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1、第一节第一节 晶体的常识及晶胞晶体的常识及晶胞第1页，共42页，编辑于2022年，星期二雪雪花花第2页，共42页，编辑于2022年，星期二金刚石金刚石冰糖冰糖石墨石墨第3页，共42页，编辑于2022年，星期二水晶石水晶石第4页，共42页，编辑于2022年，星期二第5页，共42页，编辑于2022年，星期二观察观察思考思考u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：水晶石水晶石第6页，共42页，编辑于2022年，星期二石英玻璃石英玻璃第7页，共42页，编辑于2022年，星期二思考思考u什么是晶体？什么是非晶体？什么是晶体？什么是非晶体？u晶体有什么特点和性质？晶体
2、有什么特点和性质？u晶体和非晶体的本质区别是什晶体和非晶体的本质区别是什么？么？第8页，共42页，编辑于2022年，星期二一、晶体与非晶体1.概念概念晶体：具有规则几何外形的固体晶体：具有规则几何外形的固体非晶体非晶体：没有规则几何外形的固体：没有规则几何外形的固体2.分类分类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 混合晶体混合晶体如食盐、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NaCl、CsCl等等如金刚石、晶体硅等如金刚石、晶体硅等如冰、干冰等如冰、干冰等如铁、铝等如铁、铝等如石墨如石墨第9页，共42页，编
3、辑于2022年，星期二NaCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：Na+Cl-第10页，共42页，编辑于2022年，星期二金刚石晶体金刚石晶体结构示意图结构示意图第11页，共42页，编辑于2022年，星期二干干冰冰晶晶体体结结构构第12页，共42页，编辑于2022年，星期二晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图第13页，共42页，编辑于2022年，星期二3、晶体与非晶体的本质差异晶体与非晶体的本质差异u说明：说明：晶体自范性的本质：晶体自范性的本质：是晶体中是晶体中粒子在微观空间里呈粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
4、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）原子排列相对无序第14页，共42页，编辑于2022年，星期二天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶（见教材见教材见教材见教材P P6060图图图图3 31 1）玛瑙和水晶都是玛瑙和水晶都是SiO2的晶体，不同的是玛的晶体，不同的是玛瑙是熔融态瑙是熔融态SiO2快速冷却快速冷却形成的，而水晶则是形成的，而水晶则是熔融态熔融态SiO2缓慢冷却缓慢冷却形成的形成的。玛瑙玛瑙水晶水晶第15页，共42页，编辑于2022年，星期二经不同途径得到的晶体
5、经不同途径得到的晶体（见教材见教材见教材见教材P P6161图图图图3 32 2）第16页，共42页，编辑于2022年，星期二4、晶体形成的途径晶体形成的途径u熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。u气态物质冷却不经液态直接凝气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。固（凝华）。u溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。第17页，共42页，编辑于2022年，星期二问题与思考问题与思考粉末状的固体是否都为非晶体呢？粉末状的固体是否都为非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？一些晶体的显微照片一些晶体的显微照片：（：（：（：（见教材见教材见教材见教材P P6161图图图
6、图3 33 3）第18页，共42页，编辑于2022年，星期二5、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规则的几何外形有规则的几何外形（均一性和对称性均一性和对称性均一性和对称性均一性和对称性）（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。对称性：晶体的外形
7、和内部结构都具有对称性。在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）有固定的熔沸点有固定的熔沸点有固定的熔沸点有固定的熔沸点 各向异性各向异性各向异性各向异性（强度、导热性、光学性质等）（强度、导热性、光学性质等）（强度、导热性、光学性质等）（强度、导热性、光学性质等）当一波长的射线通过晶体时，会
8、在记录仪上看到分立的斑点当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者普线。或者普线。或者普线。或者普线。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是：区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是：对固体进行对固体进行对固体进行对固体进行XXXX射线衍射实验。射线衍射实验。射线衍射实验。射线衍射实验。第19页，共42页，编辑于2022年，星期二第20页，共42页，编辑于2022年，星期二学与问学与问 教材教材教材教材6262页页页页第21页，共42页，编辑于2022年，星期二1：不是晶体，粒子排列无序
9、，没有晶体的自范性。不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。2：A、采用、采用X射线衍射实验，当射线衍射实验，当X射线照射假宝石射线照射假宝石 时，不时，不能使能使X射线产生衍射，只有散射效应。射线产生衍射，只有散射效应。B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。的晶面、晶棱和顶角重复出现。C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸、加热，真宝石沸点很高，而
10、假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。点，在一定的范围内便开始熔化。E、可利用宝石的折光率鉴别。、可利用宝石的折光率鉴别。你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗？你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗？思考思考“学与问学与问”：教材教材62页页第22页，共42页，编辑于2022年，星期二人造钻石和天然钻石的区别人造钻石和天然钻石的区别相同方面不同方面X-射线 亲油性 亲水性天然钻石成分硬度密度发蓝色荧光油会融在钻石表面在钻石表面水呈小珠状人造钻石发黄色荧光和磷光形成油珠在钻石表面分散流走课堂练习：课堂练习：P64 1、2第23页，共42页，编辑于2022年，星期二二.晶胞1.定义定义:描述晶
11、体结构的基本单元。描述晶体结构的基本单元。晶体与晶胞的关系正好比蜂巢与蜂室的关系晶体与晶胞的关系正好比蜂巢与蜂室的关系 蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞第24页，共42页，编辑于2022年，星期二铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞第25页，共42页，编辑于2022年，星期二平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置2.晶胞形状：晶胞形状：晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的晶胞晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的晶胞“无无隙并置隙并置”而成（晶胞间无间隙，平行排列）而成（晶胞间无间隙，平行排列）第26页，共42页，编辑于2022年，星期二说明：说明：晶胞一般是平行六面体，整块晶
12、体是数量巨大晶胞一般是平行六面体，整块晶体是数量巨大 的晶胞的晶胞“无隙并置无隙并置”而成。而成。晶胞是晶胞是8个顶角相同的最小正六面体；晶胞的个顶角相同的最小正六面体；晶胞的 平行棱相同；晶胞的平行面相同。平行棱相同；晶胞的平行面相同。第27页，共42页，编辑于2022年，星期二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典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构第28页，共42页，编辑于2022年，星期二几种常见的晶体结构几种常见的晶体结构第29页，共42页，编辑于2022年，星期二3.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：
13、1/4为什么为什么？第30页，共42页，编辑于2022年，星期二1 12 24 43 37 76 68 85 51 12 22 21 13 34 4请看请看:1 1体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4第31页，共42页，编辑于2022年，星期二 晶胞中粒子个数计算规律晶胞中粒子个数计算规律晶胞顶角 棱上 面上 中心立方体 1/8 1/4 1/2 1顶角顶角顶角顶角棱上棱上棱上棱上面上面上面上面上第32页，共42页，编辑于2022年，星期二各各4个个绿色：绿色：8 =4或或8 1/8+61/2=4灰色：灰色：12+1=4各各1/2个个 练习练习:1:1:下面几种晶
14、胞中分别含有几个原子下面几种晶胞中分别含有几个原子?第33页，共42页，编辑于2022年，星期二学与问学与问：NaZnI I2CNa：8 +1=2Zn：8 +1=2I I2:(8 +6 )2=8第34页，共42页，编辑于2022年，星期二81/8+61/2+4=8第35页，共42页，编辑于2022年，星期二课课 堂堂 练练 习习 题题1.钛酸钡的热稳定性好钛酸钡的热稳定性好,介电常数高介电常数高,在小型变在小型变 压器、话筒和扩音器压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图的结构示意图如右图 所示。则它的化学式所示。则它的化学式 为（为（）上海市上海市2001
15、2001年奥赛初赛试题年奥赛初赛试题 A.BaTiA.BaTi8 8O O1212 B.BaTi B.BaTi4 4O O6 6 C.BaTi C.BaTi2 2O O4 4 D.BaTiO D.BaTiO3 3BaTiOD第36页，共42页，编辑于2022年，星期二 石墨晶体的层状结构，石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（如图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边形）图中平均每个正六边形占有占有C C原子数为原子数为_个、占有个、占有的碳碳键数为的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数目碳原子数目与碳碳化学键数目之比为之
16、比为_。练习二：练习二：2 2：3 32 23 3第37页，共42页，编辑于2022年，星期二练习三练习三u某离子晶体的结构（局部如图），某离子晶体的结构（局部如图），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，则位于立方体的中心，则该晶该晶体的化学式是体的化学式是:晶体中距离最近的两个晶体中距离最近的两个 X X与一个与一个Y Y形成的夹角形成的夹角 XYXXYX的角度为：的角度为：X XY YXY210928第38页，共42页，编辑于2022年，星期二思考思考1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周围最近周围最近距离的距离的ClCl-有有 个？每个
17、个？每个ClCl-周围周围最近距离的最近距离的NaNa+有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周周 围最近距离的围最近距离的NaNa+有有 个？个？3.3.氯化钠的化学式用氯化钠的化学式用“NaCl”NaCl”来表示，原因何在？能否把来表示，原因何在？能否把“NaCl”NaCl”称为分子式？称为分子式？4.4.每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个NaNa+？个个ClCl-？（位于顶点、棱？（位于顶点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.5.该晶胞中，若该晶胞中，若NaNa+和和ClCl-间的最近距离为间的最近
18、距离为0.5a0.5ax1010-10-10m m，则晶体，则晶体的密度的密度=6 66 6121244039/a3 （g/cm3）第39页，共42页，编辑于2022年，星期二2 21 13 34 4第40页，共42页，编辑于2022年，星期二第41页，共42页，编辑于2022年，星期二a a1010-8-8cmcm晶体中最小正方体中所含的晶体中最小正方体中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为:（个）（个）844=1216.0210232158.5g 即每个小正方体中平均含即每个小正方体中平均含 个个“NaCl”NaCl”，质量为，质量为:21解解法法2 2：而此小正方体体积为而此
19、小正方体体积为(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 36.0210232158.5g(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 30.39a3g.-3=故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：解解法法1 1：每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。每个晶胞的质量为：每个晶胞的质量为：6.02102358.54g 每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：6.02102358.54(a10(a10-8-8)3 3=0.39a3g.-3第42页，共42页，编辑于2022年，星期二