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1、二二晶胞晶胞1.1.晶胞：描述晶体结构的基本单元晶胞：描述晶体结构的基本单元蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形无形的，的，是人为划定的。是人为划定的。晶胞参数晶胞参数(三维点阵三维点阵)晶胞的大小和形晶胞的大小和形状可用晶胞的三状可用晶胞的三条棱边长度条棱边长度(轴长轴长)a,b,c及三棱边及三棱边夹角夹角(轴角轴角)，来描述来描述金刚石晶体金刚石晶体石墨烯晶体石墨烯晶体铜晶体铜晶体NaCl晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞思考与交流思考与交流:1.上述铜晶
2、体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？2.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？胞之间是否存在空隙？CO2晶胞晶胞平行六平行六面体面体无隙无隙并置并置特点：晶胞一般都是平特点：晶胞一般都是平行六面体行六面体.晶胞在晶体晶胞在晶体中中“无隙并置无隙并置”。2.2.晶胞晶胞“无隙并置无隙并置”3 3、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/44.4.晶
3、胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算分摊法分摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果：晶胞任意位置上的一个原子如果是被是被n n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是个原子分得的份额就是1/n1/n一个立方体一个立方体顶点的原子顶点的原子被八个晶胞被八个晶胞共用，则平共用，则平分给一个晶分给一个晶胞的只有胞的只有1/8一层上为四个一层上为四个立方体堆积，立方体堆积，上、下共两层上、下共两层顶点顶点顶点顶点：一个立方体一个立方体棱上的原子棱上的原子被四个晶胞被四个晶胞共用，则平共用，则平分给一个晶分给一个晶胞的只有胞的只有1/4（2）：棱上）：棱上面心：
4、占1/2体心：完全属于(8+6)3=12典例典例1：下图是：下图是CO2分子晶体的晶胞结构示分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个意图，其中有多少个CO2分子？多少个原子分子？多少个原子？8+6=4金金刚刚石石晶晶胞胞示示意意图图典例典例2：金刚石晶胞中有几个碳原子？：金刚石晶胞中有几个碳原子？8个练习：如图所示，练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构中，在石墨晶体的层状结构中，（1）每一个最小的碳环完全）每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为拥有碳原子数为，（2）每一层内碳原子数目与）每一层内碳原子数目与CC共价键数目比共价键数目比值为值为典例三、石墨及其结构典例三、石墨及其结构空间层状结构空间层
5、状结构空间结构俯视图空间结构俯视图22:3三棱柱晶胞中：三棱柱晶胞中：顶点：顶点：1/12；水平棱水平棱:1/4；竖棱竖棱:1/6面心：面心：1/2；体心：完全属于体心：完全属于知识拓展知识拓展-非立方晶胞中非立方晶胞中典例：导学案典例：导学案102-513题题顶点，水平棱是空间顶点，水平棱是空间上下两层共同所有上下两层共同所有六方棱柱晶胞中：六方棱柱晶胞中：顶点顶点;1/6；水平棱水平棱:1/4；竖棱竖棱:1/3面心：面心：1/2；体心：完全属于体心：完全属于知识拓展知识拓展-非立方晶胞中非立方晶胞中典例：小题巧练典例：小题巧练10：-18题题启发石墨启发石墨归纳归纳：均摊法均摊法顶点：有顶
6、点：有1/8属于属于该立方体该立方体棱边：有棱边：有1/4属于属于该立方体该立方体面心：有面心：有1/2属于属于该立方体该立方体体心：体心：完全完全属于属于该立方体该立方体审题一定要注意审题一定要注意是晶体结构是晶体结构(均摊法均摊法)，还是分子结构还是分子结构分子结构分子结构(其化学式由其化学式由图中所有实际存在的图中所有实际存在的原子个数决定原子个数决定)小技巧：顶点:(360。/晶胞夹角)2 竖棱:(360。/晶胞夹角)1、堆积原理、堆积原理二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型组成晶体的金属原子在没有其他因组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都遵循素影响
7、时，在空间的排列大都遵循紧紧密堆积密堆积原理。这是因为金属键没有方原理。这是因为金属键没有方向性，因此都趋向于使金属原子吸引向性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以紧更多的其他原子分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使密堆积方式降低体系的能量，使晶体晶体变得比较稳定变得比较稳定。紧密堆积：紧密堆积：微粒之间的作用力，使微粒微粒之间的作用力，使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。的空间。空间利用率：空间利用率：空间被晶格质点占据的百空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。分数。用来表示紧密堆积的程度。配位数：配
8、位数：在密堆积中，一个原子或离子在密堆积中，一个原子或离子周围距离最近且相等的原子或离子的数周围距离最近且相等的原子或离子的数目。目。2、堆积几个概念、堆积几个概念金属原子在二维空间（平面）上有两种排列方式金属原子在二维空间（平面）上有两种排列方式 （a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层非密置层在三维空间里堆积非密置层在三维空间里堆积有几种方式？不同方式堆积时金属晶体的有几种方式？不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别？配位数配位数=4配位数配位数=6思考与交流思考与交流3、金属原子在、金属原子在二维平面二维平面的堆积方式
9、的堆积方式（1 1）简单立方堆积：）简单立方堆积：非密置层堆积非密置层堆积，空间利用率低空间利用率低（52%52%）配位数是配位数是个个.只有金属（只有金属（PoPo）采）采取这种堆积方式取这种堆积方式6每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：1 空间利用率空间利用率=晶胞所含原子体积总和晶胞所含原子体积总和*100%晶体体积晶体体积空间利用率的计算：空间利用率的计算：a：晶胞单位长度：晶胞单位长度r=原子半径原子半径简单立方一个简单立方一个晶胞晶胞含有一个原子含有一个原子2、非密置层的另一种堆积是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中非密置层堆积方式非密置层堆积方式体心立方堆积体心立方堆积
10、（2 2）体心立方堆积）体心立方堆积 钾型钾型许多金属（如碱金属、Fe等）采取这种堆积方式。每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：2配位数：配位数：8非密置层堆积，空间利用率不高（68%）（IA，VB，VIB）体心立方堆积空间利用率计算体心立方堆积空间利用率计算设原子半径为设原子半径为r、晶胞边长为晶胞边长为a，根据，根据勾股定理，勾股定理，2a 2+a 2=(4r)2空间利用率空间利用率 =晶胞含有原子的体积晶胞含有原子的体积/晶胞体积晶胞体积 100%=一个晶胞两个球一个晶胞两个球123456 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准式是将球对准1,3,5
11、1,3,5位位(或对准或对准2,4,62,4,6位位)AB，关键是第三层。对第一、二层来说，第关键是第三层。对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？思考：密置层的堆积方式有哪些？下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将第三层的第一种是将第三层的球对准第一层的球。球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积 配位数配位数 (同层同层 ，上下层各上下层各 )12 63镁型镁型六方密堆积六方密堆积3、按密置层的堆积方式的第一种：按密置
12、层的堆积方式的第一种：六方最密堆积六方最密堆积1200平行六面体六方紧密堆积密置层的堆积方式第一种：密置层的堆积方式第一种：六方最密堆积六方最密堆积配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：12（同层同层6个，上下层各个，上下层各3个个）74%2镁型镁型六方密堆积六方密堆积（Be Mg B B B Be Mg B B B）密致层密致层-第二种是将第三层的球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A,
13、于是形于是形成成ABC ABC 三层一三层一个周期。得到面心立个周期。得到面心立方堆积方堆积。配位数配位数 。(同层同层 ,上下层各上下层各 )126 3按密置层的堆积方式的第二种：按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积面心立方堆积:铜型铜型4、金属原子在、金属原子在三维空间三维空间的堆积方式的堆积方式 非密置层堆积方式简单立方堆积（1）简单立方堆积：只有金属（Po）采取这种堆积方式每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：1配位数是配位数是个个.6配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：铜型铜型 面心立方面心立方 BCA12（同层同层6个，上下层各个，上下层各
14、3个个）74%4（BPbPdPt）根据晶胞的结构特点和有关数据，根据晶胞的结构特点和有关数据，求算晶体的密度或晶胞参数求算晶体的密度或晶胞参数a（晶胞边长）（晶胞边长）对于立方晶胞可建立如下求算途径对于立方晶胞可建立如下求算途径晶胞的密度晶胞的密度求一个晶胞求一个晶胞的质量的质量一个晶胞中粒子数目一个晶胞中粒子数目n摩尔质量摩尔质量阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数求一个晶胞求一个晶胞的体积的体积晶胞边长（或离子半径）晶胞边长（或离子半径）得关系式：晶胞边长为晶胞边长为a，原子半径为，原子半径为r.由勾股定理：由勾股定理：a 2+a 2=(4r)2 a=2.83r每个面心立方晶胞每个面心立方晶胞含原
15、子数目：含原子数目：8 1/8+6=4 =(4 4/3 r 3)/a 3=(4 4/3 r 3)/(2.83 r)3 100%=74%面心立方空间利用率计算堆积方堆积方式式晶胞类晶胞类型型空间空间利用利用率率配位配位数数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo简简简简单单单单立立立立方方方方钾钾钾钾型型型型（体体体体心心心心立立立立方方方方密密密
16、密堆堆堆堆积积积积）镁镁镁镁型型型型（六六六六方方方方最最最最密密密密堆堆堆堆积积积积）镁镁镁镁型型型型（六六六六方方方方最最最最密密密密堆堆堆堆积积积积）削成一个六面体削成一个六面体晶体的特征对称性可划分为晶体的特征对称性可划分为立方立方、六方、三方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜为四方、正交、单斜、三斜为7个晶系，个晶系，堆积方式分类：堆积方式分类：非密置层：非密置层：简单立方堆积简单立方堆积体心立方堆积体心立方堆积密置层：密置层：六方堆积六方堆积面心立方堆积面心立方堆积Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+C
17、l-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可见：可见：在在NaClNaCl晶体晶体中，钠离子、氯离中，钠离子、氯离子按一定的规律在子按一定的规律在空间排列成立方体。空间排列成立方体。5、晶胞类型：晶胞类型：（1）钠离子和氯离子的位置：）钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶
18、点，或者反之。反之。（一）氯化钠型晶胞（一）氯化钠型晶胞（3）与）与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+、Cl-各有几个？各有几个？计算方法：均摊法计算方法：均摊法 顶点占顶点占1/8；棱占；棱占1/4；面心占；面心占1/2；体心占；体心占1 （2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+有：有：12个个与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Cl-有：有：6个个NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数（二）氯化铯型晶胞（二）氯化铯型晶胞-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构及晶胞构示意图的晶体结构及晶
19、胞构示意图CsCl晶胞晶胞（1）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。（2）每个晶胞含铯离子、氯）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数离子的个数铯离子：铯离子：1个个 ；氯离子：；氯离子：1个个（3）与铯离子等距离且最近）与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？的铯离子、氯离子各有几个？铯离子：铯离子：6个个 ；氯离子：；氯离子：8个个Ca2+的配位数：的配位数：8F-的配位数：的配位数：4一个一个CaFCaF2 2晶胞中晶胞中含：含：4个个Ca2+和和8个个F-（三）（三）CaFCaF2 2 型晶胞型晶胞(四四)
20、ZnS)ZnS型晶胞型晶胞阳离子的配位数：阳离子的配位数：4阴离子的配位数：阴离子的配位数：4一个一个ZnS晶胞中含：晶胞中含：4 4个阳离子和个阳离子和4 4个阴离子个阴离子3、典型的原子晶体、典型的原子晶体（1）金刚石）金刚石 在金刚石晶体中每个碳原子被周围在金刚石晶体中每个碳原子被周围4 4个碳原子包围个碳原子包围,处于中心的该碳原子以共价键与周围处于中心的该碳原子以共价键与周围4 4个碳原子结合个碳原子结合,成为正成为正四面体型结构四面体型结构,碳以碳以SPSP3 3杂化轨道形成共价键。这些结构向空杂化轨道形成共价键。这些结构向空间发展间发展,构成彼此联结的立体网状结构构成彼此联结的立
21、体网状结构,其中形成的最小环中其中形成的最小环中含含6 6个碳原子。每个碳原子被个碳原子。每个碳原子被1212个六元环共用。个六元环共用。1mol1mol金刚石中含有的金刚石中含有的C-CC-C共价键数共价键数 2mol2mol。10928154pm键能：键能：347.7kj/mol熔点：熔点：大于大于35500C硬度：很大硬度：很大练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为个最小的碳环完全拥有碳原子数为，每个每个C完全拥有完全拥有CC数为数为其密度为其密度为。石墨中石墨中CC夹角为：夹角为：1200，CC键长：键长：
22、1.421010 m层间距：层间距：3.353.35 10 101010 m m5、石墨及其结构、石墨及其结构空间层状结构空间层状结构空间结构俯视图空间结构俯视图小结小结1：金刚石、石墨的比较：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的由最少碳原子形成环的形状与个数形状与个数碳原子成键数碳原子成键数每个环上键的平均数每个环上键的平均数每个环上原子的平均数每个环上原子的平均数正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面
23、61/2=361/2=361/4=3/261/3=2石墨是层状结构的混合型晶体 石墨石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大在很强的共价键（大键）键），故熔沸点很高。，故熔沸点很高。3、石墨为什么能导电？、石墨为什么能导电？这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以在整个这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以在整个碳原子的平面上运动，但是电子不能从一个平面跳碳原子的平面上运动，但是电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨能导电，并且沿层的平跃到另一个平面，所以石墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强。这也是晶体各向异性的表现。行方向导电性强。这也是晶体各向异性的表现。5、石墨属于哪类晶体？、石墨属于哪类晶体？石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体4、石墨中微粒间的作用：、石墨中微粒间的作用：碳原子间存在共价键和金属键，层与层碳原子间存在共价键和金属键，层与层之间存在范德华力之间存在范德华力