化学选修三31晶体的常识.ppt

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1、蓝色的硫酸铜蓝色的硫酸铜紫黑色的碘单质紫黑色的碘单质黄色的硫黄黄色的硫黄紫黑色的高锰酸钾紫黑色的高锰酸钾蜡状的白磷蜡状的白磷第三章 晶体结构与性质第一节 晶体的常识固体固体晶体晶体非晶体非晶体(玻璃体玻璃体)分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体混合型晶体混合型晶体过渡晶体过渡晶体食盐食盐(离子化合物的固离子化合物的固态一般为晶体态一般为晶体)、冰、冰、金属、宝石、水晶、金属、宝石、水晶、大部分矿石等大部分矿石等玻璃及玻璃态物质、橡胶、玻璃及玻璃态物质、橡胶、水泥、塑料等水泥、塑料等胆矾胆矾水晶水晶明矾晶体明矾晶体冰糖晶体冰糖晶体钻石钻石多姿多彩的晶体多姿多彩的晶体食

2、盐晶体食盐晶体自然界中美丽的雪花自然界中美丽的雪花一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.1.概念概念晶体晶体: :能自发能自发形成规则几何外形的固体形成规则几何外形的固体如如NaClNaCl晶体、晶体、I I2 2晶体晶体非晶体非晶体: :不能自发不能自发形成规则几何外形的固体形成规则几何外形的固体( (玻玻璃体璃体) )如如: :玻璃、松香、塑料、水泥玻璃、松香、塑料、水泥自发过程：即没有外力的影响，自动发生的过程。自发过程：即没有外力的影响，自动发生的过程。2.晶体的自范性晶体的自范性定义：晶体能够自发地呈现多面体外形的性质。定义：晶体能够自发地呈现多面体外形的性质。自范性的实质：晶体粒子在

3、微观空间里自范性的实质：晶体粒子在微观空间里呈现周呈现周期性的有序排列期性的有序排列。 自范性的条件之一：自范性的条件之一：晶体生长的速率适当晶体生长的速率适当。天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶3.获得晶体的三条途径获得晶体的三条途径(1)熔融态物质熔融态物质缓慢缓慢凝固凝固(2)气态物质冷却不经气态物质冷却不经液态直接凝固液态直接凝固(凝华凝华)(3)(3)溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出 从熔融态结晶出来的硫晶体凝华得到的碘从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体石英玻璃石英玻璃4 4、晶体与非晶体的本质差异、晶体与非晶体的本质差异 强调：晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里

4、呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。5.5.晶体的特点晶体的特点(1)外形和内部质点排列高度有序外形和内部质点排列高度有序(2)各向异性各向异性(3)熔点固定熔点固定(反应了晶体内部质点排列的有序性反应了晶体内部质点排列的有序性)问题与思考问题与思考外型外型: :晶体具有规则的几何外型晶体具有规则的几何外型（晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）（晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性） 【思考思考】是否可以根据外形准确判断固体是否为晶体？是否可以根据外形准确判断固体是否为晶体？硝酸钾硝酸钾玻璃玻璃6.6.鉴别晶体与非晶体鉴别晶体与非晶体方法一：方法一：测熔点

5、测熔点 ( ( 晶体有固定的熔点晶体有固定的熔点 ) )方法二：方法二：X - X - 射线衍射实验射线衍射实验 ( ( 最可靠的科学方法方法最可靠的科学方法方法 ) )分立的分立的斑点或斑点或明锐的明锐的谱线谱线【学与问学与问P62】（2）根据晶体物理性质的各向异性，举出一些能）根据晶体物理性质的各向异性，举出一些能有效鉴别真假宝石的方法有效鉴别真假宝石的方法实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体它是晶体 可利用宝石的折光率鉴别；可利用宝石的折光率鉴别；可利用可利用X-X-射线衍射仪鉴别。射线衍射仪鉴别。（1）某玻璃的结构示意图如）某玻璃

6、的结构示意图如右图所示，据此判断玻璃是右图所示，据此判断玻璃是否为晶体，并说明原因否为晶体，并说明原因晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列观空间里是否呈现周期性的有序排列 ，构成玻璃的粒，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体 【小结小结】晶体和非晶体的差异晶体和非晶体的差异固体固体外观外观微观结构微观结构自范性自范性各向各向异性异性熔点熔点晶体晶体非晶非晶体体本质本质区别区别具有规具有规则的几则的几何外形何外形有有粒子在三粒子在三维空间周维空间

7、周期性有序期性有序排列排列各向各向异性异性固定固定不具有规不具有规则的几何则的几何外形外形没有没有粒子排列粒子排列相对无序相对无序各向各向同性同性不固不固定定微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列【课堂练习课堂练习】1判断正误具有规则几何外形的固体一定是晶体晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规 则的几何外形具有各向异性的固体一定是晶体晶体、非晶体均具有固定的熔点缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢 变为完美的立方体块体现了晶体的自范性圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性 1.1.晶胞：晶胞：晶体中的最小重复单元。2.2.晶胞的特征：晶胞的特

8、征：通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最小单元（即晶胞）完全重合。3.3.一般来说一般来说, ,晶胞都是晶胞都是平行六面体。平行六面体。 二、晶胞二、晶胞4.4.晶体和晶胞的关系：晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。( (蜂巢和蜂室的蜂巢和蜂室的关系教材关系教材6666页图页图3-7)3-7)(1)“无隙无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。所有晶胞都是平行排列的，取向相同。无隙并置无隙并置平行六面体平行六面体然而蜂室是有形的，然而蜂室是有形的，晶胞是无形的，是人为划晶胞是无形的，是

9、人为划定的。定的。晶体和晶胞的关系：晶体和晶胞的关系：2、三种典型立方晶胞、三种典型立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/43.3.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算1 12 24 43 37 76 68 85 5体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/81 12 21 13 34 4棱边：棱边：1/41 12 2常见晶胞中微粒数的计算常见晶胞中微粒数的计算（2 2）面心立方面心立方：在立方体顶点的微粒为：在立方体顶点的微粒为8 8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2 2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：8 81/8 + 6

10、1/8 + 61/2 = 41/2 = 4（1 1）简单立方简单立方：在立方体顶点的微粒：在立方体顶点的微粒为为8 8个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：8 81/8 = 11/8 = 1(3)(3)体心立方体心立方：在立方体顶点的微粒为：在立方体顶点的微粒为8 8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：8 81/8 + 1 = 21/8 + 1 = 2P64【学与问学与问】 下图依次是金属钠下图依次是金属钠(Na)、金属锌、金属锌(Zn)、碘、碘(I2)、金刚石、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，晶胞的示意图，数

11、一数，它们分别平均含有几个原子它们分别平均含有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石(8 + 6 )3 =128121下图是下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？中有多少个原子？NaCl和和CsCl的晶胞如图所示，试求晶胞中各离子的个数的晶胞如图所示，试求晶胞中各离子的个数钙钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钙钛矿晶胞结构如图所示。观察钙-钛钛矿晶胞结构，求该晶体的化学式矿晶胞结构，求该晶体的化学式CaTiO3非平行六面体晶胞中粒子对晶胞的贡献非平行六面体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定视具体情况而定。 三棱柱：顶点上的算为三棱柱：顶点上的算为1/12

12、,侧棱上的算为侧棱上的算为1/6, 上下棱上的算为上下棱上的算为1/4,面上的算为面上的算为1/2 BA六棱柱：顶点上的算为六棱柱：顶点上的算为1/6,侧棱上的算为侧棱上的算为1/3, 上下棱上的算为上下棱上的算为1/4,面上的算为面上的算为1/2 【例题例题1 1】20012001年报道的硼和镁形成的化合物刷新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体结构单元：镁原子间形成正六是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有棱柱，且棱柱的上下底面还各有1 1个镁原子，个镁原子，6 6

13、个个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为为( )( ) A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2MgBB【例题例题2 2】在碳单质的成员中还有一种混合型晶体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，其键角为合，其键角为120120。分析图中每个六边形含有。分析图中每个六边形含有 个个碳原子，碳原子，占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个，碳原子数

14、目与碳碳个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为化学键数目之比为_。 232 32a cm【例题例题3 3】已知氯化钠的摩已知氯化钠的摩尔质量为尔质量为M g/mol。测知氯。测知氯化钠晶体中相邻的化钠晶体中相邻的Na+与与Cl- -的距离为的距离为a cm，该晶体密度，该晶体密度为为d g/cm3，则阿伏加德罗常，则阿伏加德罗常数的值可表示为数的值可表示为( )A.M/4a3d B.M/2a3dC.M/8a3d D.2M/a3dB思考：思考：1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+ +周围最近距离的周围最近距离的ClCl- -有有 个？个？ 每个每个ClCl- -周围最近距离的周围最近距离的NaNa+ +有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+ +周围最近距离的周围最近距离的NaNa+ +有有 个？个？6612