2022年2022年晶体结构与性质知识总结 .pdf

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1、3-1、晶体得常识一、晶体与非晶体1、概述自然界中绝大多数物质就是固体，固体分为与两大类。2、对比固体类别晶体非晶体（又称玻璃体）定义有规则几何外形得固体有规则几何外形得固体本质差别就是否有自范性？自范性能自发地呈现多面体外形自范性不能自发地呈现多面体外形微观结构原子在维空间里呈性序排列原子排列相对序性质差别就是否存在固定熔点？固定熔点固定熔点就是否存在各向异性？各向异性各向异性制取方法（1）凝固液态物质变为固态；（2）凝华气态物质不经液态直接变为固态；（3）结晶溶质从溶液中析出。*鉴别方法间接方法考察固体得某些性质如有无熔点；科学方法X-射线衍射实验最可靠得区别方法物质例举玻璃*自范性晶体能

2、自发地呈现多面体外形得性质。本质上，晶体得自范性就是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列得宏观表象。*晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼瞧不到规则得晶体外形，但在显微镜下仍可瞧到。*晶体呈现自范性得条件之一就是晶体生长得速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形得块状物。*各向异性晶体得许多物理性质如强度、热导性与光导性等存在各向异性即在各个方向上得性质就是不同得二、晶胞1、定义描述晶体结构得基本单元。2、特征（1）习惯采用得晶胞都就是体，同种晶体所有得晶胞大小形状及内部得原子种类、个数与几何排列完全相同。（2）整个晶体可以瞧作就是数量巨大得晶胞“无隙并置”而成。所谓

3、“无隙”就是指相邻晶胞之间没有任何间隙；所谓“并置”就是指所有晶胞都就是平行排列得，取向相同。3、确定晶胞所含粒子数与晶体得化学式均摊法分析晶胞与粒子数值得关系（1）处于内部得粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。（2）处于面上得粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。（3）处于 90 度棱上得粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。（4）处于 90 度顶点得粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点得粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于120度垂面顶点得粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。4、例举三、分类名师资料总结-精品资料欢迎下载-名

4、师精心整理-第 1 页，共 6 页 -晶体根据组成粒子与粒子之间得作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体与离子晶体四种类型。3-2、分子晶体与原子晶体一、分子晶体1、定义只含分子得晶体。2、组成粒子。3、存在作用组成粒子间得作用为（），多原子分子内部原子间得作用为。*分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。*分子间作用力于化学键。4、物理性质（1）熔沸点与硬度融化与变形只需要克服，所以熔沸点、硬度，部分分子晶体还可以升华。熔融一定破坏分子间得与可能存在得键，绝不会破坏分子内部得。同为分子晶体得不同物质，一般来说尤其对于结构组成相似得分子，相对分子质量越大，熔沸点越；相对分子质量相差不大得分子

5、，极性越大熔沸点越；含氢键得熔沸点会特殊得些。例如：（2）溶解性遵循同性互溶原理（或说相似相溶原理）：即极性分子易溶于性溶剂（多为），如卤化氢（HX）、低级醇与低级羧酸易溶于极性溶剂水；非极性分子易溶于非极性（有机）溶剂，如硫、磷与卤素单质（X2）不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。同含氢键得溶解性会更，如乙醇、氨气与水。5、类别范畴（1）除 C、Si、B 外得非金属单质，如卤素、氧气与臭氧、硫（S8）、白磷（P4）、足球烯（C60）、稀有气体等。（2）除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN 等外得非金属互化物，包括非金属氢化物与氧化物，如氨（NH3）、冰（H2O）、干冰（C

6、O2）、三氧化硫（SO3）等。（3）所有得酸分子（纯酸而非溶液）。（4）大多有机物。（5）除汞外常温下为液态与气态得物质。（6）能升华得物质。如干冰、碘、等。6、结构例析如果分子间作用力只有范德华力，其分子占晶胞六面体得个顶角与个面心，若以一个分子为中心，其周围通常有个紧邻分子，这一特征称为分子密堆积，如 O2、C60、CO2、I2 等。（1）干冰固态得，色透明晶体，外形像冰，分子间作用力只有，熔点较，常压能升华，常作制冷剂或人工降雨。二氧化碳分子占据立方体晶胞得个面心与个顶角，与每个二氧化碳分子距离最近且相等得二氧化碳分子有个，若正方体棱长为a，则这两个相邻得CO2 得距离为。（2）冰固态得

7、，色透明晶体，水分子间作用力除外，还有，氢键虽远小于共价键，但明显大于范德华力，所以冰得硬度较，熔点相对较。每个水分子与周围距离最近且相等得水分子有个，这几个水分子形成一个得空间构型，晶体中水分子与氢键得个数之比为。这一排列使冰中水分子得空间利用率不高，留有相当大得空隙，所以冰得密度于液体水（4C 得水密度最大，通常认为就是1）。（3）天然气水合物可燃冰海底储存得潜在能源，甲烷分子处于水分子形成笼子里，形式多样。二、原子晶体1、定义相邻间以键结合而成空间网状得晶体。整块晶体就是一个三维得共价键网状结构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -得“大分子”，又称共价

8、晶体。2、组成粒子。3、存在作用。4、物理性质（1）熔沸点与硬度熔点、硬度，就是原子晶体得特征。具体综合考虑构型与键能。同为原子晶体得物质，空间构型相似时，共价键键长越短，键能就越，熔沸点就越。（2）溶解性溶于极性溶剂，溶于非极性（有机）溶剂。5、类别范畴（1）Si、B、Ge与 C（金刚石）等非金属单质。（2）SiO2、SiC、Si3N4、BN 等。6、结构例析（1）金刚石色晶体，天然硬度最，于导电与导热，溶于水与有机溶解。能燃烧生成。属于晶体，这种晶体得特点就是；金刚石中与某个C 原子紧邻即距离最近且相等C 原子有（杂化），它们形成原子得构型，键角；由共价键构成最小环上有个C 原子（平均每个

9、最小环上有1/2 个碳原子与1 个碳碳单键），晶体中 C 原子个数与 C-C 键数之比为。金刚石晶胞可以瞧为8 个小立方体形成得大立方体，碳原子占大立方体得个顶角、个面心（或说占大立方体得个一个中心、个棱心）以及其中间隔得个小立方体得中心（或说碳原子占每个小立方体间隔得个顶角与中心），平均每个晶胞含有个碳原子。晶体硅（单晶硅）、碳化硅（金刚砂）结构与性质均与之相似。（2）二氧化硅色晶体，硬度、熔 点，于导电与导热，溶于水与有机溶 剂。只 与酸 与 强 碱 反应。用于制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片与光导纤维等。相当于在晶体硅得每个硅硅键之间个插入了一个氧原子，每个 Si 与个

10、O 原子形成个共价键，这几个氧原子形成得空间构型为，每个 O 与个 Si 原子形成共价键。在二氧化硅晶体中Si 与O 原子个数比为，平均每 mol SiO2 晶体中含有Si-O 键最接近 _mol。*石墨 色非金属单质，溶于水，质地软，熔点，可做铅笔芯与固体润滑剂，电与热得体，能做高温下得电极。属于晶体，就是状结构：层内碳原子间以相结合，C 原子呈杂化，即每一个碳原子与紧邻得个碳原子形成个共价键（碳原子数与碳碳单键数之比为），这几个碳原子形成得空间构型为；层间存在得作用力为。石墨中最小得碳环为元环，每个C 原子被个六边形共用，平均每个环占有个碳原子，即碳原子数与碳环数之比为。3-3、金属晶体名

11、师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -一、金属键1、定义2、特征描述金属键最简单得理论就是“电子气理论”3、强弱 F=K Q1Q2/r2 金属晶体导电性、导热性、延展性等共性以及熔沸点与硬度差异性解释。二、金属晶体得原子堆积模型1、二维空间放置（1）非密置层纵横成行，配位数为；（2）密置层成行交错，配位数为。2、三维堆积I、非密置层在三维空间得两种堆积方式：（1）简单立方堆积三维成行堆积，晶胞为个原子形成得立方体，平均每个晶胞含有个原子。配位数为，它们形成一个空间构型，空间利用率太低，为52%，只有金属钋（Po）采取这种堆积方式。（2）体心立方堆积晶胞为个原子形

12、成得立方体（八顶角一中心），平均每个晶胞含有个原子。配位数为，它们形成一个空间构型，空间利用率稍高，为 68%，许多金属如IA 族金属 Na、K、Fe 等采取这种堆积方式。II、密置层在三维空间按体心立方堆积得两种堆积方式（3）六方最密堆积按ABABABAB 得方式堆积，Mg、Zn、Ti 等；（4）面心立方堆积按ABCABCABC 得方式堆积，Cu、Ag、Au 等。均为金属晶体得最密堆积，配位数均为，空间利用率均为74%。3-4、离子晶体一、离子晶体1、定义由与通过键结合而成得晶体。2、构成粒子。3、存在作用构成粒子间一定存在，构成粒子内可能存在。4、物理性质（1）熔沸点较，硬而脆；综合考虑离

13、子晶格与键能，融化一定破坏键，不会破坏其中可能得存在得键。F=K Q1Q2/r2，即空间构型相似得离子晶体，离子电荷越、成键离子半径与越，熔沸点越高。（2）大多溶于水，一定破坏键，可能破坏可能存在得部分或全部得键。（3）固体导电，液态导电，水溶液导电。一定为离子化合物，一定为电解质。5、类别范畴离子化合物（1）IA、IIA 族等得活泼金属与VIA、VIIA 族等得活泼非金属形成得化合物；（2）强碱与大多数盐；（3）熔融能导电得化合物。6、结构例析离子晶体中得配位数（缩写为C、N、）就是指一个离子周围最邻近得异性离子得数目。NaCl 与 CsCl得阴阳离子之比均为1：1，同属 AB 型离子晶体，

14、但配位数不同。晶体中正负离子得半径比就是决定离子晶体得重要因素，简称几何因素；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -正负离子得电荷比也就是决定离子晶体结构得重要因素，简称电荷因素；离子得纯粹程度就是决定离子晶体结构得又一因素，简称键性因素。（1）氯化钠阴、阳离子得配位数为，即每个Na+紧邻个 Cl，这些 Cl构成得几何图形就是；每个 Na+与个 Na+等距离相邻。晶胞为八个小立方体并集形成得一个大得立方体，若钠离子占其个顶角与个面心得话，氯离子则占其个中心与个棱心，分别平均每个氯化钠晶胞含有个Na+与个 Cl。若晶胞棱长为a，则相邻同性离子得核间距离为，相邻异

15、性离子得核间距离为。（2）氯化钾每个 Cl(或 Cs+)周围与之最接近且距离相等得 Cs+(或 Cl)共有个，这几个 Cs+(或Cl)在空间构成得几何构型为；在每个Cs+周 围 距 离 相 等 且 最 近 得Cs+共 有个，这几个Cs+(或 Cl)在空间构成得几何构型为；氯化铯晶胞为一个体心立方体即若铯离子占其个中心得话，氯离子则占其个顶角，平均一个氯化铯晶胞含有个 Cs+与个 Cl。若晶胞棱长为a，则相邻同性离子得核间距离为，相邻异性离子得核间距离为。（3）氟化钙钙 离 子 得配位数为，形 成 得 空 间 构型为，氟 离 子 得 配 位数为，形成得 空 间 构 型为，即 钙 离 子 与 氟离

16、子得个数比为；其晶胞立方体中：钙离子占其个顶角与个面心，氟离子占其八分小立方体得个中心（或说正套小立方体得个顶角）；平均一个氟化钙晶胞含有个钙离子与个氟离子。若晶胞棱长为a，则钙离子与钙离子得最近距离为，氟离子与氟离子得最近距离为，钙离子与氟离子得最近距离为。二、晶格能1、定义态离子形成摩尔离子晶体所得能量。2、意义就是最能反映离子晶体稳定性得数据。*晶体类型列表分析晶体类型原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体1、定义2、构成粒子3、存在作用粒子间粒子内4、融化或变形时所破坏得作用5、熔沸点6、硬度名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -7、溶解性水有机溶剂8、溶于

17、水时所克服得作用9、导电性固态液态水液10、导热性10、范畴例举*物质熔沸点高低得比较（1）一般说来，原子晶体 离子晶体 金属晶体 分子晶体（2）如果同为原子晶体比较共价键强弱：共价键成键原子半径之与越小，键长越，键能越，熔沸点就越。共用电子对越，电子云重叠越多 （3）如果同为离子晶体比较离子键强弱：离子电荷数越、成键离子核间距离即阴阳离子半径之与越，熔沸点就越。（4）如果同为金属晶体比较金属键强弱：金属阳离子电荷数越、离子半径越，熔沸点就越。（5）如果同为分子晶体比较分子间作用力大小：组成与结构相似得分子晶体，相对分子质量越，分子间力就越，熔沸点越；式量相近时，分子极性越，熔沸点越；分子中存

18、在氢键得比不存在氢键得熔沸点()（6）相同条件下得物质固体 液体 气体巩固思考：1、氮化硅C3N4晶体很可能具有比金刚石更大得硬度，原子间均以单键结合，就是一种新型耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，下列关于C3N4 晶体得说法正确得就是()A、就是分子晶体B、粒子间通过离子键结合C、该晶体易溶解于水D、每个 C 原子与 4 个 N 原子连接，每个N 原子与 3 个 C 原子连接2、下列各组物质得晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同得就是()A、SO2与 SiO2B、CO2与 H2O C、NaCl 与 HCl D、CCl4与 KCl 3、关于晶体得下列说法正确得就是()A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C、原子晶体得熔点一定比金属晶体得高D、分子晶体得熔点一定比金属晶体得低4、下列各物质中，按熔点由高到低得顺序排列得就是（）AH2O H2Te H2Se H2S BKClNaClLiClHCl CRbKNa Li D石墨金刚石SiO2钠名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -