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1、第一章 金属及合金的晶体结构1第1页，本讲稿共42页 你知道固体有晶体和你知道固体有晶体和非晶体之分吗？能否非晶体之分吗？能否举例说明？举例说明？一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体第2页，本讲稿共42页胆胆矾矾 明明矾矾晶晶体体冰糖冰糖晶体晶体 水晶水晶第3页，本讲稿共42页水晶石水晶石第4页，本讲稿共42页第5页，本讲稿共42页祖祖 母母 绿绿第6页，本讲稿共42页绿宝石第7页，本讲稿共42页猫 眼 石 第8页，本讲稿共42页紫水晶 第9页，本讲稿共42页黄黄 水水 晶晶 黄黄 水水 晶晶 第10页，本讲稿共42页NaCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：Na+Cl-第11页，本讲稿共42页金刚
2、石晶体金刚石晶体结构示意图结构示意图第12页，本讲稿共42页干干冰冰晶晶体体结结构构第13页，本讲稿共42页玻璃结构示意图玻璃结构示意图BOSiM第14页，本讲稿共42页晶体晶体SiO2和非晶体和非晶体SiO2的投影示意图的投影示意图第15页，本讲稿共42页思考思考?1、什么是晶体？什么是非晶体？、什么是晶体？什么是非晶体？定义：定义：晶体晶体具有规则几何外形的固体具有规则几何外形的固体 非晶体非晶体没有规则几何外形的固体没有规则几何外形的固体2、晶体有什么特点和性质？、晶体有什么特点和性质？特点和性质：特点和性质：（1）晶体有自范性（晶体有自范性（几何外形和内几何外形和内 部质点排部质点排
3、列的高度有序性，非晶体没有列的高度有序性，非晶体没有）（2）晶体具有各向异性（）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性非晶体不具有各向异性）（3）晶体具有固定的熔点（）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点非晶体不具有固定的熔点）3、晶体和非晶体的本质区别是什么？、晶体和非晶体的本质区别是什么？第16页，本讲稿共42页晶晶体体的的自自范范性性即即晶晶体体能能白白发发地地呈呈现现多多面面体外形的性质。体外形的性质。3、晶体与非晶体的本质区别在于、晶体与非晶体的本质区别在于 构成固体的粒子在三维空间里是构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列否呈现周期性的有序排列第17页，本讲稿共4
4、2页4、晶体形成的途径：、晶体形成的途径：熔融态物质凝固熔融态物质凝固.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).溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出.思考:根据已有知识,举例说明如何制得晶体?第18页，本讲稿共42页思考与交流思考与交流:1.如何鉴别晶体和非晶体如何鉴别晶体和非晶体?（1）性质差异）性质差异如外形、硬度、熔点、折光如外形、硬度、熔点、折光率率（2）区分晶体和非晶体）区分晶体和非晶体最科学的方法最科学的方法是对固是对固体进行体进行X-射线衍射实验射线衍射实验。第19页，本讲稿共42页2 2、某某同同学学在在网网站站找找到到一一张张玻玻璃璃的的结结构构示示
5、意意图图如如图图所所示示，这张图说明玻璃是不是晶体这张图说明玻璃是不是晶体?为什么为什么?3 3、根根据据晶晶体体物物理理性性质质的的各各向向异异性性的的特特点点，人人们们很很容容易易识识别别用用玻玻璃璃仿仿造造的的假假宝宝石石。你你能能列列举举出出一一些些可可能能有有效效的的方方法鉴别假宝石吗法鉴别假宝石吗?分组探讨分组探讨 第20页，本讲稿共42页二二晶胞晶胞1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞描述晶体结构的基本单元叫做晶胞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系比喻然而，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，晶胞是无形的，是人为
6、划定的。蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。第21页，本讲稿共42页晶胞一般是平行六面体，整块晶体可晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的晶胞看作数量巨大的晶胞“无隙并置无隙并置”而而成（晶胞间无间隙，平行排列）成（晶胞间无间隙，平行排列）第22页，本讲稿共42页金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图第23页，本讲稿共42页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:上述铜晶体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是怎样的？晶体的晶胞空间构形是怎样的？第24页，本讲稿共42页平行六面平行六面体体无隙并置无隙
7、并置第25页，本讲稿共42页思考：思考：铜晶胞含有铜晶胞含有4个铜原子，为什么不个铜原子，为什么不是是14个？个？2、晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算第26页，本讲稿共42页晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：体心：1面心面心:1/2顶点顶点:1/8棱边棱边:1/4第27页，本讲稿共42页晶 体 空 间 结 构Cl-Na+第28页，本讲稿共42页第29页，本讲稿共42页立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8小结小结:晶胞对质点的占有率晶胞对质点的占有率第30页，本讲稿共42页探究探究:下下图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)(Na
8、)、金金属属锌锌(Zn)(Zn)、碘碘(1(12 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31页，本讲稿共42页例例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱该
9、化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为原子位于棱柱内。则该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32页，本讲稿共42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故化学式可表示为故化学式可表示为 Mg2B典例分析典例分析第33页，本讲稿共42页本节小结：本节小结：一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体 1、定义：晶体、定义：晶体具有规则几何外形的固体具有规则几何外形的固体 非晶体非晶
10、体没有规则几何外形的固体没有规则几何外形的固体2、特点和性质：、特点和性质：（1）晶体有自范性晶体有自范性 （2）晶体具有各向异性）晶体具有各向异性 （3）晶体具有固定的熔点）晶体具有固定的熔点3、晶体与非晶体的本质区别在于、晶体与非晶体的本质区别在于构成固体的粒子在三维空构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列间里是否呈现周期性的有序排列5、晶体和非晶体的鉴别、晶体和非晶体的鉴别4、晶体形成的途径：、晶体形成的途径：第34页，本讲稿共42页立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8二二晶胞晶胞1、概念：描述晶体结构的基本单元、概念：描述晶体
11、结构的基本单元 叫做晶胞叫做晶胞2、晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算第35页，本讲稿共42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课堂练习课堂练习第36页，本讲稿共42页3、如如图
12、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种离离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为AAB BA2B CAB3 DA2B3第37页，本讲稿共42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、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2 第38页，本讲稿共42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位于立方体的顶点，位
13、于立方体的顶点，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与一个与一个Y形形成的夹角成的夹角XYX的角度为：的角度为：A.90 B.60 C.120 D.10928第39页，本讲稿共42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(晶晶胞胞)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
14、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40页，本讲稿共42页第41页，本讲稿共42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分子子质量为质量为M，NA为阿佛加德为阿佛加德罗常数，则罗常数，则CsCl晶体的密度为晶体的密度为（单位：克（单位：克/cm3）A、8M/a3NA B、a3M/8NAC、M/a3NA D、a3M/NA第42页，本讲稿共42页