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1、第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识第1页/共81页闪耀着六射星光的天然蓝宝石闪耀着六射星光的天然蓝宝石“亚洲之星亚洲之星”重重330克拉，缅甸产，克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿私密森博物馆。世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿私密森博物馆。第2页/共81页“库利南二号”317.4克拉，镶在英国国王冠上第3页/共81页库利南大钻石是在1907年献给爱德华七世的，后被切割成几大块，其中最大一颗现在镶嵌在王室的宝杖上第4页/共81页世界上最大的有色钻色：第5页/共81页1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻，全透明，色淡黄，可称金
2、刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石”第6页/共81页世界上最大的有色钻色：第7页/共81页世界之最“库利南一号”非洲之星世界上最大的钻石世界上最大的钻石“库利南一号库利南一号”，重，重3106.75克克拉，无价拉，无价1905年年1月月8日，世界上最大的日，世界上最大的钻石柯利南大石柯利南大钻石在南非德石在南非德兰士瓦被士瓦被发现。第8页/共81页本世界最大的钻石“莱索托诺言”第9页/共81页第10页/共81页第11页/共81页第12页/共81页第13页/共81页第14页/共81页第15页/共81页食盐食盐第16页/共81页第17页/共81页萘第18页/共81页K K2 2CrCr2 2O
3、 O7 7第19页/共81页晶体什么样？第20页/共81页晶体什么样（2）第21页/共81页晶体什么样（3）第22页/共81页晶体什么样（4）第23页/共81页第24页/共81页第25页/共81页第26页/共81页第27页/共81页雪花晶体雪花晶体食糖晶体食糖晶体明矾晶体明矾晶体单质硫单质硫单质硫单质硫食盐晶体食盐晶体第28页/共81页第29页/共81页胆胆矾矾 明明矾矾晶晶体体冰冰糖糖晶晶体体 水水晶晶第30页/共81页黄黄水水晶晶黄黄水水晶晶第31页/共81页祖祖母母绿第32页/共81页绿宝石第33页/共81页猫眼石第34页/共81页紫水晶第35页/共81页水晶石水晶石第36页/共81页自
4、然界中美丽的雪花自然界中美丽的雪花第37页/共81页 观察图片观察图片,下列固体在外形上有什么区别下列固体在外形上有什么区别?明明矾矾玛瑙玛瑙第38页/共81页一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.概念概念 晶体晶体:具有具有规则几何外形的固体。几何外形的固体。非晶体非晶体:没有没有规则几何外形的固几何外形的固体。体。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型晶体混合型晶体2.分分类如食如食盐、水晶、碘等、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等等如金如金刚石、晶体硅等石、晶体硅等如冰、干冰等如冰、干冰等如如铁、铝
5、等等如石墨如石墨第39页/共81页NaCl晶体晶体结构示意构示意图：Na+Cl-第40页/共81页金金刚石晶体石晶体结构示意构示意图第41页/共81页干干冰冰晶晶体体结构构第42页/共81页宏观晶体的形貌宏观晶体的形貌 立方第43页/共81页第44页/共81页晶体晶体SiOSiO2 2和非晶体和非晶体SiOSiO2 2的投影示意图的投影示意图第45页/共81页3.晶体与非晶体的本晶体与非晶体的本质差异差异说明明:(1)晶体自范性的本晶体自范性的本质:是晶体中粒子在微是晶体中粒子在微观空空间里呈里呈现周期性的有序排列的宏周期性的有序排列的宏观表象表象.(2)晶体自范性的条件之一晶体自范性的条件之
6、一:生生长速率适当速率适当.自范性自范性微微观结构构晶体晶体非晶体非晶体有有(能能自发自发呈现多面体外形呈现多面体外形)没有没有(不能自发呈现多面体外形不能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈原子在三维空间里呈周期性有序排列周期性有序排列原子排列相对无序原子排列相对无序第46页/共81页天然水晶球里的玛瑙和水晶第47页/共81页探究实验探究实验【实验1】硫晶体的硫晶体的结晶晶取少量硫粉置于蒸取少量硫粉置于蒸发皿中，加皿中，加热至熔融至熔融态，停止加，停止加热，观察硫晶体的析出察硫晶体的析出【实验2】碘的凝碘的凝华在一小在一小烧杯中加入少量碘，用一个表面皿杯中加入少量碘，用一个表面皿盖在小盖在
7、小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加杯放在石棉网上加热，观察察实验现象象【实验3】硫酸硫酸铜晶体的析出晶体的析出取硫酸取硫酸铜粉末配制高温粉末配制高温饱和溶液，冷却和溶液，冷却析晶析晶第48页/共81页4.晶体形成的途径晶体形成的途径熔融熔融态物物质凝固凝固.气气态物物质冷却不冷却不经液液态直接凝固直接凝固(凝凝华).溶溶质从溶液中析出从溶液中析出.第49页/共81页各向异性各向异性(强度、度、导热性、光学性性、光学性质等）等）5晶体的特性晶体的特性自范性（自范性（规则的几何外形）的几何外形）有固定的熔点有固定的熔点能使能使X-射射线产生衍
8、射生衍射（最科学的区（最科学的区别晶体和非晶体的方法）晶体和非晶体的方法）第50页/共81页1.石墨石墨(C)和和蓝宝石宝石(Al2O3SiO2)是常是常见的晶体的晶体,其中石墨的其中石墨的结构呈构呈层状状,在与在与层垂直方向的垂直方向的导电率率为与与层平行方向上平行方向上导电率的率的1/10000;蓝宝石宝石在不同方向上的硬度是不同的在不同方向上的硬度是不同的.2.石蜡和玻璃都是非晶体石蜡和玻璃都是非晶体,如果将二者加如果将二者加热,当温当温度升高到一定程度后度升高到一定程度后,开始开始软化化,流流动性增性增强,最最后后变成液体成液体.整个整个过程温度不断上升程温度不断上升,并且在并且在这个
9、个过程中没有固定的熔解程中没有固定的熔解热效效应.第51页/共81页非晶非晶态二氧化硅和晶二氧化硅和晶态二氧化硅二氧化硅X-衍射粉末衍射粉末图谱的的对比比第52页/共81页问题与思考与思考粉末状的固体由于没有规则的形状，所以不是晶体，对吗？某些晶体的某些晶体的显显微照片微照片第53页/共81页玻璃玻璃结构示意构示意图BOSiM第54页/共81页1.晶体与非晶体的根本区晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微在于构成固体中的粒子在微观空空间里是否呈里是否呈现周期性的有序排列。周期性的有序排列。观察教科察教科书中的中的图3-5玻璃的玻璃的结构示意构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无，
10、构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。序的，所以玻璃是非晶体。学与问:2.利用晶体与非晶体的性利用晶体与非晶体的性质差异来差异来鉴别玻璃和宝石。宝石玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性光率等性质来来鉴别宝石。宝石。（1）可）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体。（2）可利用宝石的折光率）可利用宝石的折光率鉴别；（3）可利用）可利用X-射射线衍射衍射仪鉴别。第
11、55页/共81页1.下列关于晶体与非晶体的下列关于晶体与非晶体的说法正确的是法正确的是()A.晶体一定比非晶体的熔点高晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体有自范性但排列无序晶体有自范性但排列无序C.非晶体无自范性而且排列无序非晶体无自范性而且排列无序D.固体固体SiO2一定是晶体一定是晶体2.区区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是晶体与非晶体最可靠的科学方法是()A.熔沸点熔沸点B.硬度硬度C.颜色色D.x-射射线衍射衍射实验CD第56页/共81页3.下列不属于晶体的特点是（下列不属于晶体的特点是（）A.有固定的几何外形有固定的几何外形B.有各向异性有各向异性C.有固定的熔点有固定的熔点D.一定是无
12、色透明的固体一定是无色透明的固体D第57页/共81页4.晶体具有各向异性。如晶体具有各向异性。如蓝晶石晶石（Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与同；又如石墨在与层垂直的方向上的垂直的方向上的导电率与率与层平行的方向上的平行的方向上的导电率率1104。晶体的各向异性主要表晶体的各向异性主要表现在是：（在是：（）硬度硬度导热性性导电性性光学性光学性质A.B.C.D.D第58页/共81页（二）区分方法：（二）区分方法：1、测定物质的熔沸点、测定物质的熔沸点2、X-射线衍射实验射线衍射实验3、测定物质的折射率、测定物质的折射率4、测定晶体是否具有各向异性、测定
13、晶体是否具有各向异性5、观察晶体的质点排列是否有序、观察晶体的质点排列是否有序第59页/共81页二、晶胞二、晶胞（一）概念：描述晶体结构的基本单元（一）概念：描述晶体结构的基本单元（晶体中无限重复的部分）（晶体中无限重复的部分）第60页/共81页第61页/共81页（一）、由晶胞计算物质化学式的方（一）、由晶胞计算物质化学式的方法法体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8晶胞体心.avi晶胞棱.avi晶胞顶点.avi晶胞面.avi第62页/共81页平行六面体平行六面体 晶胞晶胞内部：内部：1面上：面上：1/2棱上：棱上：1/4顶点：点：1/8小结小结:晶胞对质点（粒子
14、）的占有率晶胞对质点（粒子）的占有率第63页/共81页第64页/共81页1、体心、体心全部全部2、面心、面心1/23、棱上的点、棱上的点1/44、顶点（具体点（具体问题具体分析）具体分析）立方体立方体1/8三棱柱三棱柱1/12注：上述注：上述贡献的献的计算算仅适用于离子晶体和适用于离子晶体和原子晶体而不适用于分子晶体原子晶体而不适用于分子晶体第65页/共81页AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB第66页/共81页练习练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据
15、离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2BBA2第67页/共81页AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB第68页/共81页B化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3第69页/共81页探究探究（即自学检测即课本（即自学检测即课本P64P64学与问）学与问）:下下图
16、图依依次次是是金金属属钠钠(Na)(Na)、金金属属锌锌(Zn)(Zn)、碘碘(I(I2 2)、金金刚刚石石(C)(C)晶晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?钠、锌晶胞都是：钠、锌晶胞都是：81/8+1=281/8+1=2；碘：（碘：（81/8+61/281/8+61/2）2=82=8；金刚石：金刚石：81/8+61/2+4=881/8+61/2+4=8。第70页/共81页例例:2001年年报道的硼和道的硼和镁形成的化合物刷新了形成的化合物刷新了金属化合物超金属化合物超导温度的最高温度的最高记录。如。如图所示的是所示的是该化合物的晶体化合物的
17、晶体结构构单元：元：镁原子原子间形成正六棱形成正六棱柱，且棱柱的上下底面柱，且棱柱的上下底面还各有各有1个个镁原子，原子，6个硼个硼原子位于棱柱内。原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示化合物的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2典例分析典例分析第71页/共81页Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示故化学式可表示为 MgB2典例分析典例分析第72页/共81页1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是A、晶体一定比非晶体的熔点高、晶体一定比非晶体的熔点高B、晶体有自范性但排
18、列无序、晶体有自范性但排列无序C、非晶体无自范性而且排列无序、非晶体无自范性而且排列无序D、固体、固体SiO2一定是晶体一定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是A、熔沸点、熔沸点B、硬度、硬度C、颜色、颜色D、x-射线衍射实验射线衍射实验CD当堂当堂训练第73页/共81页3、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞晶胞)的结构的结构.请回答：请回答：该化合物的化学式为该化合物的化学式为_.CaTiO3 课后作后作业：1、课本本P641、2、3、4、（做在、（做在书上）上）2、（、（选做）登做）登陆中国科
19、普博中国科普博览网站网站，输入关入关键词“什么是什么是矿物物”并并阅读，生，生动有趣、受益匪浅哦。有趣、受益匪浅哦。第74页/共81页3、如如图图所所示示晶晶体体中中每每个个阳阳离离子子A或或阴阴离离子子B，均均可可被被另另一一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为AABBA2BCAB3DA2B3第75页/共81页4、右面图形是石墨晶体的层面结构图，、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：共价键数和碳原子数是分别：A、6，6B、2，4C、2，
20、3D、3，2第76页/共81页5、某离子晶体晶胞结构如右图所示，、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶位于立方体的顶点，点，Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个X与一与一个个Y形成的夹角形成的夹角XYX的角度为：的角度为：A.90B.60C.120D.10928第77页/共81页7、如如图图是是CsCl晶晶体体的的晶晶胞胞（晶晶体体中中最最小小的的重重复复单单元元）已已知知晶晶体体中中2个个最最近近的的Cs+核核间间距距离离为为acm，氯氯化化铯铯的的相相对对分子质量为分子质量为M，NA为阿佛加德为阿佛加德罗常数，则罗常数，则CsCl晶体的密
21、度为晶体的密度为（单位：克（单位：克/cm3）A、8M/a3NAB、a3M/8NAC、M/a3NAD、a3M/NA第78页/共81页6、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞晶胞)的结构的结构.请回答：请回答：(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为_.(2)在该化合物晶体中，与某个钛离在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共子距离最近且相等的其他钛离子共有有_个个.(3)设该化合物的相对分子质量为设该化合物的相对分子质量为M，密度为密度为阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为的最短距离为_.CaTiO36第79页/共81页第80页/共81页感感谢您的您的观看。看。第81页/共81页