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1、化学化学 选修三选修三原子结构与性质原子结构与性质 分子结构与性质分子结构与性质 晶体结构与性质晶体结构与性质 原子结构原子结构原子结构与元素性质原子结构与元素性质 共价键共价键 分子立体结构分子立体结构 分子性质分子性质 晶体常识晶体常识 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体 金属晶体金属晶体 离子晶体离子晶体 第第1页页1 1、化学键及其分类、化学键及其分类 相邻原子或离子之间强烈相互作用相邻原子或离子之间强烈相互作用按成键方式分为：按成键方式分为：金属键金属键 共价键共价键 离子键离子键 金属晶体金属晶体 分子晶体分子晶体 离子晶体离子晶体 第第2页页四、配合物理论介绍四、配合物理论介绍
2、 1 1、配位键、配位键 定义：定义：共用电子对由共用电子对由一个原子单方向一个原子单方向 提供提供给另一个原子共用所形成给另一个原子共用所形成|共价键共价键称配位键。称配位键。表示方法表示方法 形成条件形成条件 AB HN HH H 一个原子有一个原子有孤对电子孤对电子，另一个原子有，另一个原子有空轨道空轨道。第第3页页2 2、配位化合物、配位化合物 配合物形成配合物形成 天蓝色天蓝色溶液溶液蓝色蓝色沉淀沉淀深蓝色深蓝色溶液溶液Cu(OH)2H2OCu H2OH2OOH22+深蓝色深蓝色晶体晶体Cu(NH3)4 SO4H2O加乙醇加乙醇并静置并静置 NH3Cu H3NH3NNH32+CuSO
3、4溶液溶液 滴加氨水滴加氨水 继续滴继续滴加氨水加氨水 第第4页页Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+蓝色溶液蓝色溶液蓝色沉淀蓝色沉淀第第5页页H2OCu H2OH2OOH22+NH3Cu H3NH3NNH32+1Cu与与4O形成结构形成结构为平面正方形为平面正方形 1Cu与与4N形成结构形成结构为平面正方形为平面正方形 第第6页页第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第一节第一节 晶体常识晶体常识第第7页页一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体 晶体晶体含有规
4、则几何外形固体含有规则几何外形固体 非晶体非晶体没有规则几何外形固体没有规则几何外形固体 又称玻璃体又称玻璃体 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 第第8页页2 2、晶体与非晶体性质对比、晶体与非晶体性质对比 自范性微观结构各向异性 熔沸点晶体非晶体有有 无无 原子在三维空原子在三维空间里呈周期性间里呈周期性有序排列有序排列 原子排列相原子排列相对无序对无序 强度、导强度、导热性、光热性、光学性质等学性质等 无无 有固定有固定熔沸点熔沸点 无固定无固定熔沸点熔沸点 自范性自范性 晶体能晶体能自发自发地展现多面体外形性质地展现多面体外形性质 自范性前提
5、：晶体生长速率适当自范性前提：晶体生长速率适当 本质差异 各向异性各向异性 不一样方向上，性质有差异不一样方向上，性质有差异 第第9页页3 3、晶体形成路径、晶体形成路径 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 第第10页页3 3、晶体判别、晶体判别 物理性质差异物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率如：外形、硬度、熔点、折光率 最科学方法是对固体进行最科学方法是对固体进行X-X-射线衍射试验射线衍射试验 第第11页页1、以下关于晶体与非晶体说法正确是、以下关于晶体与非晶体说法正确是 A、晶体一定比
6、非晶体熔点高、晶体一定比非晶体熔点高 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、区分晶体与非晶体最可靠科学方法是、区分晶体与非晶体最可靠科学方法是 A、熔沸点、熔沸点 B、硬度、硬度 C、颜色、颜色 D、x-射线衍射试验射线衍射试验CD课堂练习课堂练习第第12页页二、晶胞二、晶胞 1 1、晶胞、晶胞:描述晶体结构基本单元描述晶体结构基本单元 晶胞是无形，是人为划定晶胞是无形，是人为划定第第13页页2 2、晶胞特征、晶胞特征 普通是普通是平行六面体平行六面体 晶体由晶胞晶体由晶胞“
7、无隙并置无隙并置”而成而成 平行六平行六面体面体无无隙隙并并置置第第14页页3 3、三种经典立方晶体结构、三种经典立方晶体结构 第第15页页4.4.晶胞中原子个数计算晶胞中原子个数计算 晶胞晶胞顶角顶角原子为原子为8个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/8 晶胞晶胞棱上棱上原子为原子为4个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/4 晶胞晶胞面上面上原子为原子为2个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/2 晶胞晶胞内部内部原子为原子为1个晶胞独自占有，即为个晶胞独自占有，即为1 第第16页页1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推可推知：甲晶体中知
8、：甲晶体中A与与B离子个数比为离子个数比为 ；乙晶体化学式为；乙晶体化学式为 ；丙晶体化学；丙晶体化学式为式为_；丁晶体可能化学式为；丁晶体可能化学式为_。1：1C2DEFXY3Z第第17页页2、下下列列图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)、金金属属锌锌(Zn)、碘碘(12)、金金刚刚石石(C)晶晶胞胞示示意意图图，数数一一数数，它它们们分分别别平平均均含含有有几个原子几个原子?NaZnI2金刚石金刚石第第18页页3、钙、钙-钛矿晶胞结构如图所表示。观钛矿晶胞结构如图所表示。观察钙察钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧微粒个数比为多少？钛、氧微粒个数比为多少？
9、第第19页页(8 +6 )3=124、下列图是、下列图是CO2分子晶体晶胞结构示意图，分子晶体晶胞结构示意图，其中有多少个原子？其中有多少个原子？第第20页页5 5、最近发觉一个由钛原子和碳原子组成气、最近发觉一个由钛原子和碳原子组成气态团簇分子，以下列图所表示，顶角和面态团簇分子，以下列图所表示，顶角和面心原子是钛原子，棱中心和体心原子是碳心原子是钛原子，棱中心和体心原子是碳原子，它化学式是原子，它化学式是 。Ti14C13第第21页页第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体第第22页页一、分子晶体一、分子晶体 1 1、分子晶体、分子晶体
10、概念：概念：只含分子晶体只含分子晶体 组成微粒：组成微粒：分子分子 粒子间作用力：粒子间作用力：分子内原子间以共价键结合分子内原子间以共价键结合相邻分子间靠分子间作用力（范德相邻分子间靠分子间作用力（范德华力、氢键）相互吸引华力、氢键）相互吸引 化学式就是分子式化学式就是分子式 第第23页页2 2、常见分子晶体、常见分子晶体全部非金属氢化物全部非金属氢化物部分非金属单质部分非金属单质部分非金属氧化物部分非金属氧化物几乎全部酸几乎全部酸绝大多数有机物晶体绝大多数有机物晶体第第24页页3 3、结构特征、结构特征 分子间作用力分子间作用力 范德华力范德华力 氢键氢键 若分子间只有范德华力时若分子间只
11、有范德华力时 以以1个个分子为中心，分子为中心，周围有周围有12个紧邻个紧邻分子，即分子，即分子分子密堆积密堆积结构结构第第25页页CO2干冰干冰晶胞晶胞 第第26页页若分子间主要为氢键时若分子间主要为氢键时 以以1个个分子为中心，分子为中心，周围有周围有4个相邻个相邻分子，即分子，即分子分子非密堆积非密堆积结构。如结构。如：HF、NH3、冰等、冰等 氢键含有方向性氢键含有方向性第第27页页4 4、物理性质、物理性质 熔沸点较低熔沸点较低;易升华易升华 硬度很小硬度很小 固态和熔融状态时都不导电固态和熔融状态时都不导电只有酸水溶液中有导电只有酸水溶液中有导电 相同相溶原理相同相溶原理 第第28
12、页页1.1.以下性质适合于分子晶体是以下性质适合于分子晶体是()()A.A.熔点熔点10701070，易溶于水，水溶液导电，易溶于水，水溶液导电 B.B.熔点熔点10.31 10.31，液态不导电、水溶液能导电，液态不导电、水溶液能导电 C.C.易溶于易溶于CSCS2 2、熔点、熔点112.8 112.8，沸点，沸点444.6444.6 D.D.熔点熔点97.8197.81，质软、导电、密度，质软、导电、密度0.97g0.97gcm3cm3BCBC2.2.共价键、离子键和范德华力是组成物质粒子间不一共价键、离子键和范德华力是组成物质粒子间不一样作用方式，以下物质中，只含有上述一个作用是样作用方
13、式，以下物质中，只含有上述一个作用是 ()()A.A.干冰干冰 B.B.氯化钠氯化钠 C.C.氢氧化钠氢氧化钠 D.D.碘碘B B练习练习:3.3.以下分子晶体：以下分子晶体：H H2 2O O HCl HCl HBr HBr HI CO HI CO NN2 2 H H2 2熔沸点由高到低次序是熔沸点由高到低次序是()()A.B.A.B.C.C.D.D.C C第第29页页5 5以下过程中，共价键被破坏是以下过程中，共价键被破坏是()()A A碘升华碘升华 B B溴蒸气被木炭吸附溴蒸气被木炭吸附 C C酒精溶于水酒精溶于水 D DHClHCl气体溶于水气体溶于水4.4.当当S0S03 3晶体熔化
14、或气化时，下述各项中发生改变是晶体熔化或气化时，下述各项中发生改变是()()A.A.分子内化学键分子内化学键 B.B.分子间距离分子间距离 C.C.分子构型分子构型 D.D.分子间作用力分子间作用力 BDBDD D6.6.以下相关共价化合物说法：以下相关共价化合物说法：含有较低熔、沸点含有较低熔、沸点 不是电解质不是电解质 固态时是分子晶体固态时是分子晶体 都是由分子都是由分子组成组成 液态时不导电，其中一定正确是液态时不导电，其中一定正确是()()A.B.A.B.C.D.C.D.D D第第30页页7 7已知氯化铝熔点为已知氯化铝熔点为190(2190(2202lO202lO5 5Pa)Pa)
15、，但它在，但它在180180即开始升华。即开始升华。(1)(1)氯化铝是氯化铝是_。(填填“离子化合物离子化合物”“共共价化合物价化合物”)(2)(2)无水氯化铝在空气中强烈无水氯化铝在空气中强烈“发烟发烟”，其原因是，其原因是_。(3)(3)设计一个可靠试验，判断氧化铝是离子化合物还是设计一个可靠试验，判断氧化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计试验是共价化合物。你设计试验是_。(4)(4)在在500K500K和和1.01101.01105 5PaPa时，它蒸气密度时，它蒸气密度(换算为标准换算为标准情况时情况时)为为11.92g11.92gL L1 1，试确定氯化铝在蒸气状态时化，试确定氯
16、化铝在蒸气状态时化学式为学式为_。共价化合物共价化合物AlAl2 2ClCl6 6氯化铝与空气中水蒸气发生水解反应产生氯化铝与空气中水蒸气发生水解反应产生HClHCl气体，气体，HClHCl在在空气中形成酸雾而空气中形成酸雾而“发烟发烟”。在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。第第31页页1 1、以下物质属于分子晶体化合物是（、以下物质属于分子晶体化合物是（）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食盐、食盐C练习练习2 2、干冰气化时，以下所述内容发生改变是、干冰气化时，以下所述内容发生改变是A
17、 A、分子内共价键、分子内共价键 B B、分子间作用力、分子间作用力C C、分子键距离、分子键距离 D D、分子间氢键、分子间氢键BC3 3、冰醋酸固体中不存在作用力是（、冰醋酸固体中不存在作用力是（）A A、离子键、离子键 B B、极性键、极性键 C C、非极性键、非极性键 D D、范德华力、范德华力A第第32页页4、水分子间存在着氢键作用，使水、水分子间存在着氢键作用，使水分子彼此结合而成（分子彼此结合而成（H2O）n。在冰。在冰中每个水分子被中每个水分子被4个水分子包围形成个水分子包围形成变形正四面体，经过变形正四面体，经过“氢键氢键”相互连相互连接成庞大分子晶体，其结构如图：试接成庞大
18、分子晶体，其结构如图：试分析：分析：1mol 冰中有冰中有 mol氢键？氢键？H2O熔沸点比熔沸点比H2S高还是低？为何高还是低？为何？2氢键氢键 第第33页页二、原子晶体二、原子晶体 1 1、原子晶体、原子晶体 概念：概念：原子间以共价键相结合而形成原子间以共价键相结合而形成空间网状结构晶体空间网状结构晶体，又称共价晶体，又称共价晶体 组成微粒：组成微粒：原子原子 粒子间作用力：粒子间作用力：共价键共价键无分子式无分子式化学式表示原子最简整数比化学式表示原子最简整数比 第第34页页2 2、常见原子晶体、常见原子晶体 一些非金属单质：一些非金属单质：一些非金属化合物：一些非金属化合物：硼（硼（
19、B）、硅（）、硅（Si）锗（锗（Ge）、金刚石（）、金刚石（C）等）等 SiC、BN、SiO2、Al2O3等等第第35页页3 3、结构特征、结构特征 晶体中只存在共价键，无单个分子存在；晶体中只存在共价键，无单个分子存在；晶体为空间网状结构。晶体为空间网状结构。金刚石金刚石 二氧二氧化硅化硅 第第36页页4 4、原子晶体物理性质、原子晶体物理性质 熔沸点高熔沸点高 硬度大硬度大 普通不导电普通不导电 难溶于溶剂难溶于溶剂 第第37页页在在SiO2晶体中，每个晶体中，每个Si原子和（原子和（）个）个O原原子形成（子形成（）个共价键即每个）个共价键即每个Si原子周围原子周围结合（结合（）个）个O原
20、子；同时，每个原子；同时，每个O 原子和原子和（）个）个Si原子相结合。在原子相结合。在SiO2晶体中，最晶体中，最小环是（小环是（）元环。）元环。()单个单个SiO2分分子存在。子存在。4 4 4 2 12 没有没有 第第38页页第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第三节第三节 金属晶体金属晶体第第39页页一、金属键一、金属键 1 1、金属键、金属键 金属离子金属离子与与自由电子自由电子之间强烈相互作用之间强烈相互作用 定义定义 本质本质 电子气理论电子气理论 金属原子价电子发生脱落，金属原子价电子发生脱落，形成金属阳离子和自由电子形成金属阳离子和自由电子 自由电子被全部原子所共用自由
21、电子被全部原子所共用从而把全部金属原子维系在一起从而把全部金属原子维系在一起 无饱和性无饱和性无方向性无方向性第第40页页2 2、金属晶体、金属晶体 金属离子与自由电子经过金属键结合金属离子与自由电子经过金属键结合而成晶体叫做金属晶体而成晶体叫做金属晶体粒子间作用力：粒子间作用力：金属键金属键 组成金属晶体粒子：组成金属晶体粒子：金属离子、自由电子金属离子、自由电子 常见金属晶体常见金属晶体：金属、合金：金属、合金第第41页页3 3、金属性质与电子气理论、金属性质与电子气理论 金属导电性金属导电性 电子气运动是没有一定方向，但在外加电电子气运动是没有一定方向，但在外加电场条件下，自由电子定向运
22、动形成电流，场条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属轻易导电所以金属轻易导电第第42页页金属导热性金属导热性 自由电子在运动时与金属离子碰撞，把自由电子在运动时与金属离子碰撞，把能量从温度高部分传到温度低部分，从能量从温度高部分传到温度低部分，从而使整块金属到达相同温度。而使整块金属到达相同温度。高温下热运动猛烈，所以电子定向移动高温下热运动猛烈，所以电子定向移动程度减弱，所以，伴随温度升高，金属程度减弱，所以，伴随温度升高，金属导电性减弱导电性减弱 第第43页页金属延展性金属延展性 金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，在外力作用下各原子层就会发
23、生相对滑动，在外力作用下各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来排列方式，而且弥漫在金属但不会改变原来排列方式，而且弥漫在金属原子间电子气能够起到类似轴承中滚珠之间原子间电子气能够起到类似轴承中滚珠之间润滑剂作用润滑剂作用 第第44页页金属键强弱与金属键强弱与离子半径、离子电荷离子半径、离子电荷相关相关 金属熔点、硬度金属熔点、硬度 金属熔点、硬度与金属键强弱相关金属熔点、硬度与金属键强弱相关离子半径离子半径越小越小或离子所带电荷或离子所带电荷越多越多，则金属，则金属键键越强越强，金属熔沸点，金属熔沸点越高越高、硬度、硬度越大越大。第第45页页二、金属晶体原子堆积模型二、金属晶体原子堆积模型
24、1 1、几个概念、几个概念 配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等微粒个数且距离相等微粒个数空间利用率空间利用率：晶体空间被微粒占满体积百分数晶体空间被微粒占满体积百分数用来表示紧密堆积程度用来表示紧密堆积程度 第第46页页金属二维堆积方式金属二维堆积方式 非密置层非密置层 配位数为配位数为4 密置层密置层 配位数为配位数为6 第第47页页2 2、金属三维堆积方式、金属三维堆积方式 简单立方堆积简单立方堆积 唯一金属唯一金属钋钋 第第48页页简单立方堆积配位数简单立方堆积配位数 =6 第第49页页简单立方堆积空间拥有率简单立方堆积空间拥有率 =52%球
25、半径为球半径为r 正方体边长为正方体边长为a =2r 第第50页页体心立方堆积（钾型）体心立方堆积（钾型）K、Na、Fe 第第51页页体心立方堆积配位数体心立方堆积配位数 =8 第第52页页体心立方堆积空间拥有率体心立方堆积空间拥有率 =68%体对角线长为体对角线长为c 面对角线长为面对角线长为b 棱线长为棱线长为a 球半径为球半径为r c2=b2+a2 b2=a2+a2 c=4r (4r)2=3a2第第53页页第第54页页六方最密堆积（镁型）六方最密堆积（镁型）Mg、Zn、Ti ABABA123456第第55页页六方最密堆积配位数六方最密堆积配位数 =12 第第56页页六方最密堆积晶胞六方最
26、密堆积晶胞 第第57页页六方最密六方最密堆积晶胞堆积晶胞 第第58页页六方最密堆积空间拥有率六方最密堆积空间拥有率 =74%上下面为菱形上下面为菱形边长为半径边长为半径2倍倍2r 高为高为2倍倍正四面体高正四面体高 第第59页页第第60页页面心立方最密堆积（铜型）面心立方最密堆积（铜型）Cu、Ag、Au ABCAABC第第61页页123456第第62页页立方面心最密堆积配位数立方面心最密堆积配位数 =12 第第63页页立方面心最密堆积空间拥有率立方面心最密堆积空间拥有率 =74%第第64页页第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第四节第四节 离子晶体离子晶体第第65页页一、离子晶体一、离子
27、晶体1 1、离子晶体、离子晶体 概念：概念：由阳离子和阴离子经过离子键由阳离子和阴离子经过离子键结合而成晶体叫做离子晶体结合而成晶体叫做离子晶体 组成微粒：组成微粒：阴阳阴阳离子离子 粒子间作用力：粒子间作用力：离子键离子键 无分子式无分子式化学式表示离子最简整数比化学式表示离子最简整数比 配位数（缩写为配位数（缩写为C.N.）一个离子周围最邻近异电性离子数目一个离子周围最邻近异电性离子数目 第第66页页2 2、常见离子晶体、常见离子晶体 强碱、金属氧化物、部分盐类强碱、金属氧化物、部分盐类 NaCl NaCl 晶体晶体 阴离子配位数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 6 6 第第67页页
28、NaCl 晶体晶体 每个每个Cl 周围最近且等距离周围最近且等距离Cl有有 个个 每个每个Na+周围最近且等距离周围最近且等距离Na+有有 个个 12 12 每个晶胞中每个晶胞中Cl有有 个个 Na+有有 个个 4 4 第第68页页CsCl CsCl 晶体晶体 阴离子配位数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 8 8 第第69页页每个每个Cl 周围最近且等距离周围最近且等距离Cl有有 个个 每个每个Cs+周围最近且等距离周围最近且等距离Cs+有有 个个 6 6 每个晶胞中每个晶胞中Cl有有 个个 Cs+有有 个个 1 1 第第70页页CsCl晶胞晶胞 NaCl晶胞晶胞 第第71页页阴离子配位
29、数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 4 8 CaFCaF2 2晶体晶体CaF2晶胞晶胞第第72页页 每个每个F 周围最周围最近且等距离近且等距离F有有 个个 每个每个Ca2+周围周围最近且等距离最近且等距离Ca2+有有 个个 6 12 每个晶胞中每个晶胞中F有有 个个 Ca2+有有 个个 8 4 CaF2晶胞晶胞第第73页页3 3、影响离子晶体配位数原因、影响离子晶体配位数原因 几何原因：晶体中正负离子半径比几何原因：晶体中正负离子半径比 电荷原因：正负离子电荷比电荷原因：正负离子电荷比 键性原因：离子键纯粹程度键性原因：离子键纯粹程度 第第74页页4 4、离子晶体物理性质、离子晶体物理
30、性质 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。普通易溶于水，而难溶于非极性溶剂普通易溶于水，而难溶于非极性溶剂固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电第第75页页二、晶格能二、晶格能 1 1、定义：、定义：气态离子形成气态离子形成1摩离子晶体时释放能量摩离子晶体时释放能量 2 2、晶格能大小影响原因、晶格能大小影响原因 电荷、离子半径电荷、离子半径 伴随离子电荷增加或者核间距离缩短伴随离子电荷增加或者核间距离缩短晶格能增大晶格能增大 晶格能越大，离子晶体越稳定晶格能越大，离子晶体越稳定熔点越高，硬度越大熔点越高，硬度越大 第第76页页