第三章第一节晶体的常识 课件 高二化学人教版选修3物质结构与性质.pptx

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1、第一节第一节 晶体的常识晶体的常识第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质学习目标1.认识晶体与非晶体的本质差异，知道晶体的特征与性质。认识晶体与非晶体的本质差异，知道晶体的特征与性质。2.了解获得晶体的途径了解获得晶体的途径3.知道晶胞的概念，能够计算晶胞中的粒子个数，能根据晶知道晶胞的概念，能够计算晶胞中的粒子个数，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。胞的结构确定晶体的化学式。4.掌握晶胞的相关计算：晶胞中的粒子个数（均摊法），晶掌握晶胞的相关计算：晶胞中的粒子个数（均摊法），晶胞密度、配位数、空间利用率等。胞密度、配位数、空间利用率等。石膏石膏锑锑蓝铜矿蓝铜矿烟晶烟晶导导硅孔雀石硅孔雀石

2、紫水晶紫水晶磷锰矿磷锰矿金发晶金发晶钙铁榴石钙铁榴石-翠榴石翠榴石明明矾矾 你知道你知道固体有晶体和非晶体之分固体有晶体和非晶体之分吗？能否举例说明？吗？能否举例说明？请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体。请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体。水水晶晶晶体晶体SiO2和非晶体和非晶体SiO2的投影示意图的投影示意图思 1.1.什么是晶体？有哪些类型的晶体？什么是晶体？有哪些类型的晶体？2.2.晶体与非晶体的区别是？本质区别是？如何区分晶晶体与非晶体的区别是？本质区别是？如何区分晶体与非晶体？体与非晶体？3.3.如何获得晶体？如何获得晶体？4.4.晶胞是？与晶体什么关系？晶胞是？与晶体什么关系？

3、5.5.以金刚石为例，以金刚石为例，计算晶胞中的微粒数目。能得出什计算晶胞中的微粒数目。能得出什么结论。么结论。6.6.如图是如图是CsClCsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个晶体的一个晶胞，相邻的两个CsCs的核的核间距为间距为a a cm cm，N NA A为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，CsClCsCl的相对分的相对分子质量用子质量用MM表示，则表示，则CsClCsCl晶体的密度为晶体的密度为 。一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1、固体、固体非晶体非晶体晶体晶体没有规则几何外形的固体，又没有规则几何外形的固体，又称玻璃体称玻璃体 粒子粒子(分子、离子、原子分子、离子、原子)在在微观空间

4、微观空间按一定规律做按一定规律做周期性有序排列周期性有序排列 的固的固体物质称为体物质称为晶体晶体。晶体具有规则几。晶体具有规则几何外形何外形 。2 2、分类、分类晶体离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 3 3、晶体与非晶体性质对比、晶体与非晶体性质对比 自范性自范性微观结构微观结构各向异性各向异性熔沸点熔沸点晶体晶体非晶体非晶体有有 无无 原子在三维空间原子在三维空间里呈周期性有序里呈周期性有序排列排列 原子排列原子排列相对无序相对无序 强度、导强度、导热性、光热性、光学性质等学性质等 无无 有固定有固定熔沸点熔沸点 无固定无固定熔沸点熔沸点 自范性自范性 ：晶体能：晶体能自发自发地呈现

5、多面体外形的性质地呈现多面体外形的性质 自范性前提：晶体生长的速率适当自范性前提：晶体生长的速率适当 本质差异 各向异性：各向异性：不同方向上，性质有差异不同方向上，性质有差异 表表面面涂涂蜡蜡的的玻玻璃璃柱柱面面涂涂蜡蜡的的水水晶晶分分别别用用红红热热的的针针接接触触蜡蜡面面中中央央各向异性各向异性 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.4 4、晶体形成的途径：、晶体形成的途径：5 5、晶体的鉴别、晶体的鉴别 （非晶体是散射效应）（非晶体是散射效应）物理性质差异。如：外形、硬度、熔点、折光率物理性

6、质差异。如：外形、硬度、熔点、折光率 最科学的方法是：对固体进行最科学的方法是：对固体进行X-X-射线衍射实验。射线衍射实验。（现象：晶体可看到分立的斑点或明锐的谱线）（现象：晶体可看到分立的斑点或明锐的谱线）晶体的特点晶体的特点自范性自范性（自发（自发呈现多面体外形、内部粒子（质点）呈现多面体外形、内部粒子（质点）排排 列的高度有序性、周期性，非晶体没有列的高度有序性、周期性，非晶体没有）有固定的熔点（有固定的熔点（非晶体没有固定的熔点非晶体没有固定的熔点）各向异性各向异性(强度、硬度、导热性、导电性、强度、硬度、导热性、导电性、光学性质等光学性质等）（）（物理性质物理性质）（）（非晶体不具

7、有各向异非晶体不具有各向异性性）对对 X-射线产生衍射实验现象射线产生衍射实验现象。（非晶体是散非晶体是散射效应射效应）1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体C课堂练习课堂练习二二晶胞晶胞1.描述描述晶体结构晶体结构的的基本单元基本单元叫做晶胞。叫做晶胞。蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜铜晶体晶体铜铜晶胞晶胞晶体与晶胞晶体与晶胞的关系可用的关系可用蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室的关系比喻的关系比喻。同一个晶体所有晶胞的形状、内部原子种类、个数、几何排列是完全相同的。晶胞是无形的，是人为划定的晶胞是

8、无形的，是人为划定的2 2、晶胞特征、晶胞特征 一般是一般是平行六面体平行六面体 晶体由晶胞晶体由晶胞“无隙并置无隙并置”而成而成 平行六平行六面体面体无无隙隙并并置置常见的晶胞有几种类型：常见的晶胞有几种类型：长方体长方体(正方体正方体)晶胞和非长晶胞和非长方体方体(非正方体非正方体)晶胞。晶胞。平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置3.3.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算均摊法原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额是得的份额是1/n1/n。（1）长方体（

9、立方体即平行六面体）长方体（立方体即平行六面体）N=N顶角顶角1/8+N棱上棱上1/4+N面上面上1/2+N体内体内（2）非长方体（非立方体）：）非长方体（非立方体）：视具体情况分析视具体情况分析。顶点：顶点：棱边：棱边：面心：面心：体心：体心：钠、锌晶胞都是：钠、锌晶胞都是：81/8+1=281/8+1=2；碘：（碘：（81/8+61/281/8+61/2）2=82=8；金刚石：金刚石：81/8+61/2+4=881/8+61/2+4=8。解析练一练练一练练习练习2 2、20012001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属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

10、的是该化合物的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：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有底面还各有1 1个镁原子，个镁原子，6 6个硼原子位于棱柱内。则该化个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为合物的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2Mg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解析解析B练习练习3.3.某晶体的一部分如图所示某晶体的一部分如图所示(底面为等边三角底面为等边三角形形)，这种晶体中，这

11、种晶体中A A、B B、C C三种微粒数之比是三种微粒数之比是()A A394 B394 B142142C C294 D294 D3843844、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：A.6，6 B.2，4 C.2，3 D.3，2 D4.4.晶胞密度的求算晶胞密度的求算例：如图是例：如图是CsClCsCl晶体的一个晶胞，相邻的两晶体的一个晶胞，相邻的两个个CsCs的核间距为的核间距为a a cm cm，N NA A为阿伏加德罗常为阿伏加德罗常数，数，CsClCsCl的相对分子质量用的相对分子质量用MM表示，则表示，则CsClCsCl晶晶

12、体的密度为体的密度为 。2、Cu单质的晶体的晶胞结构如下图。若单质的晶体的晶胞结构如下图。若Cu原子的半径原子的半径是是r cm，则，则Cu单质的密度的计算公式是单质的密度的计算公式是 （用（用NA表示阿伏伽德罗常数）表示阿伏伽德罗常数）微粒间距离的计算！微粒间距离的计算！练习练习D练习练习D5.5.晶胞中微粒晶胞中微粒“配位数配位数”的求算的求算方法一：从晶体的空间结构（三维坐标）中直接寻找方法一：从晶体的空间结构（三维坐标）中直接寻找 等距最近的微粒。等距最近的微粒。方法二：先从一个晶胞中寻找符合要求且独数于方法二：先从一个晶胞中寻找符合要求且独数于A粒子粒子的的B微粒，然后将其扩展到空间

13、结构（即三维坐标）中微粒，然后将其扩展到空间结构（即三维坐标）中计算出总数。计算出总数。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常见的立方晶胞三种常见的立方晶胞简单立方堆积简单立方堆积 简单立方堆积的配位数：简单立方堆积的配位数：6 体心立方晶胞配位数体心立方晶胞配位数8 8面心结构的配位数：面心结构的配位数：12练习：在该化合物晶体中，与某个钛原子距离最近练习：在该化合物晶体中，与某个钛原子距离最近且相等的其他钛原子共有且相等的其他钛原子共有_个。个。6简单立方堆积简单立方堆积 唯一金属唯一金属钋钋 每个晶胞含每个晶胞含 个个原子原子简单立方堆积的配位数简单立方堆积的配位数 =6

14、 球半径为球半径为r 正方体边长为正方体边长为a =2r 空间利用率空间利用率=r=a/2晶胞含有原子的体积晶胞含有原子的体积晶胞体积晶胞体积100%16.6.晶胞的空间利用率晶胞的空间利用率体心立方堆积体心立方堆积（钾型）（钾型）K、Na、Fe 每个晶胞含每个晶胞含 个原子个原子体心立方堆积的配位数体心立方堆积的配位数 =8 2六方最密堆积六方最密堆积（镁型）（镁型）Mg、Zn、Ti 每个晶胞含每个晶胞含 个原子个原子六方最密堆积的配位数六方最密堆积的配位数 =12 2面心面心立方最密堆积的空间占有率立方最密堆积的空间占有率 =74%干冰的晶体结构图(一)返回金刚石的多面体外形、晶体结构和晶

15、胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图石墨的晶体结构图返回如如图图是是CsCl晶晶体体的的晶晶胞胞（晶晶体体中中最最小小的的重重复复单单元元）已已知知晶晶体体中中2个个最最近近的的Cs+核核间间距距离离为为acm，氯氯化化铯铯的相对分子质量为的相对分子质量为M，NA为阿佛加德为阿佛加德罗常数，则罗常数，则CsCl晶体的密度为晶体的密度为（单位：克（单位：克/cm3）A、8M/a3NA B、a3M/8NAC、M/a3NA D、a3M/NA本节小结：本节小结：一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体 1、晶体与非晶体的、晶体与非晶体的本质区别本质区别在于在于有无自范性有无自范性2、特点和性质：、

16、特点和性质：（1）晶体有晶体有 自范性自范性 （2）晶体有）晶体有 各向异性各向异性 （3）晶体有）晶体有 固定的熔点固定的熔点 （4）晶体）晶体 能使能使X-射线产生衍射射线产生衍射 4、晶体定义：、晶体定义：粒子（分子、离子、原子）在微观空间粒子（分子、离子、原子）在微观空间按一定规律做周期性有序排列按一定规律做周期性有序排列 的固体物质称为晶体。的固体物质称为晶体。5、晶体和非晶体的鉴别：、晶体和非晶体的鉴别：X-射线射线 衍射实验衍射实验3、晶体形成的途径：、晶体形成的途径：平行六面平行六面体晶胞体晶胞内部：内部：1面上：面上：1/2棱上：棱上：1/4顶点：顶点：1/8二二晶胞晶胞1、概念：描述、概念：描述晶体结构晶体结构的的基本单元基本单元 叫做晶胞叫做晶胞2、晶胞中晶胞中粒粒子个数的计算子个数的计算（分摊法或均摊法）（分摊法或均摊法）小结小结:晶胞对质点（粒子）的占有率晶胞对质点（粒子）的占有率