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1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质2021/8/9 星期一1一、晶体的特征一、晶体的特征本质本质:晶体内质点在三维空间内的有序排列晶体内质点在三维空间内的有序排列1.1.自范性：晶体在适当条件下自发地形成几何多自范性：晶体在适当条件下自发地形成几何多面体的性质面体的性质2.2.均一性：化学组成、密度各部分相同均一性：化学组成、密度各部分相同3.3.各向异性：强度、导热性、光学性质各向异性：强度、导热性、光学性质4.4.重复性：重复性：5.5.最小内能：形成晶体时内能最小最小内能：形成晶体时内能最小(小于液、气小于液、气)6.6.稳定性：内能最小，稳定稳定性：内能最小，稳定7.7.有熔点
2、：有熔点：8.8.能使能使X X射线产生衍射的实验射线产生衍射的实验2021/8/9 星期一2晶体的形成的三条途径：晶体的形成的三条途径：1.1.熔融态物质凝固；熔融态物质凝固；2.2.气态物质凝华；气态物质凝华；3.3.溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出均摊法解析晶体的计算：均摊法解析晶体的计算：顶点顶点:由由8 8个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/81/8棱上棱上:由由4 4个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/41/4面心面心:由由2 2个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/21/2体内体内:由由1 1个晶胞
3、拥有，该晶胞独自拥有该粒子个晶胞拥有，该晶胞独自拥有该粒子长长正正方方体体2021/8/9 星期一3正六边形正六边形顶点顶点:石墨石墨中的每个中的每个C C被被3 3个共用，各环分个共用，各环分享享1/31/3不规则不规则正六正六棱柱棱柱顶点顶点:晶体中原子被晶体中原子被6 6个共用，各环分享个共用，各环分享1/61/6正六棱柱正六棱柱纵棱纵棱:晶体中原子被晶体中原子被3 3个共用，各环分享个共用，各环分享1/31/32021/8/9 星期一4正三角形正三角形顶点顶点:每个原子被每个原子被1212个共用，各环分享个共用，各环分享1/121/12不规则不规则正三角形正三角形纵棱纵棱:晶体中原子被
4、晶体中原子被6 6个共用，各环分享个共用，各环分享1/61/6A B C练习：某晶体的一部分如上图所示，这种晶体中练习：某晶体的一部分如上图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子之比是三种粒子之比是 。1：4：22021/8/9 星期一5二、分子晶体和原子晶体二、分子晶体和原子晶体概念：概念：分子间分子间以以分子间作用力分子间作用力（范德华力（范德华力,氢键）相结合氢键）相结合的晶体的晶体要点：要点：构成分子晶体的粒子是分子，分子内的原子间以构成分子晶体的粒子是分子，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间的相互作用是范德华力共价键结合，相邻分子间的相互作用是范德华力特点：特点：低熔沸点、硬度小、易
5、升华、不导电低熔沸点、硬度小、易升华、不导电1.分子晶体分子晶体2021/8/9 星期一6(1)(1)所有所有非非金属氢化物：金属氢化物：H H2 2O,HO,H2 2S,NHS,NH3 3,CH,CH4 4,HX,HX(2)(2)部分部分非非金属单质：金属单质：X X2 2,O,O2 2,H,H2 2,S,S8 8,P,P4 4,C,C6060(除除B B、SiSi、等的单质、等的单质)(3)(3)部分部分非非金属氧化物金属氧化物:COCO2 2,SO,SO2 2,NO,NO2 2,P,P4 4O O6 6,P P4 4O O1010(除除 SiO SiO2 2 等）等）(4)(4)几乎所有
6、的酸：几乎所有的酸：H H2 2SOSO4 4,HNO,HNO3 3,H,H3 3POPO4 4(5)(5)绝大多数有机物晶体：绝大多数有机物晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖那些晶体属于分子晶体呢？那些晶体属于分子晶体呢？2021/8/9 星期一7(1)(1)只有范德华力，无分子间氢键分子只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积密堆积分子晶体结构有何特征？分子晶体结构有何特征？如果分子间作用力如果分子间作用力只是范德华力只是范德华力，若以一个分，若以一个分子为中心，其周围通常可以有子为中心，其周围通常可以有1212个紧邻的分子。分个紧邻的分子。分子晶体的这一特征称为子晶体的这一特征称为分
7、子密堆积。分子密堆积。每个分子周围有每个分子周围有12个个紧邻的分子紧邻的分子2021/8/9 星期一8为什么冰的密度小于水？为什么冰的密度小于水？在冰的晶体中，水分子之间的主要作用力是氢在冰的晶体中，水分子之间的主要作用力是氢键（范德华力为次）。这会对冰晶体的结构造成什键（范德华力为次）。这会对冰晶体的结构造成什么样的影响呢？么样的影响呢？氢键具有方氢键具有方向性向性分子非密堆积分子非密堆积分子非密堆积分子非密堆积 每个水分子的周围只有每个水分子的周围只有4个个紧邻的水分子。这一排列使冰紧邻的水分子。这一排列使冰晶体中的水分子的利用率不高，晶体中的水分子的利用率不高，留有相当大的空隙。留有相
8、当大的空隙。2021/8/9 星期一9为什么冰的密度小于干冰？为什么冰的密度小于干冰？干冰晶体内只存在范德华力，一个分子周围有干冰晶体内只存在范德华力，一个分子周围有1212个紧邻分子。形成分子密堆积。在冰晶体中分子个紧邻分子。形成分子密堆积。在冰晶体中分子间作用力主要是氢键，一个水分子周围只有间作用力主要是氢键，一个水分子周围只有4 4个紧个紧邻的水分子，形成分子非密堆积。所以干冰的密度邻的水分子，形成分子非密堆积。所以干冰的密度大于冰的密度。大于冰的密度。为什么水在为什么水在40C时的密度最大？时的密度最大？当冰刚刚融化成液态水时，热运动使冰的结当冰刚刚融化成液态水时，热运动使冰的结构部分
9、解体，水分子的空隙减小，密度增大。超过构部分解体，水分子的空隙减小，密度增大。超过4 40 0C C时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小，所以逐渐减小，所以4 40 0C C时水的密度最大。时水的密度最大。2021/8/9 星期一102.分子间作用力分子间作用力包括范德华力和氢键包括范德华力和氢键作用范围小，只有分子与分子充分接近时，作用范围小，只有分子与分子充分接近时，才有明显的作用，气态分子一般不再考虑分才有明显的作用，气态分子一般不再考虑分子间作用力的存在子间作用力的存在分子间作用力很弱，能量很小，易被破坏，分子间作用力很弱，能量很小，
10、易被破坏，克服它需能量少，这就是干冰易气化、碘易克服它需能量少，这就是干冰易气化、碘易升华的原因升华的原因分子间作用力能使分子间的排列有序化，不分子间作用力能使分子间的排列有序化，不能改变分子内的结构，因此只影响物质的物能改变分子内的结构，因此只影响物质的物理性质理性质2021/8/9 星期一111.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是作用的是 A.干干冰冰 B.氯化钠氯化钠 C.氢氧化钠氢氧化钠 D.碘碘2.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间在解释下列
11、物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是的因果关系时，与键能无关的变化规律是 A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依减弱的热稳定性依减弱 B.N2比白磷化学性质稳定比白磷化学性质稳定C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高的熔、沸点逐渐升高 D.H2S的熔沸点小于的熔沸点小于H2O的熔、沸点的熔、沸点 课堂练习课堂练习BCD2021/8/9 星期一123.下列物质在变化过程中，只需克服分子间作下列物质在变化过程中，只需克服分子间作用力的是用力的是 ()A.食盐溶解食盐溶解 B.铁的熔化铁的熔化 C.干冰升华干冰升华 D.氯化铵受热分解氯化铵受热分解 4.当
12、当SO3晶体熔化或气化时，下述各项中发生晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是变化的是 ()A.分子内化学键分子内化学键 B.分子间距离分子间距离 C.分子构型分子构型 D.分子间作用力分子间作用力 5.支持固态氨是分子晶体的事实是支持固态氨是分子晶体的事实是 A.氮原子不能形成阳离子氮原子不能形成阳离子 B.铵离子不能单独存在铵离子不能单独存在 C.常温下，氨是气态物质常温下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水氨极易溶于水 CBDC2021/8/9 星期一136.下列有关共价化合物的说法：下列有关共价化合物的说法：具有较具有较低的熔、沸点低的熔、沸点 不是电解质不是电解质 固态时是固态时是分子
13、晶体分子晶体 都是由分子构成都是由分子构成 液态时不液态时不导电，其中一定正确的是导电，其中一定正确的是 ()A.B.C.D.7.下列分子晶体：下列分子晶体：HCl HBr HI CO N2 H2熔熔沸点由高到低的顺序是沸点由高到低的顺序是 ()A.B.C.D.DC2021/8/9 星期一14.概念：概念：相邻相邻原子原子间以间以共价键共价键相结合而形成相结合而形成空间空间立体网状结构立体网状结构的晶体的晶体 构成原子晶体的粒子是构成原子晶体的粒子是原子原子，原子间以较强的共，原子间以较强的共价键相结合。价键相结合。2原子晶体（共价晶体）原子晶体（共价晶体）金金刚刚石石2021/8/9 星期一
14、1510928共价键 在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的4个碳个碳原子所包围，以共价键跟这原子所包围，以共价键跟这4个碳原子结合，形成正个碳原子结合，形成正四面体。最小的碳环上有四面体。最小的碳环上有6个碳原子。个碳原子。金刚石里的金刚石里的C-C键的键长很短（键的键长很短（154pm），键能），键能很大（很大（347.7KJ/mol）,所以金刚石在所有晶体中硬度所以金刚石在所有晶体中硬度最大，而且熔点也很高（最大，而且熔点也很高（35500C）。）。2021/8/9 星期一16练习练习1：金刚石晶体是：金刚石晶体是一种立体的空间网状结一种立体的空间网状结
15、构，试分析；构，试分析；（1）晶体中最小碳环）晶体中最小碳环由由 个个C原子组成？原子组成？（2）晶体中每个）晶体中每个C原子原子参与了参与了 条条CC键的键的形成？（形成？（3）原子个数）原子个数与与CC键数之比为键数之比为？641：22021/8/9 星期一17常见的原子晶体常见的原子晶体某些非金属单质：金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（晶体硼（B B）、晶体锗）、晶体锗(Ge)(Ge)等等某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（SiO SiO）晶体、）晶体、AlAl
16、2 2OO3 32021/8/9 星期一18练习练习2：有下列八种物质：水晶、冰醋酸、白磷、氩：有下列八种物质：水晶、冰醋酸、白磷、氩晶体、碳化硅、干冰、金刚石和过氧化氢晶体。晶体、碳化硅、干冰、金刚石和过氧化氢晶体。填空：填空：属于原子晶体的化合物是：属于原子晶体的化合物是：；直接由原子构成的晶体是：直接由原子构成的晶体是：；含有极性键和非极性键的分子晶体是是：含有极性键和非极性键的分子晶体是是：；属于分子晶体的单质是：属于分子晶体的单质是：；受热熔化后化学键不发生变化的是：受热熔化后化学键不发生变化的是：；受热熔化需破坏化学键的是：受热熔化需破坏化学键的是：。水晶水晶 碳化硅碳化硅水晶水晶
17、 碳化硅碳化硅、金刚石、金刚石冰醋酸冰醋酸 过氧化氢晶体过氧化氢晶体氩晶体、白磷氩晶体、白磷冰醋酸、氩晶体冰醋酸、氩晶体 白磷白磷 干冰干冰 过氧化氢晶体过氧化氢晶体水晶水晶 碳化硅碳化硅 金刚石金刚石2021/8/9 星期一19练习练习3：下列物质不存在氢键的是：下列物质不存在氢键的是 A.冰醋酸中醋酸分子之间冰醋酸中醋酸分子之间 B.液态液态HF中的中的HF分子之间分子之间 C.一水合氨分子中的氨分子与水分子之间一水合氨分子中的氨分子与水分子之间 D.可燃冰可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子之间中甲烷分子与水分子之间练习练习4：有关晶体的下列说法正确的是：有关晶体的下列说法正确的是
18、 A.晶体中分子间作用越大，分子越稳定晶体中分子间作用越大，分子越稳定 B.原子晶体中原子间键长越短，晶体越稳定原子晶体中原子间键长越短，晶体越稳定 C.原子晶体中共价键越强，熔沸点越高原子晶体中共价键越强，熔沸点越高 D.分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点越高分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点越高 E.微粒间通过共价键形成的晶体，具有高的熔沸点微粒间通过共价键形成的晶体，具有高的熔沸点 F.冰融化时水分子中共价键发生断裂冰融化时水分子中共价键发生断裂 G.分子晶体内一定存在共价键分子晶体内一定存在共价键DBCE2021/8/9 星期一205.下列有关晶体的叙述，属于原子晶体的
19、是：下列有关晶体的叙述，属于原子晶体的是：A.由分子间作用力结合而成，熔点低；由分子间作用力结合而成，熔点低；B.固体熔融后容易导电，熔点在固体熔融后容易导电，熔点在1000左右；左右；C.由共价键结合形成空间网状结构；由共价键结合形成空间网状结构；D.熔沸点高，硬度大。熔沸点高，硬度大。6.某单质组成的晶体一定不是：某单质组成的晶体一定不是：A.离子晶体；离子晶体；B.分子晶体；分子晶体；C.原子晶体；原子晶体；D.金属晶体金属晶体CA2021/8/9 星期一21三、金属晶体三、金属晶体一、金属键一、金属键：1 1.金属键金属键：在金属单质晶体中在金属单质晶体中,使金属原子相互结合的强使金属
20、原子相互结合的强烈作用（金属离子与自烈作用（金属离子与自由电子间的强烈的相互作用）叫金由电子间的强烈的相互作用）叫金属键属键 2.2.金属晶体金属晶体:金属阳离子和自由电子之间通过金属键结合金属阳离子和自由电子之间通过金属键结合而形成的晶体而形成的晶体 构成微粒：金属阳离子与自由电子；构成微粒：金属阳离子与自由电子；微粒间的作用：金属键微粒间的作用：金属键 物性特点物性特点：大部分金属熔点较高、质硬（少数质软），难：大部分金属熔点较高、质硬（少数质软），难溶于水（溶于水（K K、NaNa、CaCa等与水反应），能导电、导热、有延等与水反应），能导电、导热、有延展性等展性等2021/8/9 星期
21、一22堆积堆积模型模型典型代表典型代表空间利空间利用率用率配位数配位数晶晶 胞胞简单简单立方立方只有只有Po526钾钾型型碱金属、碱金属、Fe688镁型镁型Mg/Zn/Ti7412最最紧紧密密堆堆积积铜铜型型Cu/Ag/Au74122021/8/9 星期一233.金属晶体金属晶体Po周围相切的周围相切的Po为为64.金属晶体碱金属或金属晶体碱金属或Fe周围相切的原子为周围相切的原子为82021/8/9 星期一245.金属晶体金属晶体Mg、Zn、Ti周围相切的原子为周围相切的原子为126.金属晶体金属晶体Cu、Ag、Au周围相切的原子为周围相切的原子为122021/8/9 星期一25 NaCl晶
22、胞晶胞CsCl晶胞晶胞离子晶体中存在的微粒是：离子晶体中存在的微粒是：阴、阳离子阴、阳离子微粒间的作用力是：微粒间的作用力是：离子键离子键(离子内可能存在共离子内可能存在共价键价键)哪些是离子晶体：哪些是离子晶体：大多数盐、碱、金属氧化物大多数盐、碱、金属氧化物强调：强调：离子晶体一定是化合物离子晶体一定是化合物离子键无饱和性离子键无饱和性、无方向性、无方向性四、离子晶体四、离子晶体2021/8/9 星期一26两种晶体中阳离子和阴离子的配位数两种晶体中阳离子和阴离子的配位数是否相等？是否相等？离子晶体离子晶体阴离子的配位数阴离子的配位数阳离子的配位数阳离子的配位数NaClCsCl6886202
23、1/8/9 星期一27离子晶体的性质离子晶体的性质在离子晶体中，离子间存在较强的离在离子晶体中，离子间存在较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，难于子键，使离子晶体的硬度较大，难于压缩，具有较高的熔沸点。压缩，具有较高的熔沸点。一般来说：熔沸点的顺序是一般来说：熔沸点的顺序是 原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体离子晶体的熔点离子晶体的熔点高低取决于离子键的强弱高低取决于离子键的强弱离子键的强弱取决于离子键的强弱取决于离子半径离子半径和所带和所带电荷电荷 2021/8/9 星期一28NaCl 晶体是个大分子，晶体中无单独晶体是个大分子，晶体中无单独的的 NaCl 分子存在。分子存在。
24、NaCl 是化学式，因而是化学式，因而 58.5 可以认为是可以认为是式量，不是分子量式量，不是分子量。离子晶体中没有分子式，只有化学离子晶体中没有分子式，只有化学式。化学式是微粒的配位数之比。式。化学式是微粒的配位数之比。2021/8/9 星期一29晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体 原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体构成粒子构成粒子粒子间作用力粒子间作用力熔、沸点熔、沸点硬度硬度延展性延展性导电性导电性典型实例典型实例分子分子原子原子金属离子和自由电子金属离子和自由电子阴、阳离子阴、阳离子范德华力范德华力共价键共价键金属键金属键离子键离子键可能的化学键可能的化学键共价键共价键共
25、价键共价键低低很高很高变化大变化大高高小小很大很大变化大变化大较大较大差差差差良好良好差差不导电不导电不导电不导电良好的良好的导电性导电性不导电不导电NaCl、CsCl、CaF2干冰、冰、干冰、冰、Ne、HCl等等金刚石、金刚石、水晶等水晶等钋、钾、钋、钾、镁、铜镁、铜四种晶体比较四种晶体比较2021/8/9 星期一30最近原子个数求算或空间构型判断：最近原子个数求算或空间构型判断：1.求离求离Na+最近的最近的Cl个数个数 求离求离Cl最近的最近的Na个数个数方法三方法三:配位数为配位数为6，配位原子空间构型为正八面体，配位原子空间构型为正八面体方法一：找点法方法一：找点法(x、y、z)方法
26、二：排除重复计算法方法二：排除重复计算法2021/8/9 星期一312.求离求离Cs+最近的最近的Cl个数个数 求离求离Cl最近的最近的Cs个数个数方法：配位数为方法：配位数为8，配位原子空间构型为，配位原子空间构型为正方体正方体2021/8/9 星期一323.求离求离Ca2最近的最近的F个数个数 求离求离F最近的最近的Ca2+个数个数方法方法:Ca2+的配位数为的配位数为8，配位原子构型为，配位原子构型为正方体正方体 F的配位数为的配位数为4，配位原子构型为，配位原子构型为正四面体正四面体FCa22021/8/9 星期一334.求离求离Na+最近的最近的Na个数个数 求离求离Cl最近的最近的
27、Cl个数个数方法一：找点法方法一：找点法(x、y、z)方法二：排除重复计算法方法二：排除重复计算法2021/8/9 星期一345.求离求离CO2最近的最近的CO2个数个数方法一：找点法方法一：找点法(x、y、z)方法二：排除重复计算法方法二：排除重复计算法2021/8/9 星期一356.冰中，求离冰中，求离H2O最近的最近的H2O个数个数氢键具有方氢键具有方向性向性冰的冰的结构结构2021/8/9 星期一361下列化学式能真实表示物质分子组成的下列化学式能真实表示物质分子组成的是是 （）ANaOH BSiO2 CCsCl DSO3 2下列的晶体中，化学键种类相同，晶体下列的晶体中，化学键种类相
28、同，晶体类型也相同的是类型也相同的是 （）ASO2与与SiO2 BCO2与与H2O CNaCl与与HCl DCCl4与与KClDB课堂检测课堂检测2021/8/9 星期一373下面有关离子晶体的叙下面有关离子晶体的叙述中，不正确的是述中，不正确的是 （）A1mol氯化钠中有氯化钠中有NA个个NaCl分子分子B氯化钠晶体中，每个氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的周围距离相等的Na+共共有有6个个C氯化铯晶体中，每个氯化铯晶体中，每个CS+周围紧邻周围紧邻8个个Cl-D平均每个平均每个NaCl晶胞中有晶胞中有4个个Na+、4个个Cl-AB2021/8/9 星期一38520世纪世纪80年代中期，
29、科学家发现并证明碳还以新的单年代中期，科学家发现并证明碳还以新的单质形态质形态C60存在。后来人们又相继得到了存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。等另外一些球碳分子。90年代初，科学家又发现了管年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。状碳分子和洋葱状碳分子。(如图如图1-5)：下列说法错误的是：下列说法错误的是 A金刚石和石墨的熔点肯定要比金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高高B据估计据估计C60熔点比金刚石和石墨要高熔点比金刚石和石墨要高C无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看作
30、是碳的同素异形体都应看作是碳的同素异形体D球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定碳分子则不一定 BD2021/8/9 星期一396下列数据是对应物质的熔点下列数据是对应物质的熔点据此做出的下列判断中错误的是据此做出的下列判断中错误的是 A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有表中只有BCl3和干冰是分子晶体和干冰是分子晶体C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 Na2O NaCl
31、AlF3AlCl3 9208011291190BCl3Al2O3CO2SiO2-1072073-571723B2021/8/9 星期一407.某离子晶体晶胞结构如下图所示，某离子晶体晶胞结构如下图所示，x位于立方体的位于立方体的顶点，顶点，Y位于立方体中心。试分析：位于立方体中心。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同同时吸引着时吸引着_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与与1个个Y形成的夹形
32、成的夹XYX的的度数为度数为_。(4)设该晶体的摩尔质量为设该晶体的摩尔质量为M gmol-1，晶体密度为，晶体密度为cm-3，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近则晶体中两个距离最近的的X中心间的距离为中心间的距离为_。48XY21210928 2021/8/9 星期一41密度、摩尔质量、晶胞边长三者的关系密度、摩尔质量、晶胞边长三者的关系2021/8/9 星期一43五五.晶胞边长的求法：晶胞边长的求法：NaCl晶胞晶胞1.求晶胞的边长求晶胞的边长2.求求Na最近的最近的Cl的距离的距离3.求相邻两个最近的求相邻两个最近的Na间或间或相邻两个最近的相邻两个最近的Cl间的
33、距离间的距离2021/8/9 星期一442021/8/9 星期一45四、密度的计算、空间利用率四、密度的计算、空间利用率(金属晶体金属晶体)：利用率利用率密度密度2021/8/9 星期一46四、密度的计算、空间利用率四、密度的计算、空间利用率(金属晶体金属晶体)：利用率利用率密度密度晶体晶体Po2021/8/9 星期一47利用率利用率密度密度碱金属或碱金属或Fe2021/8/9 星期一48利用率利用率密度密度CuAgAu2021/8/9 星期一49NaCl晶胞晶胞2021/8/9 星期一50NaCl晶胞晶胞2021/8/9 星期一51CsCl晶胞晶胞2021/8/9 星期一52CaF2晶胞晶胞
34、2021/8/9 星期一53石墨石墨2021/8/9 星期一54练练习习.1986年年，瑞瑞士士两两位位科科学学家家发发现现一一种种性性能能良良好好的的金金属属氧氧化化物物超超导导体体，使使超超导导工工作作取取得得突突破破性性进进展展，为为此此两两位位科科学学家家获获得得了了1987年年的的Nobel物理学物理学奖奖。其晶胞。其晶胞结结构如构如图图。(1)根根据据图图示示晶晶胞胞结结构构，推推算算晶晶体体中中Y，Cu，Ba和和O原子个数比，确定其化学式原子个数比，确定其化学式(2)根根据据(1)所所推推出出的的化化合合物物的的组组成成，计计算算其其中中Cu原原子子的的平平均均化化合合价价(该该
35、化化合合物物中中各各元元素素的的化化合合价价为为Y+3，Ba+2，Cu+2和和Cu+3)试试计计算算化化合合物物中中这这两种价两种价态态Cu原子个数比原子个数比 (1)YBa2Cu3O7 (2)Cu2+:Cu3+=2:1Cu2021/8/9 星期一55练习：练习：食盐晶体是由钠离子和氯离子组成，这两食盐晶体是由钠离子和氯离子组成，这两种离子在空间按种离子在空间按3 3个垂直方向都是等距离地交错排个垂直方向都是等距离地交错排列。已知食盐的摩尔质量是列。已知食盐的摩尔质量是58.5g/mol58.5g/mol，密度是，密度是2.2g/cm2.2g/cm3 3则食盐中相邻的钠离子核间距离的数值则食盐
36、中相邻的钠离子核间距离的数值_ 4.0108cm A3.010-8cmB3.510-8cmC4.010-8cmD5.010-8cm2021/8/9 星期一56练习练习3：如如图图2，最近，最近Cs+和和Cl-间间的距离是的距离是3.5510-8cm，算出，算出CsCl晶体的密度。晶体的密度。(3.99gcm-3)2021/8/9 星期一57 练习练习：晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有十面体，其中含有2020个等边三角形的面和一定数目的顶角，个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子，如图每个顶角各有一个硼原子，如
37、图2-102-10所示，回答：所示，回答：（1 1）键角）键角 ；（2 2）晶体硼中的硼原子数）晶体硼中的硼原子数 个；个；BBBB键键 条。条。6001230多面体中：面数多面体中：面数+顶点数顶点数-棱数棱数2欧拉公式：欧拉公式：2021/8/9 星期一58常见的原子晶体常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属单质：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等某些非金属化合物：某些非金属化合物：碳化硅、氮化硼碳化硅、氮化硼某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅、二氧化硅、AlAl2 2O O3 3晶体的判断方法晶体的判断方法方法一方法一:从晶体的硬度、熔沸点等物理性质进行判断
38、从晶体的硬度、熔沸点等物理性质进行判断方法二方法二:从晶体的构成微粒及微粒间作用力进行判断从晶体的构成微粒及微粒间作用力进行判断方法三方法三:从物质的类别，如：金属对应的晶体是金属晶体，从物质的类别，如：金属对应的晶体是金属晶体，离子化合物对应的晶体是离子晶体，记住常见的原子晶体，离子化合物对应的晶体是离子晶体，记住常见的原子晶体，其余的就是分子晶体其余的就是分子晶体。晶体类别的判断：晶体类别的判断：2021/8/9 星期一59(1)(1)所有所有非非金属氢化物：金属氢化物：H H2 2O,HO,H2 2S,NHS,NH3 3,CH,CH4 4,HX,HX(2)(2)部分部分非非金属单质：金属
39、单质：X X2 2,O,O2 2,H,H2 2,S,S8 8,P,P4 4,C,C6060(除除B B、SiSi、GeGe等的单质等的单质)(3)(3)部分部分非非金属氧化物金属氧化物:CO:CO2 2,SO,SO2 2,NO,NO2 2,P,P4 4O O6 6,P P4 4O O1010(除除SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3等的单质等的单质)(4)(4)几乎所有的酸：几乎所有的酸：H H2 2SOSO4 4,HNO,HNO3 3,H,H3 3POPO4 4(5)(5)绝大多数有机物晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖绝大多数有机物晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖分子晶体的常见类型分子晶体的常见类
40、型晶体类别的判断：晶体类别的判断：2021/8/9 星期一60晶体与单质、化合物的交叉关系：晶体与单质、化合物的交叉关系：金属单质一般金属晶体金属单质一般金属晶体(除除Ge)Ge)、非金属单质一般、非金属单质一般分子晶体分子晶体(除除C C、SiSi、GeGe、B)B)金属氧化物一般离子晶体金属氧化物一般离子晶体(除除AlAl2 2O O3 3等等)、非金属、非金属氧化物一般分子晶体氧化物一般分子晶体(除除SiOSiO2 2等等)所有酸类都属于分子晶体所有酸类都属于分子晶体碱类碱类(除氨水除氨水)一般都是离子晶体一般都是离子晶体盐类盐类(除除AlClAlCl3 3)一般都是离子晶体一般都是离子
41、晶体2021/8/9 星期一61晶体中存在的作用力：晶体中存在的作用力：分子晶体中一般存在范德华力分子晶体中一般存在范德华力(受相对分子质量受相对分子质量和分子极性影响和分子极性影响)、存在分子内共价键、存在分子内共价键(稀有气体稀有气体不存在共价键不存在共价键)、HF/HHF/H2 2O/NHO/NH3 3/-OH/-NH/-OH/-NH2 2还存在氢还存在氢键键(不是化学键不是化学键)原子晶体中只存在共价键原子晶体中只存在共价键(单质是非极性键单质是非极性键)金属晶体中只存在金属键金属晶体中只存在金属键离子晶体中存在离子键、可能存在共价键离子晶体中存在离子键、可能存在共价键(如如NHNH4
42、 4ClCl、NaOHNaOH、NaNa2 2O O2 2中中)石墨晶体存在共价键、金属键、范德华力石墨晶体存在共价键、金属键、范德华力2021/8/9 星期一62熔沸点大小比较：熔沸点大小比较：一般，原子晶体离子晶体分子晶体一般，原子晶体离子晶体分子晶体 固态液态气态，合金单质固态液态气态，合金单质原子晶体：组成相似，原子半径越小、键能越大，原子晶体：组成相似，原子半径越小、键能越大，熔沸点越高，如金刚石熔沸点越高，如金刚石SiC SiC 单晶硅单晶硅离子晶体：组成相似，阴阳离子半径和越小，离离子晶体：组成相似，阴阳离子半径和越小，离子电荷越多，离子键越强，熔沸点越高子电荷越多，离子键越强，
43、熔沸点越高金属晶体：金属阳离子半径越小、自由电子越多，金属晶体：金属阳离子半径越小、自由电子越多，金属键越强，熔沸点越高金属键越强，熔沸点越高分子晶体：首先考虑氢键，再结构相似时考虑范分子晶体：首先考虑氢键，再结构相似时考虑范德华力，有机物要考虑支链数目德华力，有机物要考虑支链数目2021/8/9 星期一63常见的非晶体有：常见的非晶体有：玻璃、松香、塑料、玻璃、松香、塑料、明胶、沥青明胶、沥青大多数固体是晶体大多数固体是晶体二、晶胞的分析和计算二、晶胞的分析和计算（1）均摊法）均摊法对于长方形（正方形）顶点对于长方形（正方形）顶点1/8、棱上、棱上1/4、面上、面上1/2、体内、体内1（2）晶胞的计算）晶胞的计算2021/8/9 星期一64确定化学式确定化学式求出一个晶胞所含各微粒的个数，确求出一个晶胞所含各微粒的个数，确定最简比。定最简比。确定边长、密度、摩尔质量确定边长、密度、摩尔质量NA晶胞中微粒个数晶胞中微粒个数晶胞的体积晶胞的体积2021/8/9 星期一65