高考一轮复习晶体复习.ppt

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1、晶体的结构与性质 第一节 晶体的常识 1、从认识一般固体出发，重点了解晶体的基本特征、类型以及不同类型晶体的一般物理性质。2、晶体形成的途径及特性。3、晶体与非晶体的区别。4、晶胞的概念。5、晶胞中原子个数的计算。第一节 晶体的常识一、晶体与非晶体 1.概念 晶体:具有规则几何外形的固体 非晶体:没有规则几何外形的固体2.晶体与非晶体的本质差异 说明:(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象.(2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.自范性 微观结构晶体 有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体 没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列

2、相对无序3.晶体的特性 有规则的几何外形 有固定的熔沸点 各向异性(强度、导热性、光学性质等）晶体离子型晶体 原子型晶体 分子型晶体 金属型晶体 混合型晶体4.分类例1从下列各物质中，选出符合要求的填空（填序号）：CH4 SiO2 MgO H2O NH4Cl KCl Na NaCl KOH Al SiC Ar NH3 CH3COOH H2O2 Na2O2 Hg Br2 晶体硅 金刚石(21)I2(22)H2S(23)CBr4(24)CF4属于离子化合物的是(3)(5)(6)(8)(9)(16)；只含有离子键的是(3)(6)(8);属 于 共 价 化 合 物 的 是(22)(23)(24)；其中

3、含有非极性键的分子是(14)(15)；能形成离子晶体的是(3)(5)(6)(8)(9)(16)；能形成原子晶体的是(2)(11)(19)(20)；能 形 成 分 子 晶 体 的 是（12）(18)(21)(22)(23)(24)；能形成金属晶体的是(7)(10)(17)。构成晶体的微粒离子晶体原子晶体 分子晶体 金属晶体阴、阳离子 原子 分子金属阳离子、自由电子微粒间的作用力 离子键 共价键 分子间作用力 金属键物质性质熔、沸点硬 度导电性传热性延展性溶解性较高 很高低多数较高硬而脆 大 小多数较硬固态不导电熔融导电不导电固态熔融均不导电良好不良 不良 不良良好不良 不良 不良 良好大多数易溶

4、于极性溶剂不溶于任何溶剂相似相溶不溶存在的化学键 离子键 共价键 共价键 金属键物质的类别离子化合物部分非金属单质、共价化合物金属及合金1、先判断晶体类型，一般：（填原子、分子、离子晶体）2、同种晶体类型的，按：离子晶体中，结构相似时，离子半径越，离子电荷越，离子键就越，熔沸点就越高。（填大小、多少、强弱、高低，下同）原子晶体中，结构相似时，原子半径越，共价键越，熔沸点越高。物质的熔沸点与晶体类型的关系原子晶体 离子晶体 分子晶体小高 强小 强分子晶体中，（不含氢键），分子组成和结构相似时，相对分子质量越，分子间作用力就越，熔沸点就越高；分子量相同或相近时，分子极性越，分子间作用力越，熔沸点就

5、越高；含有氢键时，使分子晶体熔沸点。金属晶体中，离子半径越，离子电荷越，金属键就越，熔沸点就越高；合金的熔沸点比它的各成分金属的熔点。大强大 强升高小大 强低熟记特殊物：常温下为固态的P4、S、I2液态的Br2、Hg、H2O、CS2、；沸点H2OHFNH3例2将下列晶体按熔沸点由高到低的顺序排列（填序号）：H2O KCl 金刚石：(20)(6)(4)；SiC 晶体硅 金刚石：(20)(11)(19)；CH4(23)CBr4(24)CF4：(23)(24)(1)；MgO KCl NaCl：(3)(8)(6)；Na Al Hg：(10)(7)(17)；SiO2 H2O NH4Cl NH3(21)I

6、2(22)H2S：(2)(5)(21)(4)(13)(22)5.晶体形成的途径 熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).溶质从溶液中析出.晶 体 空 间 结 构二.晶胞 1.定义:晶体中重复出现的最小的基本结构单元2.晶胞中原子个数的计算(立方体型)体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/4例3:现有甲、乙、丙、丁四种晶体的晶胞如图所示：可推知：甲晶体中 A与B的个数比是,乙晶体的化学式是,丙晶体的化学式是,丁晶体的化学式是.甲 乙 丙 丁ABDCEFXYZ1:1C2D或DC2EF或FEXYZ3晶体结构图形解题思路找出晶体中结构单元（晶胞）分析一个原子被几个结构单元共用图中结构

7、单元中原子数目1/A A表示几个结构单元共用得出结论：一个结构单元平均占有几个原子归纳小结根据各原子最简整数比得出化学式9如图9是常见离子晶体类型中的其中一种空间构型，则该晶体中X、Y的化学式可能为AYX4 BYX2 CYX DXY2YX图9102001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10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，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2图10YBa2Cu3O7高温超导体零电阻转变温度90 KBaYCuO11最近发现一种

8、有钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，结构如图11所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为_ 图11Ti14C13纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好等于氯化钠晶胞的大小和形状，则这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比为平行六面体无隙并置晶体结构的密堆积原理 所谓密堆积结构是指在由无方向性的 金 属 键 力、离 子 键 力 及 范 德 华 力 等 结 合 力 的 晶 体 中,原子、离子或分子等微粒总是倾向于采取相互配位数高、能充分利用空间的堆积密度大的那些结构。这样的结构由于充分利用了空间,

9、从而使体系的势能尽可能降低,使体系稳定。这就是密堆积原理。大多数金属元素按照等径圆球密堆积的几何方式构成金属单质晶体，主要 有面 心 立 方最 密 堆 积、六 方最密堆积和体心立方密堆积三种类型.二 晶体结构的堆积模式非密置层（右）与密置层（左）二 晶体结构的堆积模式1.简单立方堆积(Po)相邻非密置层原子的原子核在同一条直线上的堆积，形成的每个晶胞中含有一个原子，被称为简单立方堆积。2、钾型堆积体心立方A2（Li、Na、K、Ba、W、Fe）非密置层原子填入下一层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，这样形成的每个晶胞中有两个原子。钾的堆积就是这样，我们就称这种堆积为钾型堆积。3.镁型（立方

10、最密堆积A3）和铜型堆积（面心立方A1）密 置 层 里 的 原 子 按 钾 型 堆 积，其 中 按ABABABAB的方式堆积的叫镁型堆积.按ABCABCABC的方式堆积的叫铜型堆积.3.镁型4.铜型 这两种最密堆积是金属单质晶体的典型结构.（2）ABABAB,即每两层重复一次,称为A3(或A3)型,从中可取出六方晶胞。（1）ABCABC,即每三层重复一次,这种结构称为A1(或A1)型,从中可以取出立方面心晶胞;A3最密堆积形成后,从中可以划分出什么晶胞?六方晶胞.A3最密堆积形成的六方晶胞金属晶体 紧密堆积A1 堆积A3 堆积A2 堆积A3型最密堆积圆球的配位情况：每个圆球的配位数为12,配位

11、多面体的形状如下图:金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型 采纳这种堆积的典型代表空间利用率 配位数（C.N.）晶胞简单立方（非密堆积）Po（钋）52%6体心立方密堆积A2（钾型）Li、Na、K、Ba、W、Fe68%8六方最密堆积A3（镁型）Mg、Zn、Ti 74%12面心立方最密堆积A1（铜型）Cu、Ag、Au 74%12A1最密堆积形成面心立方(cF)晶胞A4 金刚石型结构 A4中原子以四面体键相连.晶胞中虽然都是同种原子，但所处的环境不同(球棍图中用两色颜色来区分).一个浅蓝色球与一个深蓝色球共同构成一个结构基元.体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构 离子晶体重点：1、离子晶体的物理

12、性质的特点；2、离子晶体配位数及其影响因素；3、晶格能的定义和应用。教学难点：1、离子晶体配位数的影响因素；2、晶格能的定义和应用。一、离子晶体1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。构成晶体的微粒：阴、阳离子粒子间的作用：离子键离子键强弱因素：离子的电荷：电荷越高，离子键越强。离子的半径：成键的阴、阳离子的半径和 越小，离子键越强。物质类别：离子化合物-强碱、大部盐、部分金属化合物(如氧化物、硫化 物、Mg3N2、CH3CH2ONa、CaC2等)可形成离子晶体。A1最密堆积形成面心立方(cF)晶胞123546例2、在氯化钠晶体中，假若钠离子与周围最近的氯离子的距离为a，那么每个钠

13、离子周围最近且等距离的氯离子有_个，钠离子有_个,钠离子之间的距离为_。6123546典例分析1221/2aCsCl晶 体 空 间 结 构Zn2+S2-Ca2+F 在萤石晶体中，Ca2+的配位数是8，F-的配位数是4。每个Ca2+周围有8 个F-而每一个F-则被4 个Ca2+包围，在整个晶体中Ca2+数和F-数之比应为1：2。化学式为CaF2。所以它们的分子中并不存在组成为NaCl、CaF2的小分子，而只是代表晶体中元素原子组成的比例关系。分子晶体特性第二节 分子晶体与原子晶体分子间作用力，分子晶体物理性质特点：熔沸点低、硬度小 普遍性与特殊性，只有范得华力时12分子密堆积（干冰），有其他作用

14、力时结构特殊性（冰）。冰和干冰的结构特点分子晶体：分子与分子之间以分子间作用力形成的晶体晶体微粒微粒间的作用力：范德华力和氢键晶体类型分子晶体 原子晶体存在的化学键 共价键 共价键物质的类别 部分非金属单质和共价化合物部分非金属单质和共价化合物构成晶体的微粒 分子 原子微粒间的作用力 分子间作用力 共价键熔沸点 很低 很高（1000）硬度 很小 很高溶解性 相似相溶 难溶导电性晶体不导电，溶于水后能电离的其水溶液可导电；熔化不导电有的能导电实例 金刚石、水晶、SiC 等规律总结：1、可形成分子晶体的物质包括-大多数非金属单质（稀有气体、X2、O2、H2、N2、S8、P4、C60）-共价化合物

15、所有的非金属氢化物；几乎所有的酸（盐、碱是离子化合物）绝大多数的有机物(除了盐等)部分非金属氧化物（CO2、P4O6、P4O10、SO2、SO3等）特征：分子内只含有共价键2、分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力。分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔点、沸点很低。3、分子晶体分子晶体的熔沸点比较1 组 成 和 结 构 相 似 的 物 质，相 对 分 子 质 量 越 大，范德华力越大，熔沸点越高如：O2 N2，HI HBr HCl 2 分 子 量 相 等 或 相 近，极 性 分 子 的 范 德 华 力 大，熔沸点高，如CO N2 3含有氢键的，熔沸点较高如H2O H2Te H2Se H2S,HF H

16、Cl,NH3 PH3（1）干冰型（范德华力）该晶胞中平均占有()个CO2分子 1个CO2 分子周围等距离且最近的CO2有几个（）设晶胞边长为a cm密度为dg/cm3计算M(CO2)若 以 顶 点 上 的1个CO2 为 中 心，周 围 等 距 离 为a cm 的CO2有几个（）它们构成（）面体4126正八M(CO2)=1/4da3NA冰晶体.规律总结：（1）原 子 晶 体：熔 化 时 共 价 键 断 裂，共 价 键 键 能大，故 原 子 晶 体 熔 沸 点 很 高（2）原子晶体包括 某些非金属单质（C、Si、B、Ge）某些非金属化合物（SiO2、SiC、BN）某些氧化物（Al2O3）(3)原子

17、半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，晶体熔、沸点越高如：金刚石 碳化硅 晶体硅金刚石外形、晶体结构和晶胞A4 金刚石型结构 A4中原子以四面体键相连.晶胞中虽然都是同种原子，但所处的环境不同(球棍图中用两色颜色来区分).一个浅蓝色球与一个深蓝色球共同构成一个结构基元.（1）金刚石观察金刚石模型及71页图3-4金刚石中每个C原子以（sp3）杂化，分别与4个相邻的C 原子形成4个键，故键角为10928，即每个C原子周围等距离且最近的碳原子有（4）个，C的配位数为4 每个C原子均可与相邻的4 个C构成实心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有（1+4*

18、1/4=2）个碳原子1234abcd一个C原子被12个六元环共用；一个CC键被6个六元环共用在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平均含有（61/12=1/2）个C原子含C-C键数为（61/6=1）金刚石的晶胞中含有C原子为（8X1/8+6X1/6+4=8）个，内含4个小正四面体，含有CC键数为（4X4=16）（2）二氧化硅二氧化硅（SiO2）可看作是在晶体硅（Si）的基础上，在每两个硅原子之间插入一个O原子形成的空间网状结构二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，Si：O=1：2最小环为（十二）元环,一个Si原子被12个十二元环共用硅氧四面体模型1234abcd一个Si原子被12个十二元环共用；一个SiO键被6个十二元环共用石墨晶体中，含有的作用力有 共价键、范德华力、金属键；最小的环为 六 元环，该环含有 2 个C，3 个CC键。