习5：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3第17页/共89页6、下列是、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中晶胞示意图，晶胞中Na+和和Cl的个数比是多少？的个数比是多少？第18页/共89页(8 +6 )3=127、下图是、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？其中有多少个原子？第19页/共89页8、下下图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)、金金属属锌锌(Zn)、碘碘(12)、金金刚刚石石(C)晶晶胞胞的的示示意意图图，数数一一数数，它它们们分分别别平平均均含有几个原子含有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石第20页/共89页第21页/共89页第22页/共89页9、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为化合物的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2第23页/共89页Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示为故化学式可表示为 MgB2第24页/共89页2.2.分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体第25页/共89页一、分子晶体一、分子晶体1 1、概念：、概念：2 2、组成微粒：、组成微粒：3 3、微微粒粒间间作作用用力：力：4 4、分子晶体的一般宏观性质、分子晶体的一般宏观性质只含分子的晶体称为分子晶体。只含分子的晶体称为分子晶体。分子分子在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合；相在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合；相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。较低的熔沸点较低的熔沸点 较小的硬度较小的硬度 固态或熔融状态下都不导电固态或熔融状态下都不导电 分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关分子的极性相关 相似相溶相似相溶第26页/共89页5、常见的分子晶体、常见的分子晶体（1）所有非金属氢化物）所有非金属氢化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金属单质）部分非金属单质X2,O2,H2,S8,P4,C60,N2（3）部分非金属氧化物）部分非金属氧化物CO2,SO2,NO2,P4O10（4）几乎所有的酸）几乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）绝大多数有机物晶体）绝大多数有机物晶体乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖第27页/共89页6.6.分子晶体结构特征分子晶体结构特征（）只有范德华力，无分子间氢（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（如：键分子密堆积（如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2）第28页/共89页分子的密堆积分子的密堆积（与（与（与（与COCOCOCO2 2 2 2分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的COCOCOCO2 2 2 2分子共有分子共有分子共有分子共有12121212个个个个 ）干冰的晶体结构图第29页/共89页碘碘的的晶晶体体结结构构图图每个每个每个每个I I2 2周围有周围有周围有周围有 个碘分子个碘分子个碘分子个碘分子12每个每个每个每个NaNa+周围有周围有周围有周围有 个个个个ClCl-每个每个每个每个ClCl-周围有周围有周围有周围有 个个个个NaNa+氯氯氯氯化化化化钠钠钠钠晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构示示示示意意意意图图图图66第30页/共89页冰的结构冰的结构冰的结构冰的结构分子的非密堆积分子的非密堆积（）有分子间氢键不具有分子密堆积特（）有分子间氢键不具有分子密堆积特（）有分子间氢键不具有分子密堆积特（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如征（如征（如征（如：HF HF、冰、冰、冰、冰、NHNH3 3 ）氢键具有方向性氢键具有方向性第31页/共89页COCO2 2和和SiOSiO2 2的一些物理性质如下表所示，通过比较的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断试判断SiOSiO2 2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。第32页/共89页二、原子晶体二、原子晶体1、概念：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结、概念：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。构的晶体。2、构成微粒：原子、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键、气化或熔化时破坏的作用：共价键5、一般宏观性质：沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。、一般宏观性质：沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。6、常见原子晶体例举：、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质）某些非金属单质硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（2）某些非金属化合物）某些非金属化合物SiC、BN等等（3）某些氧化物）某些氧化物SiO2、Al2O3等等第33页/共89页10928共价键第34页/共89页思考：金刚石（晶体硅结构与此类似）思考：金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的被相邻的4个碳原子包围，以共价键个碳原子包围，以共价键跟跟4个碳原子连接，形成四面体。这个碳原子连接，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个的、彼此联结的空间网状晶体。每个 C-C键长相等，键角均为键长相等，键角均为109。28。（2）晶体中最小环由）晶体中最小环由_个个C组成且不共面。组成且不共面。6（3）晶体中）晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：4*/：（）晶体中每个碳原子为（）晶体中每个碳原子为 _个环所共用。个环所共用。第35页/共89页18010928SiO共价键第36页/共89页白球表示 硅原子SiO2平 面结构金刚石的结构金刚石的结构第37页/共89页1、SiO2最小的环有（）原子组成最小的环有（）原子组成2、Si周围紧邻的周围紧邻的O（）个（）个、O 周围紧邻的周围紧邻的Si（）个（）个、SiO2中中Si、O个数比为（）个个数比为（）个、SiO2含有（）含有（）SiOSiO:第38页/共89页 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性质，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展石墨知识拓展石墨第39页/共89页石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨第40页/共89页石墨石墨n n1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？n n2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大存在很强的共价键（大键）键），故熔沸点，故熔沸点很高。很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。第41页/共89页第42页/共89页例、如右图所例、如右图所示，在石墨晶示，在石墨晶体的层状结构体的层状结构中，每一个最中，每一个最小的碳环完全小的碳环完全拥有碳原子数拥有碳原子数为为_，完全拥，完全拥有有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹夹角为角为120，CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23第43页/共89页小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用晶体中的键或作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数原子的平均数原子的平均数每每个个环环中中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2第44页/共89页分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态，熔融态不导电；不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不，熔融态不导电；导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电能导电_第45页/共89页小结：小结：晶体类型晶体类型 原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结结合而形成空间网状结构构分子间以分子间分子间以分子间作用力结合作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很高很高较低较低很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于部分溶于水水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电第46页/共89页金属样品金属样品第47页/共89页一、金属共同的物理性质一、金属共同的物理性质 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等二、金属的结构二、金属的结构1 1、电子气理论电子气理论：,金属原子脱落下来的金属原子脱落下来的价价电子电子形成遍布整块金属的形成遍布整块金属的“电子气电子气”，被被所有原子共用所有原子共用，从而把所有金属原子维系，从而把所有金属原子维系在一起。在一起。2 2、金属键：金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）作用叫做金属键（电子气理论）特征：特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊的键，这种键既特殊的键，这种键既没有方向性没有方向性，也，也没有饱和性没有饱和性，金属，金属键的特征是键的特征是成键电子可以在金属中自由流动成键电子可以在金属中自由流动，使得金属，使得金属呈现出特有的属性呈现出特有的属性第48页/共89页组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子3 3、金属晶体：金属晶体：通过金属键结合形成的晶体。通过金属键结合形成的晶体。金属单质和合金都属于金属晶体金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力：微粒间作用力：金属键金属键4 4、电子气理论对金属的物理性质的解释、电子气理论对金属的物理性质的解释在金属晶体中，电子气的运动是没有一定方向在金属晶体中，电子气的运动是没有一定方向的，但在的，但在外加电场的条件外加电场的条件下，下，自由电子定向运动形自由电子定向运动形成电流成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Au金属导电性的解释金属导电性的解释第49页/共89页晶体类型晶体类型电解质电解质金属晶体金属晶体 导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子导电时发生的变化导电时发生的变化导电能力随温度的导电能力随温度的变化变化水溶液或水溶液或熔融状态下熔融状态下晶体状态晶体状态晶体状态晶体状态自由移动的离子自由移动的离子自由移动的离子自由移动的离子自由电自由电自由电自由电子子子子思考：思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化化学变化化学变化化学变化物理变化物理变化物理变化物理变化增强增强增强增强减弱减弱减弱减弱第50页/共89页“电子气电子气”（自由电子）在热的作用下与金（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分属原子频繁碰撞从而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传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。同的温度。金属导热性的解释金属导热性的解释金属导热性的解释金属导热性的解释电子气中的自由电子在热的作用下与金属原电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞使得金属的热导率随温度升高而子频繁碰撞使得金属的热导率随温度升高而降低。降低。第51页/共89页 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠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，所以在各原子层之间发生相对之间润滑剂的作用，所以在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。因此，金属都有力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。良好的延展性。金属延展性的解释金属延展性的解释自由电子自由电子+金属离金属离子子金属原子金属原子错位错位+第52页/共89页4 4、熔点和沸点、熔点和沸点 金属原子价电子越多，原子半径越小，金金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，反之越低。熔沸点就越高，反之越低。碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高同周期同周期NaMgAl 同主族同主族LiNaKRbCs不同金属熔点相差较大，比不同金属熔点相差较大，比HgHg常温下为液态，常温下为液态，WW具有较高的熔点具有较高的熔点一般合金的熔点比成分金属低一般合金的熔点比成分金属低第53页/共89页三、金属晶体的原子堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型1 1、几个概念、几个概念 紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间的空间 配位数：在晶体中与每个微粒紧密相配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数邻的微粒个数 空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度积百分数，用它来表示紧密堆积的程度第54页/共89页2、金属晶体的原子在二维平面堆积模型、金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的金属晶体中的原子可看成直径相等的金属晶体中的原子可看成直径相等的金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两小球。将等径圆球在一平面上排列，有两小球。将等径圆球在一平面上排列，有两小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按（种排布方式，按（种排布方式，按（种排布方式，按（b b b b）图方式排列，圆球）图方式排列，圆球）图方式排列，圆球）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按周围剩余空隙最小，称为密置层；按周围剩余空隙最小，称为密置层；按周围剩余空隙最小，称为密置层；按（a a a a）图方式排列，剩余的空隙较大，称）图方式排列，剩余的空隙较大，称）图方式排列，剩余的空隙较大，称）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。为非密置层。为非密置层。为非密置层。（a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层第55页/共89页3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型、金属晶体的原子在三维空间堆积模型（1 1 1 1）简单立方堆积（）简单立方堆积（）简单立方堆积（）简单立方堆积（PoPoPoPo）非最紧密堆积，非最紧密堆积，空间利用率低空间利用率低第56页/共89页（2 2）体心立方堆积）体心立方堆积钾型（碱金属）钾型（碱金属）非最紧密堆积非最紧密堆积配位数：配位数：8第57页/共89页镁型镁型铜铜型型第58页/共89页123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准式是将球对准1 1，3 3，5 5 位。位。(或对准或对准 2 2，4 4，6 6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的 )123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。可以有两种最紧密的堆积方式。第59页/共89页 下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。第一种是将球对准第一层的球。123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成六堆积方式，形成六方紧密堆积方紧密堆积。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)，空间利用率为，空间利用率为74%第60页/共89页（3 3 3 3）六方紧密堆积（）六方紧密堆积（）六方紧密堆积（）六方紧密堆积（镁型镁型）第61页/共89页 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB 两层的位置两层的位置，这是这是 C 层。层。123456123456123456第62页/共89页123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。得到面心立方堆积得到面心立方堆积。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)第63页/共89页123456BCA（4）面心立方）面心立方:铜型铜型第64页/共89页第65页/共89页第66页/共89页第67页/共89页第68页/共89页第69页/共89页镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式第70页/共89页堆积模堆积模型型采纳这种堆积的采纳这种堆积的典型代表典型代表空间利用率空间利用率配位数配位数晶胞晶胞简单立简单立方方52%6钾型钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型铜型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(钋)第71页/共89页1 1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A A金金属属元元素素的的原原子子只只有有还还原原性性，离离子子只只有有氧氧化化性性B B金属元素在化合物中一定显正价金属元素在化合物中一定显正价C C金属元素在不同化合物中的化合价均不同金属元素在不同化合物中的化合价均不同D D金属金属单质的熔点总是高于分子晶体单质的熔点总是高于分子晶体能力训练能力训练B第72页/共89页 2、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为铜的相对原子质量为63.54，密度为，密度为8.936g/cm3，试求，试求（1）图中正方形边长）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径）铜的金属半径 raarrorr提示：提示：数出面心立方中的铜的个数：数出面心立方中的铜的个数：第73页/共89页4.离子晶体离子晶体第74页/共89页强碱、活泼金属氧化强碱、活泼金属氧化强碱、活泼金属氧化强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。物、大部分的盐类。物、大部分的盐类。物、大部分的盐类。1 1 1 1、定义：、定义：、定义：、定义：由阳阴离子通过离子键结合而由阳阴离子通过离子键结合而由阳阴离子通过离子键结合而由阳阴离子通过离子键结合而成的晶体。成的晶体。成的晶体。成的晶体。2 2 2 2、成键粒子：、成键粒子：、成键粒子：、成键粒子：阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子3 3 3 3、相互作用力：、相互作用力：、相互作用力：、相互作用力：离子键离子键离子键离子键4 4 4 4、常见的离子晶体：、常见的离子晶体：、常见的离子晶体：、常见的离子晶体：一、离子晶体一、离子晶体第75页/共89页5 5、晶胞类型：、晶胞类型：（1 1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞1111钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子位于立方体的顶钠离子和氯离子位于立方体的顶钠离子和氯离子位于立方体的顶钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。角上，并交错排列。角上，并交错排列。角上，并交错排列。钠离子：体钠离子：体钠离子：体钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点心和棱中点；氯离子：面心和顶点心和棱中点；氯离子：面心和顶点心和棱中点；氯离子：面心和顶点。2 2每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：33与与NaNa+等距离且最近的等距离且最近的NaNa+有：有：12个个44 NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数ClCl-的配位数的配位数：6 6NaNa+的配位数的配位数：6 6第76页/共89页Cl-Na+第77页/共89页第78页/共89页（2）CsCl晶胞晶胞1铯离子和氯离子的位置：铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心；氯离子：顶点；铯离子：体心；氯离子：顶点；2晶胞含铯离子、氯离子的个数晶胞含铯离子、氯离子的个数铯离子：铯离子：1个个 ；氯离子：；氯离子：1个个3 铯离子等距离且最近的铯离子、铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？氯离子各有几个？铯离子：铯离子：6个个 ；氯离子：；氯离子：8个个4 CsClCsCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数CsCs+的配位数的配位数：8 8 8 8ClCl-的配位数的配位数：8 8 8 8第79页/共89页-Cs+-Cl-CsClCsCl晶体及晶胞结构示意图晶体及晶胞结构示意图88第80页/共89页3Ca3Ca2+2+的配位数：的配位数：F F-的配位数：的配位数：22一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含：4个个Ca2+和和8个个F84（3 3）CaFCaF2 2型晶胞型晶胞11晶胞中晶胞中CaCa2+2+和和F F-位置：位置：Ca2+：顶点和面心：顶点和面心F-：晶胞内：晶胞内第81页/共89页CaFCa2配位数是配位数是_，F的配位数是的配位数是_。84图示为图示为CaFCaF2 2晶胞的晶胞的1/8,1/8,观察点为上左前方观察点为上左前方晶胞上面心晶胞上面心第82页/共89页(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞型晶胞型晶胞2阳离子的配位数：阳离子的配位数：阴离子的配位数：阴离子的配位数：1一个一个ZnS晶胞中含：晶胞中含：4个阳离子和个阳离子和4个阴离子个阴离子44第83页/共89页（1）几何因素）几何因素 晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比（2）电荷因素）电荷因素 晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比（3）键性因素）键性因素 离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素6、决定离子晶体结构的因素、决定离子晶体结构的因素第84页/共89页 7 7、离子晶体的特点：、离子晶体的特点：（1 1 1 1）无单个分子存在；如）无单个分子存在；如）无单个分子存在；如）无单个分子存在；如NaClNaClNaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。不表示分子式。不表示分子式。（2 2 2 2）熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。）熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。）熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。）熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，熔点升高。如熔点熔点升高。如熔点熔点升高。如熔点熔点升高。如熔点NaClCsClNaClCsClNaClCsClNaClCsCl（3 3 3 3）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。（4 4 4 4）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。导电。导电。导电。第85页/共89页n n1 1、定义：气态离子形成、定义：气态离子形成1 1摩离子摩离子晶体时释放的能量。晶体时释放的能量。n n2 2、影响晶格能的大小的因素、影响晶格能的大小的因素 ：（1 1）阴、阳离子所带电荷的越多）阴、阳离子所带电荷的越多晶格能越晶格能越（2 2）阴、阳离子的半径越小，晶）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。格能越大。仔细阅读仔细阅读仔细阅读仔细阅读表表表表3 3 3 38 8 8 8，分析，分析，分析，分析晶格能的大小与离子晶晶格能的大小与离子晶晶格能的大小与离子晶晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？体的熔点有什么关系？体的熔点有什么关系？体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪离子晶体的晶格能与哪离子晶体的晶格能与哪离子晶体的晶格能与哪些因素有关？些因素有关？些因素有关？些因素有关？二、晶格能二、晶格能晶格能越大晶格能越大：形成的离子晶体越稳定；（离子键形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）越强）熔点越高；硬度越大。晶格能也影响熔点越高；硬度越大。晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格能越大，岩浆中的了岩浆晶出的次序，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出矿物越易结晶析出（3 3）晶格能的作用）晶格能的作用第86页/共89页活动：归纳四类晶体的结构和性质活动：归纳四类晶体的结构和性质 晶体类型晶体类型 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体构成粒子构成粒子 原子原子分子分子金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子阳离子和阴离子阳离子和阴离子相互作用相互作用 共价键共价键范德华力范德华力 金属键金属键离子键离子键熔、沸点熔、沸点 高高低低一般较高、一般较高、部分较低部分较低熔点较高、沸点高熔点较高、沸点高硬度硬度高硬度高硬度硬度较小硬度较小 一般较高，一般较高，部分较低部分较低硬而脆硬而脆延展性延展性不良不良不良不良良好良好不良不良导电性导电性差差差差良好良好固态不导电熔化固态不导电熔化状态和溶液导电状态和溶液导电典型实例典型实例 金刚石、金刚石、SiO2冰、干冰、冰、干冰、碘等碘等N、F等等NaOH、NaCl第87页/共89页【总结归纳总结归纳】物质的熔点与晶体类型的关系物质的熔点与晶体类型的关系(资料资料P85)1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体。体分子晶体。2、若晶体类型相同，则有：、若晶体类型相同，则有：离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。键长越短，键能越大，熔点越高。分子晶体中（不含氢键时），