晶体结构与性质 (2).ppt

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1、晶体结构与性质现在学习的是第1页，共70页通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。晶体中的微粒按一定的规则排列。构成晶体微粒之间的结合力。结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。晶体的概念什么叫晶体?决定晶体物理性质的因素是什么?现在学习的是第2页，共70页通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。晶体中的微粒按一定的规则排列。构成晶体微粒之间的结合力。结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。晶体的概念什么叫晶体?决定晶体物理性质的因素是什么?现在学习的是第3页，共70页三种典型立方晶体结构简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方现在学习的是第4页，共70页三

2、种晶体的熔点金刚石金刚石食食盐盐干干冰冰现在学习的是第5页，共70页晶体的硬度金刚石金刚石食食盐盐石石墨墨现在学习的是第6页，共70页构成晶体的基本微粒和作用力阴阳离子分子原子金属阳离子与自由电子阴阳离子间以离子键结合，形成离子晶体。分子间以分子间作用力（又称范德瓦耳斯力）结合，形成分子晶体。原子间以共价键结合，形成原子晶体。金属离子与自电电子以金属键结合,形成金属晶体.现在学习的是第7页，共70页一、离子晶体什么叫离子晶体？离子晶体的特点？哪些物质属于离子晶体？离子晶体中的化学键离子间通过离子键结合而成的晶体。无单个分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。水溶液或

3、者熔融状态下均导电。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。离子晶体中一定有离子键可能有共价键。通常是阴阳离子的半径越小、离子的通常是阴阳离子的半径越小、离子的电荷数越高，离子键的作用越强，离电荷数越高，离子键的作用越强，离子晶体的熔沸点越高子晶体的熔沸点越高现在学习的是第8页，共70页二、分子晶体1、分子间作用力（范德瓦耳斯力）分子间存在作用力的事实：由分子构成的物质，在一定条件下能发生三态变化，说明分子间存在作用力。影响分子间作用力的因素：分子的极性相对分子质量的大小。分子间作用力与化学键的区别：化学键存在于原子之间（即分子之内），而分子间作用力显然是在“分子之间”。强度：化学键的键能为12080

4、0kJ/mol，而分子间作用力只有几到几十kJ/mol。组成相似的分子，极性分子的组成相似的分子，极性分子的熔、沸点大于非极性分子熔、沸点大于非极性分子一般来说，对于组成和结构相似一般来说，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力随着相对的物质，分子间作用力随着相对分子质量增加而增大，物质的熔分子质量增加而增大，物质的熔点、沸点也升高。点、沸点也升高。现在学习的是第9页，共70页现在学习的是第10页，共70页现在学习的是第11页，共70页（1 1）对于）对于HFHF、H H2 20 0、NHNH3 3熔、沸点反常，熔、沸点反常，原因在于三者都是极性分子原因在于三者都是极性分子(极性很强极性很强)

5、分分子间作用力很大，超出了一般的分子间作子间作用力很大，超出了一般的分子间作用力的范围用力的范围(实属氢键实属氢键)。是介于分子间作。是介于分子间作用力和化学键之间的一种特殊的分子间作用力和化学键之间的一种特殊的分子间作用力，因此，它们的熔、沸点反常。用力，因此，它们的熔、沸点反常。2 2、氢键：氢键：（2 2）表示方法：）表示方法：H HX XH H X X （3 3）水中氢键的意义：）水中氢键的意义：现在学习的是第12页，共70页什么叫分子晶体？什么叫分子晶体？分子晶体的特点？分子晶体的特点？哪些物质可以形成分子晶体？哪些物质可以形成分子晶体？分子晶体中的化学键分子晶体中的化学键分子间通过

6、分子间作用力结合成的晶体。有单个分子存在；化学式就是分子式。“相似相溶”熔沸点较低，硬度较小，易升华。固体或熔化时不导电，某些溶于水可导电卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物等。有的分子晶体中无化学键（如：Ar等），其它一般含共价键3、分子晶体现在学习的是第13页，共70页 构成分子晶体的粒子是分子，分子间以分子间作构成分子晶体的粒子是分子，分子间以分子间作用力而结合，而分子之间作用力是一种比较弱的作用，用力而结合，而分子之间作用力是一种比较弱的作用，比化学键弱的多。因此造成分子晶体的硬度小，熔、比化学键弱的多。因此造成分子晶体的硬度小，熔、沸点低沸点低(

7、与离子晶体相比较与离子晶体相比较)。分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的都是分子，不存在可以导电的粒子都是分子，不存在可以导电的粒子(阴、阳离子或阴、阳离子或电子电子)，故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，可判断晶体为分子晶体。，可判断晶体为分子晶体。分子晶体结构对性质的影响：分子晶体结构对性质的影响：现在学习的是第14页，共70页小练习：小练习：1 1、共价键、离子键和范德、共价键、离子键和范德瓦耳斯力瓦耳斯力是构成物是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含

8、有上述一种作用的是只含有上述一种作用的是 ()A.A.干冰干冰 B.B.氯化钠氯化钠 C.C.氢氧化钠氢氧化钠 D.D.碘碘 B2 2、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键作用强弱有关的变化规律是关系时，与键作用强弱有关的变化规律是()A.HFA.HF、HCIHCI、HBrHBr、HIHI常温下均为气体常温下均为气体 B.NaFB.NaF、NaClNaCl、NaBrNaBr、NaINaI的熔点依次减低的熔点依次减低 C.FC.F2 2、C1C12 2、BrBr2 2、I I2 2的熔、沸点逐渐升高的熔、沸点逐渐升高 D.HD

9、.H2 2S S的熔沸点小于的熔沸点小于H H2 2O O的熔、沸点的熔、沸点 A现在学习的是第15页，共70页三、原子晶体什么叫原子晶体？原子晶体的特点？哪些物质属于原子晶体？原子晶体的化学键原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅原子晶体中化学键为共价键现在学习的是第16页，共70页1、定义：、定义：2、金属晶体的特点、金属晶体的特点（1）有确定的形状）有确定的形状（2）构成微粒：金属离子、自由电子。）构成微粒：金属离子、自由电子。（4）无单个分子存在）无单个分子存在。（3）微粒间的作用力：金属键）微粒间的作用力

10、：金属键四、金属晶体四、金属晶体金属离子与自由电子之间通过金属键形成晶体。金属离子与自由电子之间通过金属键形成晶体。当金属晶体熔融或参加化学反应时金属键被破坏当金属晶体熔融或参加化学反应时金属键被破坏金属晶体的结构与其性质有哪些内在联系呢金属晶体的结构与其性质有哪些内在联系呢?现在学习的是第17页，共70页（1）金属晶体结构与金属导电性的关系）金属晶体结构与金属导电性的关系（2）金属晶体结构与金属的导热性的关系）金属晶体结构与金属的导热性的关系金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞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

11、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同的温度。到相同的温度。在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。（3）金属晶体结构与金属的延展性的关系）金属晶体结构与金属的延展性的关系金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互

12、作向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系现在学习的是第18页，共70页晶体类型 离子晶体 分子晶体原子晶体 金属晶体微粒间作用晶体内的构成微粒熔沸点硬度导热性导电性溶解性实例离子键共价键金属键分子间作用力阴、阳离子原子金属离子及自由电子分子高很高较高低较硬而脆高硬度较硬软热的不良导体热的不良导体热的良导体热的不良导体固态时不导电，熔融或溶与水后可导电非导体，某些溶于水后可导电良导体非导体易溶于极性溶剂，如水等不溶于一般溶剂不溶于一般溶剂相似相溶活泼金

13、属阳离子+活泼非金属阴离子形成活泼金属阳离子+复杂阴离子复杂阳离子+活泼金属阴离子复杂阳离子+复杂阴离子金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅各种金属及一些合金大多数非金属单质及其氢化物、惰性气体及常温下为气态的物质现在学习的是第19页，共70页（1）从概念判断）从概念判断由金属元素组成，通过自由电子和金属阳离子间强烈相互作用而形成的晶体为金属晶体；构成晶体微粒为分子，微粒间通过分子间作用力而形成的晶体为分子晶体；共价化合物一般为分子晶体，但SiO2、SiC等为原子晶体；离子化合物一定为离子晶体。（2）由晶体的物理性质判断）由晶体的物理性质判断根据导电性判断根据导电性判断熔化或固态时都不导电的一般是

14、原子晶体或分子晶体；熔化或固态都能导电的一般为金属晶体；固态时不导电，熔化或溶于水时能导电的一般为离子晶体；熔化、固态都不能导电，但溶于水后大多导电的晶体一般是分子晶体。石墨称为过渡型或混合型晶体能导电。根据机械性能判断根据机械性能判断具有高硬度的为原子晶体，较硬且脆的为离子晶体，硬度较差但较脆的为分子晶体，有延展性的为金属晶体。根据熔、沸点判断根据熔、沸点判断离子晶体与原子晶体熔、沸点高于分子晶体。金属晶体熔沸点有的高，有的低。四种基本晶体类型的判断方法：四种基本晶体类型的判断方法：现在学习的是第20页，共70页根据下列性质判断属于原子晶体的物质是A.熔点为2700，导电性好，延展性强B.无

15、色晶体，熔点为3550，不导电，质硬，难溶于水及有机溶剂C.无色晶体，溶于水，质硬而脆，熔点为800，熔化时能导电D.熔点为56，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电B现在学习的是第21页，共70页1、一般：、一般：原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体2、各自比较：、各自比较：离子晶体：离子半径小（或阴、阳离子半径之和越小的）离子晶体：离子半径小（或阴、阳离子半径之和越小的），离子所带电荷数越多，键能越强，熔、沸点就越高。，离子所带电荷数越多，键能越强，熔、沸点就越高。分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子

16、间作用力就大，熔沸点高；分子极性大，熔沸点的分子间作用力就大，熔沸点高；分子极性大，熔沸点高；但分子间有氢键存在的物质熔沸点偏高。高；但分子间有氢键存在的物质熔沸点偏高。原子晶体：成键原子半径小，键能大，熔沸点就高。原子晶体：成键原子半径小，键能大，熔沸点就高。金属晶体：金属离子半径越小，电荷数越多，其熔沸点金属晶体：金属离子半径越小，电荷数越多，其熔沸点越高。越高。四种基本晶体熔、沸点对比规律四种基本晶体熔、沸点对比规律现在学习的是第22页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaClCsCl金刚石SiO2干冰CO2石墨现在学习的是

17、第23页，共70页NaCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：Na+Cl-现在学习的是第24页，共70页NaCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：Na+Cl-现在学习的是第25页，共70页NaClNaCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图下一页Cl-Na+现在学习的是第26页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaCl离子晶体面心立方体每个Cl周围与它最近等距的Na+有6个；每个Cl周围与它最近等距Cl的有12个CsCl金刚石SiO2干冰CO2石墨现在学习的是第27页，共70页CsCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：现在学习的是第28页，共

18、70页CsCl晶体结构示意图现在学习的是第29页，共70页CsCl晶体结构示意图现在学习的是第30页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaCl离子晶体面心立方体每个Cl周围与它最近等距的Na+有6个；每个Cl周围与它最近等距Cl的有12个CsCl离子晶体体心立方体每个CS+周围与它最近等距的Cl有8个；每个CS+周围与它最近等距的CS+有6个金刚石SiO2干冰CO2石墨现在学习的是第31页，共70页金刚石晶体结构示意图C原子正四面体结构单元现在学习的是第32页，共70页金刚石晶体结构示意图C原子正四面体结构单元现在学习的是第33页

19、，共70页硅晶体结构示意图Si原子正四面体结构单元现在学习的是第34页，共70页二氧化硅晶体结构示意图Si原子结构单元O原子现在学习的是第35页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaCl离子晶体面心立方体每个Cl周围与它最近等距的Na+有6个；每个Cl周围与它最近等距Cl的有12个CsCl离子晶体体心立方体每个CS+周围与它最近等距的Cl有8个；每个CS+周围与它最近等距的CS+有6个金刚石原子晶体正四面体最小环上有6个C原子SiO2原子晶体硅氧四面体最小环上有个12原子干冰CO2石墨现在学习的是第36页，共70页干冰晶体结构分析

20、图CO2 分子中心现在学习的是第37页，共70页干冰晶体结构分析图CO2 分子中心现在学习的是第38页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaCl离子晶体面心立方体每个Cl周围与它最近等距的Na+有6个；每个Cl周围与它最近等距Cl的有12个CsCl离子晶体体心立方体每个CS+周围与它最近等距的Cl有8个；每个CS+周围与它最近等距的CS+有6个金刚石原子晶体正四面体最小环上有6个C原子SiO2原子晶体硅氧四面体最小环上有个12原子干冰CO2分子晶体面心立方体等距相邻有12个CO2分子石墨现在学习的是第39页，共70页石墨晶体结构示

21、意图：石墨晶体结构示意图：现在学习的是第40页，共70页常见晶体的形状和微粒的排列常见晶体的形状和微粒的排列物质晶体类型重复单位几何形状微粒排列NaCl离子晶体面心立方体每个Cl周围与它最近等距的Na+有6个；每个Na+周围与它最近等距的Cl有12个CsCl离子晶体体心立方体每个CS+周围与它最近等距的Cl有8个；每个Cl周围与它最近等距的CS+有6个金刚石原子晶体正四面体最小环上有6个C原子SiO2原子晶体硅氧四面体最小环上有12个原子干冰CO2分子晶体面心立方体等距相邻有12个CO2分子石墨混合型晶体或过渡型晶体正六边形层内：每个C原子以共价键连接3个C原子层间：分子间作用力现在学习的是第

22、41页，共70页晶体结构的分析和计算现在学习的是第42页，共70页 晶体之所以具有规则的几何外形，是晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内部的质点作规则的排列，实际上是因其内部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。我们把晶体中重复出现的最基本的晶体中重复出现的最基本的结构单元叫结构单元叫晶体的基本单位晶体的基本单位 晶胞对组成晶胞的各质点（晶格点）的占有率如何呢（以立方体形晶胞为例）？晶胞晶胞现在学习的是第43页，共70页属于8个小立方体现在学习的是第44页，共70页顶点：顶点：1/8现在学习的是第45页，共70页体心：体心：1

23、现在学习的是第46页，共70页面心：面心：1/2现在学习的是第47页，共70页棱边：棱边：1/4现在学习的是第48页，共70页立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8一、晶胞对组成晶胞的各质点的占有一、晶胞对组成晶胞的各质点的占有率率现在学习的是第49页，共70页 1、当题给信息为晶体中最小重复单元晶胞（或平面结构）中的微粒排列方式时，要运用空间想象力，将晶胞在三维空间内重复延伸，得到一个较完整的晶体结构，形成求解思路。二、有关晶体的计算二、有关晶体的计算现在学习的是第50页，共70页例：例：在干冰晶体中，平均每个晶胞（如图）占有CO2分子的个数为_

24、，每个CO2分子周围有_个与之紧邻且等距的CO2分子.412现在学习的是第51页，共70页AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（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现在学习的是第52页，共70页练习练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2B现在学习的是第53页，共70页AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：

25、（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB现在学习的是第54页，共70页B化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3现在学习的是第55页，共70页小结：立方体晶胞中各位置上原子总数的计算方法分别是：顶角上的原子总数=1/8顶角原子数棱上的原子总数面心上的原子总数=1/4棱上原子数=1/2面心原子数体心上的原子总数=1体心原子数现在学习的是第56页，共70页 2、当题给信息为晶体中微粒的排列方式时，可在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元晶胞为研究对象，运

26、用点、线、面的量进行解答。现在学习的是第57页，共70页右右图图是是石石英英晶晶体体平平面面示示意意图图（它它实实际际上上是是立立体体的的网网状状结结构构）,其其中中硅硅、氧氧原原子子数数之之比为比为_.1:2现在学习的是第58页，共70页石墨晶体的层状结构，层内为石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有）图中平均每个正六边形占有C原子数为原子数为_个、占有的碳碳键个、占有的碳碳键数为数为_个。个。（2）层内）层内7个六元环完全占有的个六元环完全占有的C原子数为原子数为_个，碳原子数目与个，碳原

27、子数目与碳碳化学键数目之比为碳碳化学键数目之比为_.14142:32:32 23 3现在学习的是第59页，共70页已知晶体硼的基本结构已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示：其中有十面体，如图所示：其中有二十个等边三角形的面和一二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点为定数目的顶点，每个顶点为一个硼原子，试通过观察分一个硼原子，试通过观察分析右图回答：此基本结构单析右图回答：此基本结构单元是由元是由_个硼原子构成，个硼原子构成，有有_个个B-B化学键，相邻化学键，相邻B-B键的键角为键的键角为_.123030600现在学习的是第60页，共70

28、页在离子晶体中，阴、阳离子在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，如图按一定规律在空间排列，如图是是NaCl的晶体结构，已知的晶体结构，已知Na+与与Cl的最近距离为的最近距离为acm。（1）在）在NaCl晶体中，每个晶体中，每个Na+同时吸引同时吸引个个Cl，每个每个Na+周围与之最接近且距离相等的周围与之最接近且距离相等的Na+共有共有个，个，Na+数目和数目和Cl-数目之比为数目之比为；（2）求求NaCl晶体的密度（已知晶体的密度（已知NaCl的摩尔质量为的摩尔质量为58.5g/mol）。）。6121 1现在学习的是第61页，共70页某离子晶体的晶胞结构如右图某离子晶体的晶胞结构如

29、右图所示：所示：表示表示X离子，位于立方体离子，位于立方体的顶点；的顶点；表示表示Y离子，位于立方离子，位于立方体的中心。试分析：体的中心。试分析：（1）晶体中每个）晶体中每个Y同时吸引着同时吸引着个个X，每个每个X同时吸引着同时吸引着个个Y，该晶体的化学式为，该晶体的化学式为。（2）晶体中在每个）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的周围与它最接近且距离相等的X共共有有个。个。（3）晶体中距离最近的）晶体中距离最近的2个个X与一个与一个Y形成的夹角形成的夹角（XYX）为（填角的度数）为（填角的度数）。（4）设该晶体的摩尔质量为）设该晶体的摩尔质量为Mg/mol，晶体密度为，晶体密度为g/c

30、m3，阿伏加德罗常数为，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最，则晶体中两个距离最近的近的X中心间的距离为中心间的距离为cm。109028Y2X或或Y2X4812现在学习的是第62页，共70页1由非金属元素构成的晶体一定为分子晶体。2具有导电性的晶体一定是离子晶体。3离子晶体不一定只含离子键。4由氢化物构成的晶体一定是分子晶体。5金属与非金属元素构成的晶体一定是离子晶体。6原子晶体一定为绝缘体。7溶于水能导电的晶体一定是离子晶体。8离子晶体的熔点一定低于原子晶体。9金属晶体的熔点一定低于原子晶体。10金属晶体的熔点一定高于分子晶体。11金属晶体的硬度一定小于原子晶体。12金属晶体的硬度一定大于分子晶体。13晶体中有阳离子一定有阴离子。现在学习的是第63页，共70页现在学习的是第64页，共70页现在学习的是第65页，共70页现在学习的是第66页，共70页现在学习的是第67页，共70页现在学习的是第68页，共70页现在学习的是第69页，共70页现在学习的是第70页，共70页