第一节晶体的常识用.ppt

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1、第三章第三章晶体晶体结构与性质结构与性质 你知道固体有晶体和非晶体你知道固体有晶体和非晶体之分吗？能否之分吗？能否举例说明？举例说明？一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体胆胆矾矾 明明矾矾晶晶体体冰糖冰糖晶体晶体 水晶水晶水晶石水晶石紫水晶 黄黄 水水 晶晶 黄黄 水水 晶晶 食盐食盐一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.1.概念概念 晶体晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 混合型晶体混合型晶体2.2.分类分类如食盐、水晶、碘等如食盐、水晶、碘等如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等如如NaClNaCl、CsClCsCl等等如金刚石、晶体硅等如金

2、刚石、晶体硅等如冰、干冰等如冰、干冰等如铁、铝等如铁、铝等如石墨如石墨晶体晶体:具有规则几何外形的固体。晶体的规则几具有规则几何外形的固体。晶体的规则几何外形是质点（分子、离子、原子）在空间按何外形是质点（分子、离子、原子）在空间按一定规律排列而成的。一定规律排列而成的。非晶体非晶体:没有规则几何外形的固体。没有规则几何外形的固体。NaCl晶体晶体结构示意构示意图Na+Cl-金刚石晶体金刚石晶体结构示意图结构示意图干干冰冰晶晶体体结构构宏观晶体的形貌宏观晶体的形貌 立方晶体晶体SiOSiO2 2和非晶体和非晶体SiOSiO2 2的投影示意图的投影示意图3 3、特点：外形和内部质点排列高度有序、

3、特点：外形和内部质点排列高度有序（1 1）自范性：）自范性：晶体能晶体能自发自发地呈现多面体外形的地呈现多面体外形的性质性质是晶体中粒子在微观空间里呈现周期是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表现。非晶体中粒子的排列性有序排列的宏观表现。非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。则相对无序，因而无自范性。（2 2）物理性质表现物理性质表现各各向异性向异性：各向异性各向异性（强度、（强度、导热性、光学性质）导热性、光学性质）同样反映了晶体内部同样反映了晶体内部粒子排列的有序性粒子排列的有序性（3 3）晶体具有）晶体具有固定的熔点和沸点固定的熔点和沸点能使能使X-X-射线产生衍射射线

4、产生衍射当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时，能产生光当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时，能产生光的衍射现象。的衍射现象。X-X-射线的波长与晶体结构的周期大小射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是理想的光栅，它能使相近，所以晶体是理想的光栅，它能使X-X-射线产生射线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。要实验方法。4 4.晶体与非晶体的本质差异晶体与非晶体的本质差异说明说明:(1)(1)晶体自范性的本质晶体自范性的本质:是晶体中粒子在微观是晶体中粒子在微观空间里呈现空间里呈现周期性的有序排列周期性的有序排列的宏观表象的

5、宏观表象.(2)(2)晶体自范性的条件之一晶体自范性的条件之一:生长生长速率速率适当适当.自范性自范性微微观结构构晶体晶体非晶体非晶体有有(能能自发自发呈现多呈现多面体外形面体外形)没有没有(不能自发呈现不能自发呈现多面体外形多面体外形)原子在三维空间里原子在三维空间里呈周期性有序排列呈周期性有序排列原子排列相对原子排列相对无序无序探究实验探究实验【实验实验1 1】硫晶体的结晶硫晶体的结晶取少量硫粉置于蒸发皿中，加热至熔融态，停取少量硫粉置于蒸发皿中，加热至熔融态，停止加热，观察硫晶体的析出止加热，观察硫晶体的析出【实验实验2 2】碘的凝华碘的凝华在一小烧杯中加入少量碘，用一个表面皿盖在一小烧

6、杯中加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加热，观察实验现象小烧杯放在石棉网上加热，观察实验现象【实验实验3 3】硫酸铜晶体的析出硫酸铜晶体的析出 取硫酸铜粉末配制高温饱和溶液，冷却析晶取硫酸铜粉末配制高温饱和溶液，冷却析晶5.晶体形成的途径晶体形成的途径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.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,但在但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形光学显微镜下可观

7、察到规则的晶体外形学与问学与问玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图2 2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们、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。你能列举一些可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？能有效的方法鉴别假宝石吗？1 1、某同学在网站上找到一张玻、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如右图，这璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为张图说明玻璃是不是晶体？为什么？什么？非晶体非晶体观察对称性、刻划玻璃、加热、观察对称性、刻划玻璃、加热、XX射线衍射射线衍射（1 1）物理性质差异）物理性质差异如：外形、

8、硬度、熔点、折光率如：外形、硬度、熔点、折光率（2 2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行固体进行X-X-射线衍射射线衍射实验。实验。6 6、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体1.1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 ()()A.A.晶体一定比非晶体的熔点高晶体一定比非晶体的熔点高B.B.晶体有自范性但排列无序晶体有自范性但排列无序C.C.非晶体无自范性而且排列无序非晶体无自范性而且排列无序D.D.固体固体SiOSiO2 2一定是晶体一定是晶体2.2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是

9、 ()()A.A.熔沸点熔沸点 B.B.硬度硬度 C.C.颜色颜色 D.x-D.x-射线衍射实验射线衍射实验CD3.3.下列不属于晶体的特点是（下列不属于晶体的特点是（）A.A.有固定的几何外形有固定的几何外形 B.B.有各向异性有各向异性C.C.有固定的熔点有固定的熔点 D.D.一定是无色透明的固体一定是无色透明的固体D4.4.晶体具有各向异性。如蓝晶石（晶体具有各向异性。如蓝晶石（AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率电率

10、11041104。晶体的各向异性主要表现在是：。晶体的各向异性主要表现在是：（）硬度硬度 导热性导热性 导电性导电性 光学性质光学性质 A.B.A.B.C.D.C.D.D 二二晶胞晶胞1.1.晶胞：描述晶体结构的基本单元晶胞：描述晶体结构的基本单元蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是而蜂巢是有形的，晶胞是无形无形的，是人为划定的。的，是人为划定的。铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞平行六面平行六面体体无隙并置无隙并置2 2、特点：晶胞都是、特点：晶胞都是平行六面体平行六面体.晶胞在晶胞在晶

11、体中晶体中“无隙并置无隙并置”.NaClNaCl晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞思考与交流思考与交流:上述铜晶体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、COCO2 2晶体、晶体、NaClNaCl晶体的晶晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？胞的空间构形呈什么形状？COCO2 2晶胞晶胞晶胞晶胞晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构晶胞示意图晶胞示意图晶胞示意图晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图NaCl晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞思考：思考：铜铜晶胞含有晶胞含有4 4个铜个铜原子，为什么不是原子，为什么不是1414

12、个？个？3 3、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/44.4.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算分摊法分摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是被：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是分得的份额就是1/x1/x晶 体 空 间 结 构Cl-Na+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小结小结:晶胞对质点的占有率晶胞对质点的占有率探探究究:下

13、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)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石钠钠、锌锌晶晶胞胞都都是是：8 81/8+1=21/8+1=2碘碘：（：（8 81/8+61/8+61/21/2）2=82=8金刚石：金刚石：8 81/8+61/8+61/2+4=81/2+4=8例例:2001:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了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

14、元：镁原子间形成正六棱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柱，且棱柱的上下底面还各有1 1个镁原子，个镁原子，6 6个硼个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2典例分析典例分析MgMg原子的数目：原子的数目：12121/6+21/6+21/2=31/2=3B B原子的数目：原子的数目：6 6故化学式可表示为故化学式可表示为 MgBMgB2 2典例分析典例分析1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推知：可推知：甲晶体中甲晶体中A与与B的离子

15、个数比为的离子个数比为 ；乙；乙晶体的化学式为晶体的化学式为 ；丙晶体的化学式为；丙晶体的化学式为_；丁晶体的化学式为；丁晶体的化学式为_。1：1C2DEFXY3Z2、如如图图所所示示晶晶体体中中每每个个阳阳离离子子A或或阴阴离离子子B，均均可可被被另另一一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为AAB BA2B CAB3 DA2B3A:4B:1/88+1/46=43、右面图形是石墨晶体的层面结构图右面图形是石墨晶体的层面结构图，试，试分析分析图形推测层面上每个图形推测层面上每个正六边形拥有的共价键正六边形拥有的共价键数和数和碳原子数是分

16、别：碳原子数是分别：A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2 4 4、某离子晶体晶胞结构如右图所示，某离子晶体晶胞结构如右图所示，X X位于立位于立方体的顶点，方体的顶点，Y Y位于立方体的中心，晶体中位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个距离最近的两个X X与一个与一个Y Y形成的夹角形成的夹角XYXXYX的的角度为：角度为：A.A.90 B.60 90 B.60 B.B.C.120 D.10928C.120 D.109285 5、如如图图是是CsClCsCl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 2个个最最近近的的CsCs+核核间间距距离离为为acmacm，氯氯化化铯铯的的相相对对分分子子质质量量为为M M，N NA A为为阿阿佛加德罗佛加德罗常数，则常数，则CsClCsCl晶体的密度为晶体的密度为（单位（单位：g/cmg/cm3 3）A A、8M/a8M/a3 3N NA A B B、a a3 3M/8NM/8NA AC C、M/aM/a3 3N NA A D D、a a3 3M/NM/NA A