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1、高中化学新人教版选修3系列课件物质结构与性质3.5晶体结构与性质归纳与整理(1)晶体自范性的本质晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里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呈现周期性的有序排列的宏观表象.v(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.自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体有有(能能自发自发呈现多面体外呈现多面体外形形)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非晶体非晶体没有没有(不能自发呈现多面不能自发呈现多面体外形体外形)原子排列相对无序原子排列相对无序一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的区别晶
2、体与非晶体的区别2.晶体形成的途径晶体形成的途径v熔融态物质凝固熔融态物质凝固.v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).v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v有规则的几何外形有规则的几何外形v有固定的熔沸点有固定的熔沸点v物理性质物理性质(强度、导热性、光学性质等）各强度、导热性、光学性质等）各向异性向异性二二.晶胞晶胞v1.定义定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元晶体中重复出现的最基本的结构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三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：
3、棱边：1/4顶点：顶点：1/8立方晶体中晶胞对质点的占有率晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞晶胞 石墨石墨晶体的层状结构，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）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_._.练习一：练习一：2:32:32 23 3三三.四种晶体的比较四种晶体的比较晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶
4、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 阴、阳离子阴、阳离子 原子原子 分子分子 金属阳离子、自金属阳离子、自由电子由电子 粒子间作粒子间作用力用力 离子键离子键共价键共价键 分子间作用分子间作用力力金属键金属键熔沸点熔沸点 硬度硬度 较高较高 较硬较硬 很高很高 很硬很硬 较低较低 一般较软一般较软 一般较高，少部一般较高，少部分低分低,一般较硬，一般较硬，少部分软少部分软 溶解性溶解性 难溶解难溶解相似相溶相似相溶导电情况导电情况 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）一般不导电一般不导电 良导体良导体
5、 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 1.金属氧化金属氧化物（物（K2O、Na2O2）2.强碱强碱（NaOH、KOH、Ba(OH)23.绝大多数绝大多数的盐类的盐类 1.金刚石、金刚石、石墨、晶体石墨、晶体硅、晶体硼硅、晶体硼 2.SiC、SiO2晶体晶体、BN晶体晶体1.大多数非金属单质大多数非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60（除（除金刚石、石墨、晶体硅、晶金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）体硼外）2.气态氢化物气态氢化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金属氧化物非金属氧化物:CO2,SO2,NO2（除（除SiO2外）外）3.酸酸:H2SO4,HNO34.大
6、多数有机物大多数有机物:乙醇，蔗糖乙醇，蔗糖（除有机盐）（除有机盐）晶体熔沸点高低的判断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）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、阳离子电荷数越大，半径越小电荷数越大，半径越小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键长越短键长越短键能越大键能越大熔沸点越高熔沸点越高
7、 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 组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体 金属晶体：金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小金属阳离子电荷数越高，半径越小熔沸点越高熔沸点越高 四、金属晶体的原子堆积模型四、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和密置层非密置层和密置层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简单单立立方方
8、堆堆积积钾型钾型体心体心立方立方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镁型镁型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三、金属晶体的四种堆积模型对比三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型堆积模型典型代表典型代表空间利用率空间利用率配位数配位数晶胞晶胞简单立方简单立方Po52%6钾型钾型(bcp)K68%8镁型镁型(hcp)Mg74%12铜型铜型(ccp)Cu74%12四四.离子晶体离子晶体NaCl和和CsCl的晶胞的晶胞NaCl晶体晶体每个每个Na+同时吸引同时吸引6个个Cl-每个每个Cl-同时吸引同时吸引6
9、个个Na+在氯化铯晶体中，每个在氯化铯晶体中，每个Cl-(或或Cs+)周围与之最接周围与之最接近且距离相等的近且距离相等的Cs+(或或Cl-)共有共有 ；这几个；这几个Cs+(或或Cl-)在空间构成的几何构型为在空间构成的几何构型为 ；在；在每个每个Cs+周围距离相等且最近的周围距离相等且最近的Cs+共有共有 ；这；这几个几个Cs+(或或Cl-)在空间构成的几何构型为在空间构成的几何构型为 ；CsCl晶体晶体8个个立方体立方体6 个个正八面体正八面体(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CaFC
10、aF2 2 晶体中正离子配位数晶体中正离子配位数8,8,负离子配位数为负离子配位数为 。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，负离子的配位数为多少？为多少？(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子的配位数的决定因素2.2.晶格能晶格能v1.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气态正离子和气态负离子形成离子形成1mol离子晶体所释放的能量离子晶体所释放的能量.v2.影响影响
11、晶格能的因素晶格能的因素:v(1)与正负离子电荷成正比与正负离子电荷成正比v(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)v3.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:v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.晶体中微粒的排列、个数及密度的计算晶体中微粒的排列、个数及密度的计算 在氯化钠晶体中，在氯化钠晶体中，每个每个Na+周围与周围与之最接近且距离之最接近且距离相等的相等的Cl-共有共有 个；这几个个；这几个Cl-在在空间构成的几何空间构成的几何构型为构型为 。6正八面体正八面体AD=CD=a/2AC=AB=
12、每个每个CO2分子周围有多分子周围有多少个与之最近且等距离少个与之最近且等距离的的CO2分子？距离为多分子？距离为多少？（设晶胞边长为少？（设晶胞边长为a）a12个个 1987年年2月，朱经武（月，朱经武（Paul Chu）教授等发现钇钡铜氧）教授等发现钇钡铜氧化合物在化合物在90K温度下即具有温度下即具有超导性，若该化合物的结构超导性，若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的如右图所示，则该化合物的化学式可能是（化学式可能是（）A.YBa2CuO7-X B.YBa2Cu2O7-X C.YBa2Cu3O7-X D.YBa2Cu4O7-XCu 8(1/8)+8(1/4)=3 1/81/81/41
13、/4Ba 2Y 1C 金刚石和石墨最小的环为金刚石和石墨最小的环为几元环？碳碳键的键角为多几元环？碳碳键的键角为多少？少？Wg石墨中碳原子数为石墨中碳原子数为 碳环数为碳环数为 ；碳碳单键数为；碳碳单键数为 ；三者之比为；三者之比为 。(W/12)1/2 NA(W/12)NA(W/12)3/2 NA 2:1:3每个环上的碳为三个环共有，故每个环占有每个环上的碳为三个环共有，故每个环占有每个环上的碳为三个环共有，故每个环占有每个环上的碳为三个环共有，故每个环占有2 2个碳个碳个碳个碳每个碳连有三个键，每个键为两个碳共有，故每个每个碳连有三个键，每个键为两个碳共有，故每个每个碳连有三个键，每个键为两个碳共有，故每个每个碳连有三个键，每个键为两个碳共有，故每个碳占有碳占有碳占有碳占有3/23/2个键个键个键个键白磷的键角为多少？白磷的键角为多少？Wg白磷中磷磷单键的数白磷中磷磷单键的数目为多少？目为多少？60(W/124)6 NA 晶体中晶体中Na+和和Cl-间最间最小距离为小距离为a cm，计计算算NaCl晶体的密度晶体的密度