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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第三章 晶体结构与性质第一节 晶体的常识【学问点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体 晶体：是内部微粒（原子、离子或分子）在空间按肯定规律做周期性重复排列构成 的物质； 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质；2、晶体的特点（1）晶体的基本性质 晶体的基本性质是由晶体的周期性结构打算的； 自范性：a晶体的自范性即晶体能自发的出现多面体外形的性质；b“自发 ”过程的实现,需要肯定的条件；率适当；晶体出现自范性的条件之一是晶体生长的速 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是
2、相同的； 各向异性：同一晶体构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体 的性质也随方向的不同而有所差异； 对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性；在外形上,常有相等的对称性；这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复,造本身就是质点重复规律的表达；这就是对称性； 晶体的格子构 最小内能：在相同的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比 较,其内能最小； 稳固性：晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳固的状态； 有确定的熔点：给晶体加热,当温度上升到某温度便立刻熔化； 能使 X 射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现 象；
3、 X 射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个抱负的光栅,它能使 X 射线产生衍射； 利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要试验方法；结构,不能使 X 射线产生衍射,只有散射效应；（2）晶体 SiO 2 与非晶体 SiO2 的区分非晶体物质没有周期性 晶体 SiO2 有规章的几何外形,而非晶体 SiO 2无规章的几何外形； 晶体 SiO2 的外形和内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO 2 内部质点排列无序； 晶体 SiO2 具有固定的熔沸点,而非晶体SiO 2无固定的熔沸点；X 射线产 晶体 SiO2 能使 X 射线产生衍射,而非晶体SiO2 没有周期性结构,不能使生衍射,只有散射
4、效应；3、区分晶体与非晶体的方法（1）考查固体的某些性质 晶体的熔点较固定,而非晶体无固定的熔点；考察固体的熔点,可间接地确定某一固体是否为晶体；晶体的很多物理性质表现出各向异性,而非晶体就表现出各向同性；（2）对固体进行 X射线衍射试验；这是区分晶体与非晶体最牢靠的科学方法；二、晶胞1、定义：晶体结构的基本单元叫晶胞；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思2、晶胞与晶体的关系一般来说,晶胞都是平行六面体；晶体是由数量庞大的完全等同的晶胞“无隙并置 ”而成的；“ 完全等同 ”是指化学
5、上等同和几何上等同,化学上等同就是指晶胞里原子数目和种类完全等同； 几何上等同是指不仅晶体中全部的晶胞的外形、取向和大小等同, 而且晶胞里的原子排列和空间取向完全等同；“无隙并置 ”是指一个晶胞与它相邻的晶胞完全共顶角、共面、共棱的,取向一样,无间隙,从一个晶胞到另一个晶胞只需平移,不需转动,进行或不进行平移操作,整个集体的微观结构无区分；3、均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目；如某个粒子为 有,就该粒子有 1/n 属于一个图形（晶胞） ；n 个图形（晶胞）所共长方形（正方体）晶胞中不同位置的粒子对晶胞的奉献；体内：1；面中： 1/2；棱上：1/4 顶点： 1/8；非长方体晶胞中粒子对晶胞
6、的奉献视情形而定；如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点（ 1 个 C 原子）对六边形的奉献为 1/3；三、物质熔沸点高低比较规律1、不同晶体类型的物质的熔沸点高低次序一般是：原子晶体离子晶体分子晶体；同一晶体类型的物质,就晶体内部结构粒子间的作用越强,熔沸点越高；2、原子晶体要比较共价键的强弱,一般地说,原子半径越小,形成的共价键的键长越短,键能越大,其晶体熔沸点越高；如熔点：金刚石碳化硅晶体硅；3、离子晶体要比较离子键的强弱；一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,就离子间的作用就越强,其离子晶体的熔沸点就越高,如熔点： MgO MgCl 2NaCl CsCl；4、分子晶体：组成
7、和结构相像的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高,如：熔沸点：O2 N2,HI HBr HCl；组成和结构不相像的物质,分子极性越大,其熔沸点就越高,如熔沸点 CON 2；在同分异构体中,一般地说,支链数越多,熔沸点越低,如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物,其熔沸点高低次序是邻间对位化合物；5、金属晶体中金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔沸点就越高；6、元素周期表中第A 族卤素的单质 分子晶体 的熔沸点随原子序数递增而上升；第A 族碱金属元素的单质 金属晶体 的熔沸点随原子序数的递增而降低；四、晶胞的运算公式：式中 晶体密度, V 晶体所占体积,VNMM
8、 粒子的摩尔NAN一个晶胞所含微粒个数,质量, NA阿伏加德罗常数；其次节 分子晶体和原子晶体【学问点梳理】1、分子晶体（1）概念：分子间以分子间作用力结合的晶体叫做分子晶体；（2）构成微粒：分子；特例：稀有气体为单原子分子；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（3）微粒间的作用： 分子间作用力,部分晶体中存在氢键； 分子间作用力的大小打算了晶体的物理性质；分子的相对分子质量越大,分子间作 用力越大,物质的溶、沸点越高,硬度越大； 分子内存在化学键：在晶体状态转变时不被破坏； 分子
9、晶体采纳密积累；分子晶体常形成面心结构的 留意： 分子密堆集的概念：假如分子间的作用力只有范德华力,晶胞,如 CO 2 的晶胞,如下列图；如以一个分子为中心,其四周通常可以有 12 个紧邻的分 子,这一特点称为分子密积累；（4）分子晶体的性质： 一般而言,硬度较小,易挥发； 具有较低的熔沸点； 固体和熔融状态下都不导电； “相像相溶原理” ：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂；（5）“ CO2”分子晶体的结构模型（上图）：在 CO2 晶体中,每个 CO 2 分子与 12 个 CO2 分子等距离相邻（三个相互垂直的平面上各 4 个）；注：大多数分子晶体具有这种结构特点；（
10、6）常见的分子晶体： 全部非金属氢化物,如：水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等； 部分非金属单质,如：卤素 部分非金属氧化物,如：X 2、氧气、硫（ S8）、氮（ N 2）、白磷（ P4）、C60 等；CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10 等； 几乎全部的酸,如：H 2SO4、 HNO 3、 H3PO4、H2SiO 3 等； 绝大多数有机物,如：苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等；（7）氢键型晶体：水形成的晶体的特点：全部水分子以氢键的结合在一起形成链状或层状等结构；在冰晶 4 个紧邻的水分子（如图） ,每个水分子可形成 4 个氢键；体中,每个水分子四周只有水形成冰晶体时体积膨胀,密度减小；2、原子
11、晶体（1）概念：相邻原子间以共价键结合而形成空间网状结构的晶体,叫做原子晶体；（2）构成微粒：原子；（3）微粒间作用：共价键；打算了晶体的物理性质；（4）原子晶体结构特点： 晶体中只存在共价键,原子间全部通过共价键相结合；晶体中原子不遵循紧密积累 原就； 晶体为立体空间网状结构；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思 原子晶体中不存在单个分子；如SiO 2 代表硅原子和氧原子个数比为1： 2,并不代表分子；（5）金刚石、 SiO 2 的晶体结构模型： 金刚石：金刚石的晶体结构模型在金
12、刚石晶体里, 每个碳原子都被相邻的4 个碳原子包围, 以共价键跟这4 个碳原子结合,形成正四周体,被包围的碳原子处于正四周体的中心；这些正四周体结构向空间进展,构成一个坚实的、彼此联接的空间网状晶体（如上图）；最小的碳环上有 6 个碳原子； SiO2 晶体在 SiO2 晶体中, 1 个 Si 原子和 4 个 O 原子形成 4 个共价键,每个 Si 原子；四周结合 4 个 O 原子；同时,每个 O 原子跟 2 个 Si 原子相结合（硅为四价,氧为二价）实际上, SiO2 晶体由 Si 原子和 O 原子按 1 : 2 的比例所组成的立体网状的晶体（如下图）；最小的环上有 12 个原子；二氧化硅的晶
13、体结构模型（6）物理性质 一般具很高的熔点和沸点：原子晶体中原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体 熔沸点就越高； 难溶于水； 硬度大：共价键作用强；（7）常见原子晶体： 某些非金属单质；如：晶体硼、晶体Si 和晶体 Ge、金刚石等； 某些非金属化合物； 如金刚砂（SiC）、二氧化硅 （SiO2）、氮化硼（BN ）、氮化铝（ AlN ）、氮化硅（ Si3N4）等； 某些氧化物,如氧化铝（Al 2O3）等；3、石墨晶体（1）石墨晶体是层状结构,在每一层内,碳原子排列成六边形,一个个六边形排列成平面的网状结构, 每一个碳原子都跟其他三个碳原子相结合,层与层之间以分子间作用力相结合；（2）石墨晶体不
14、是原子晶体,而是原子晶体与分子晶体之间的一种过渡型晶体；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（3）石墨的物理性质由于石墨结构的特别性,它的物理性质为熔点很高,有良好的导电性,仍可作润滑剂；第三节 金属晶体【学问点梳理】1、金属晶体的形成由于金属原子的价电子比较少,简洁失去价电子成为金属离子（带电荷的金属原子）；这些释出来的价电子称为自由电子；自由电子不专属于某个特定的金属离子,而为整个金属晶体所共有, 它们在整个晶体里自由地运动着,形成了自由电子的“海洋 ” ；释出价电子后的金属离
15、子就沉迷在这种“ 海洋 ”中（抵消了金属离子之间的斥力）；这种自由电子跟金属离子之间较剧烈的相互作用称为金属键,金属键使很多金属离子按肯定规律排列形成金属晶体金属晶体中存在金属离子和自由电子,不存在分子；2、“ 电子气理论 ” 与金属的物理通性“电子气理论 ”是描述金属键本质的最简洁理论；其内涵是： 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气 ”,被全部原子所公用,金属键就是将全部原子维系在一起的这种金属脱落价电子后形成的离子与“价电子气 ”之间的剧烈相互作用；用“电子气理论 ” 可以说明金属的延展性、导电导热性等物理性质；（1）延展性：当金属受到外力作用时,晶体中各原子层就会发生相对
16、滑动,但不会改变原先的排列方式, 而且充满在金属原子间的 的作用,因而金属都有良好的延展性；（2）导电性：金属内部的原子之间的 用下, “电子气 ”在电场中定向移动形成电流；“电子气 ”可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂“电子气 ”的流淌是无方向性的,在外加电场的作（3）导热性：金属热导率随温度的上升而降低,是由于“电子气 ”中的自由电子在受热的作用下与金属原子频繁碰撞的缘故；3、金属的拓展学问（1）超导体 一类急待开发的材料一般说来,金属是电的良好导体 汞的很差 ；1911 年荷兰物理学家 H 昂内斯在讨论低温条件下汞的导电性能时,发觉当温度降到约 4 K 即269时汞的电阻 “ 奇特 ”般地
17、降为零,表现出超导电性； 后又发觉仍有几种金属也有这种性质,体；（2）合金人们将具有超导性的物质叫做超导两种和两种以上的金属（或金属与非金属） 熔合而成的具有金属特性的物质,叫做合金,合金属于混合物,对应的固体为金属晶体；合金的特点： 仍保留金属的化学性质,但物理性质转变很大； 熔点比各成份金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀才能强；导电性比成分金属差；（3）金属的物理性质由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子 或原子 排列很 紧密,使金属具有很多共同的性质；名师归纳总结 1）状态：通常情形下,除Hg 外都是固体；第 5 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 -
18、- - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思2）金属光泽：多数金属具有光泽；但除 金属在块状时才表现出来；Mg、Al 、Cu、Au 在粉末状态有光泽外,其他3）易导电、导热：由于金属晶体中自由电子的运动,使金属易导电、导热；4）延展性 5）熔点及硬度：由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱打算；金属除有共同 的物理性质外,仍具有各自的特性； 颜色：绝大多数金属都是银白色,有少数金属具有颜色；如 Cs 银白略带金色；Au 金黄色 Cu 紫红色 密度：与原子半径、 原子相对质量、 晶体质点排列的紧密程度有关；最重的为锇 （Os）铂（ Pt）最轻的为锂（Li ）； 熔点
19、：最高的为钨（W）,最低的为汞（Hg ）,Cs 为 28.4, Ca 为 30；Cr）,最软的金属为钾（K）,钠（ Na）,铯（ Cs）等,可用 硬度：最硬的金属为铬（小刀切割； 导电性： 导电性能强的为银 （Ag ）,金（Au ）,铜（Cu）等；导电性能差的为汞 （Hg）； 延展性：延展性最好的为金（Au ）,铝（ Al ）；4、晶体结构的密积累原理 所谓密积累原理是指在由无方向性的金属键、离子键和分子间作用力等结合的晶体中,原子、离子或分子等微粒总是趋向于相互配位数高、能充分利用空间的积累密度大的哪些结 构；密积累方式由于充分利用空间,从而可使体系的势能尽可能降低,结构稳固；由此可以得出,
20、在金属晶体的四种积累模型中,空间利用率越高,结构越稳固；5、金属晶体的原子积累模型对比非积累模型采纳这种积累空间利配位数晶胞（结构示意图）的典型代表用率简洁立Po 52% 6 方积累密 置层体心立Na、K、Fe、68% 8 方积累Cr、W 六方堆Mg 、Zn 、Ti 、74% 12 积Be、 Co、Ni 密 置 层面心立Cu、Ag、 Au、74% 12 方积累Ca、 Pb、Al 第四节离子晶体名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思【学问点梳理】1、离子晶体（1）概念：阴阳离子以离子键
21、结合的晶体叫做离子晶体（2）构成微粒：阴阳离子（3）微粒间的作用：离子键（4）离子晶体的性质：依据晶格能的大小,可以说明离子晶体的一般性质；熔点、沸点较高,而且随着离子电荷的增加,核间距的缩短,晶格能增大,熔、沸点上升；一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂；由于极性溶剂水能有效地减弱正、负离子间的作用力；熔融态或水溶液中能导电；延展性差；应当指出, 离子晶体的性质仍与离子间的极化有关；离子极化程度增强,导致晶体的水溶性减小,颜色加深,热稳固性下降,熔点下降等；2、晶格能（1）定义：气态离子形成（2）规律：l mol 离子晶体释放的能量,通常取正值；与阴、阳离子所带的电荷成正比,与阴、阳离子间的距离
22、成反比；主要影响离子晶体的物理性质,晶格能越大,形成的离子晶体越稳固,熔点越高,硬 度越大；（3）岩浆晶析出的规章：晶格能高的晶体,熔点较高,在岩浆冷却过程中先结晶析出；3、离子晶体的配位数 由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体,称为离子晶体；在离子晶体中阴阳离子 之间形成离子键时,都有固定的的配位数；配位数是指一个离子四周邻近的异电性离子的数目,其影响因素：正、负离子半径比的大小；与阴、阳离子所带的电荷数成正比,比如 为“ 4”；4、常见离子晶体（1）氯化钠的晶体结构CaF2 中 Ca 2的配位数为 “ 8”,F的配位数名师归纳总结 NaCl 为离子晶体,由Na、Cl构成,晶体中,每个Na同时吸引着6 个 Cl,每个 Cl第 7 页,共 8 页也同时吸引着6 个 Na；每个 Na四周与其最接近的且距离相等的Na有 12 个（ Cl也如此）；每个晶胞中平均占有4 个 Na和 4 个 Cl；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（2）氯化铯的晶体结构名师归纳总结 CsCl 为离子晶体,由Cs和 Cl构成,晶体中,每个Cs同时吸引着8 个 Cl,每个 Cl第 8 页,共 8 页也同时吸引着8 个 Cs；每个 Cs四周与其最近的且距离相等的Cs有 6 个；- - - - - - -