晶体结构复习课件.ppt

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1、上一内容下一内容回主目录晶体晶体结构与性质结构与性质2023/8/25上一内容下一内容回主目录教学目标教学目标1、知道晶体与非晶体的结构差异和性质差异；会用均摊法计算晶胞的粒子数。、掌握四类晶体（分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体）的概念和区别；会根据物质类别判断晶体类型。3、掌握各种典型晶体的结构（干冰、水；金刚石、碳化硅、二氧化硅、石墨；金属晶体的原子堆积模型；氯化钠、氯化铯、氟化钙）。4、理解晶体结构对晶体物理性质（熔沸点、溶解性）的影响；会比较各类晶体的物理性质（不同晶体类型间、同种晶体类型间）2023/8/25上一内容下一内容回主目录固体固体外观外观微观结构微观结构自范性自范性各

2、向异各向异性性熔点熔点晶体晶体非晶体非晶体本质区本质区别别具有规则具有规则的几何外的几何外形形有（有（能自能自发呈现多发呈现多面体外形面体外形)粒子在三维粒子在三维空间周期性空间周期性有序排列有序排列有有固定固定不具有规不具有规则的几何则的几何外形外形无无(不能自不能自发呈现多面发呈现多面体外形体外形)粒子排列相粒子排列相对无序对无序无无不固不固定定微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序周期性有序排列排列一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体的区别2023/8/25上一内容下一内容回主目录2.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

3、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.3.晶体的特性晶体的特性有规则的几何外形有规则的几何外形有固定的熔沸点有固定的熔沸点物理性质物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向异性强度、导热性、光学性质等）各向异性区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-X-射射线衍射实验线衍射实验。2023/8/25上一内容下一内容回主目录二二.晶胞晶胞 1.定义定义:描述晶体结构的基本单元描述晶体结构的基本单元体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方2 2、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构、

4、三种典型立方晶体结构2023/8/25上一内容下一内容回主目录体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/43.3.晶胞中粒子个数的计算晶胞中粒子个数的计算均摊法均摊法：晶胞任意位置上的一个粒子如果是：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被被x x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是粒子分得的份额就是1/x1/x2023/8/25上一内容下一内容回主目录晶体类型晶体类型 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 晶体粒子晶体粒子粒子间作粒子间作用力用力 熔沸点熔沸点 硬度硬度 溶解性溶解性 导电情况

5、导电情况实例例阴、阳离子阴、阳离子原子原子分子分子金属阳离子和金属阳离子和自由电子自由电子金属键金属键离子键离子键分子间作用分子间作用力力较高较高 硬度较大硬度较大很高很高很硬很硬很低很低一般较软一般较软差别很大差别很大难溶解难溶解相似相溶相似相溶固体不导电，固体不导电，熔化或溶于水熔化或溶于水后导电后导电 不导电不导电（除硅、（除硅、锗）锗）一般不导电；一般不导电；有些溶于水导有些溶于水导电电良导体良导体 共价键共价键三、四种晶体结构与性质的比较三、四种晶体结构与性质的比较金刚石、二氧金刚石、二氧化硅、晶体硅、化硅、晶体硅、碳化硅碳化硅金属单质、合金金属单质、合金强碱、大多数盐、强碱、大多数

6、盐、活泼金属氧化物活泼金属氧化物大多数全部由大多数全部由 非金属元素组非金属元素组成的物质成的物质2023/8/25上一内容下一内容回主目录四、晶体熔沸点高低的判断四、晶体熔沸点高低的判断 不同晶体类型的熔沸点比较不同晶体类型的熔沸点比较.一般：原子晶体一般：原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）.常温常压下不同状态的物质：固体液体常温常压下不同状态的物质：固体液体 气体气体 同种晶体类型物质的熔沸点比较同种晶体类型物质的熔沸点比较 离子晶体：离子晶体：阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子电荷数越大，半径越小电荷数越大，半径越小晶格能越大晶格能越大熔沸点越高熔沸点越高

7、熔沸点越高熔沸点越高 原子晶体：原子晶体：原子半径越小原子半径越小原子半径越小原子半径越小键长越短键长越短键长越短键长越短键能越大键能越大键能越大键能越大熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高 分子晶体：分子晶体：分子晶体：分子晶体：相对分子质量越大，相对分子质量越大，相对分子质量越大，相对分子质量越大，分子的极性越大分子的极性越大熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高 .有分子间氢键的熔沸点较高（水、有分子间氢键的熔沸点较高（水、有分子间氢键的熔沸点较高（水、有分子间氢键的熔沸点较高（水、HFHF、NHNH3 3）金属晶体：金属晶体：金属晶体：金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小金属

8、阳离子电荷数越高，半径越小金属阳离子电荷数越高，半径越小金属阳离子电荷数越高，半径越小熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高 .组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体:2023/8/25上一内容下一内容回主目录五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征1、分子晶体的结构特征（2）有分子间氢键）有分子间氢键不具有分子密堆积特征不具有分子密堆积特征如如：HF、冰冰、NH3（1 1）只有范德华力，无分子间氢键）只有范德华力，无分子间氢键 分子密堆积分子密堆积 每个分子周围有每个分子周围有1212个紧邻的分子，个紧邻的分子，如：如：C C6

9、060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 22023/8/25上一内容下一内容回主目录分子的密堆积分子的密堆积（与（与COCO2 2分子距离最近的分子距离最近的COCO2 2分子共有分子共有1212个个 ）干冰的晶体结构图干冰的晶体结构图五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征2023/8/25上一内容下一内容回主目录冰中个水分子周围有冰中个水分子周围有冰中个水分子周围有冰中个水分子周围有个水分子个水分子个水分子个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征2023/8/25上一内容下一内容回主目录10928共

10、价键，键长很短，键能很大碳：SP3杂化五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征2、原子晶体的结构特征、原子晶体的结构特征基本结构单元为基本结构单元为正四面体正四面体，最小的，最小的环为环为六元环六元环。碳原子数与碳碳键数。碳原子数与碳碳键数之比为之比为1:21:2（1）金刚石）金刚石2023/8/25上一内容下一内容回主目录18010928SiO共价键共价键二氧化硅二氧化硅五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征基本结构单元为基本结构单元为正四面体正四面体，最小的环为，最小的环为十二元环十二元环。硅原子数与硅原子数与Si-OSi-O键数之比为键数之比为1:41:42023/8/25上一

11、内容下一内容回主目录（3）碳化硅）碳化硅五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征一个碳原子周围结合一个碳原子周围结合4 4个硅原子，一个硅原子周围结个硅原子，一个硅原子周围结合合4 4个碳原子，基本结构单元为个碳原子，基本结构单元为正四面体正四面体，最小的环，最小的环为为六元环，六元环，最小环上有最小环上有3 3个硅原子、个硅原子、3 3个碳原子个碳原子。2023/8/25上一内容下一内容回主目录离子的配位数（离子的配位数（C.N.）指一个离子周围最邻近的异）指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。氯化钠晶体中钠离子的配位数为电性离子的数目。氯化钠晶体中钠离子的配位数为 ，氯离子的配位数为

12、，氯离子的配位数为 。每个晶胞含钠离子每个晶胞含钠离子 个，氯离子个，氯离子 个个与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+有有 ，与与Cl-等距离且最近的等距离且最近的Cl-有有 。446612123、离子晶体的结构特征、离子晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征（1）氯化钠）氯化钠2023/8/25上一内容下一内容回主目录NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数2023/8/25上一内容下一内容回主目录（2）CsCl晶胞晶胞铯离子和氯离子的位置：铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心铯离子：体心 氯离子：顶点；或者反之。氯离子：顶点；或者反之。每个晶胞

13、含铯离子、氯离子的个数每个晶胞含铯离子、氯离子的个数铯铯离子：离子：1个个 ；氯离子：；氯离子：1个个氯化铯晶体中铯离子的配位数为氯化铯晶体中铯离子的配位数为 ，氯离子，氯离子的配位数为的配位数为 。88与与Cs+等距离且最近的等距离且最近的Cs+有有 ，与与Cl-等距离且最近的等距离且最近的Cl-有有 。662023/8/25上一内容下一内容回主目录(3)CaF(3)CaF2 2Ca2+的配位数：的配位数：F-的配位数：的配位数：一个一个一个一个CaFCaFCaFCaF2 2 2 2晶胞中含晶胞中含晶胞中含晶胞中含 个个个个CaCaCaCa2+2+2+2+和和和和 个个个个F F F F-8

14、4482023/8/25上一内容下一内容回主目录(1)(1)几何因素几何因素-正负离子的半径比正负离子的半径比(r+/r-)(2)(2)电荷因素电荷因素-正负离子的电荷比正负离子的电荷比CaFCaF2 2 晶体中正离子配位数晶体中正离子配位数8,8,负离子配位数为多少？负离子配位数为多少？TiOTiO2 2晶体中正离子的配位数为晶体中正离子的配位数为6 6，负离子的配位数为多，负离子的配位数为多少？少？(3)(3)键性因素键性因素-离子键的纯粹程度离子键的纯粹程度r+/r-0.2250.4140.4140.7320.7321.00配位数配位数1.1.离子晶体中离子的配位数的决定因素离子晶体中离

15、子的配位数的决定因素2023/8/25上一内容下一内容回主目录2.2.晶格能晶格能1.晶格能晶格能:在标准状况下在标准状况下,气态正离子和气态负离气态正离子和气态负离子形成子形成1mol离子晶体所释放的能量离子晶体所释放的能量.2.影响影响晶格能的因素晶格能的因素:(1)与正负离子电荷成正比与正负离子电荷成正比(2)与核间距成反比与核间距成反比(与半径成反比与半径成反比)3.晶格能与离子晶体的物理性质晶格能与离子晶体的物理性质:晶格能越大晶格能越大,离子晶体越稳定离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬熔沸点越高、硬度越大度越大.2023/8/25上一内容下一内容回主目录4 4、金属晶体的原子堆积模型、

16、金属晶体的原子堆积模型原子原子在在二维二维平面上的平面上的两种放置方式两种放置方式非密置层非密置层配位数为配位数为密置层密置层配位数为配位数为五、各类晶体的结构特征五、各类晶体的结构特征2023/8/25上一内容下一内容回主目录三维堆积三维堆积四种方式四种方式二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型简单立简单立方堆积方堆积 钋型钋型体心立体心立方堆积方堆积 钾型钾型由由非非密密置置层层一一层层一一层层堆堆积积而而成成2023/8/25上一内容下一内容回主目录六方最密堆积（六方最密堆积（镁型镁型）面心立方最密堆积（面心立方最密堆积（铜型铜型）金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型2023/8/25上一内容下一内容回主目录堆积堆积模型模型采纳这种堆采纳这种堆积的典型代积的典型代表表空间空间利用利用率率配位数配位数晶胞晶胞简单简单立方立方Po(Po(钋钋)52%52%6 6钾型钾型(bcpbcp)K K、NaNa、FeFe68%68%8 8镁型镁型(hcphcp)MgMg、ZnZn、TiTi74%74%1212铜型铜型(ccpccp)Cu,Ag,AuCu,Ag,Au74%74%1212金属晶体的四种堆积方式2023/8/25