第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、結(jié)構(gòu)特征：晶體——結(jié)構(gòu)微粒在微觀空間里呈周期性有序排列

非晶體——結(jié)構(gòu)微粒無(wú)序排列一、晶體和非晶體2晶體與非晶體的性質(zhì)特征說(shuō)明：晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件之一：生長(zhǎng)速率適當(dāng)。自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈封閉的規(guī)則的多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒(méi)有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對(duì)無(wú)序晶體的特性<2>.有固定的熔沸點(diǎn)（非晶體有固定的熔沸點(diǎn)）（常用于區(qū)分晶體和非晶體）<3>.各向異性（強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等）（不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。）<4>.當(dāng)一波長(zhǎng)的ｘ－射線通過(guò)晶體時(shí)，會(huì)在記錄儀上看到分立的斑點(diǎn)或者普線．區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是：對(duì)固體進(jìn)行X—射線衍射實(shí)驗(yàn)3、晶體形成的途徑熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(注)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。溶質(zhì)從溶液中析出。練習(xí):241頁(yè)深度思考1天然水晶球里的瑪瑙和水晶瑪瑙和水晶都是SiO2的晶體，不同的是瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熔融態(tài)SiO2緩慢冷卻形成的?，旇?.晶胞的定義：晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)(或基本單元)單元2.晶胞的特征：通過(guò)上、下、左、右、前、后的平移能與下一個(gè)最小單元（即晶胞）完全重合

二:晶胞:3.晶體和晶胞的關(guān)系：晶體可以看作是完全等同數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的關(guān)系教材66頁(yè)圖3-7)“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一個(gè)晶胞到另一個(gè)晶胞只需平移，不需轉(zhuǎn)動(dòng)“無(wú)隙”指相鄰的晶胞之間沒(méi)有任何間隙；一個(gè)晶胞與相鄰的晶胞完全共頂點(diǎn)、共棱邊、共面請(qǐng)理解：“完全等同”指所有晶胞的形狀、內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列完全相同平行六面體無(wú)隙并置體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/44.晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算均攤法：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x12437685122134請(qǐng)看:1體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/45、三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)體心立方簡(jiǎn)單立方面心立方常見(jiàn)晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算:

長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)：頂----1/8棱----1/4面----1/2心----1（1）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4(2)體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。微粒數(shù)為：8×1/8+1=2在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。微粒數(shù)為：12×1/6+2×1/2+3=6

(3)六方晶胞1、現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞,可推知：甲晶體中A與B的離子個(gè)數(shù)比為

；乙晶體的化學(xué)式為

；丙晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____；丁晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____。1∶1C2DEFXY3Z2、下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(12)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個(gè)原子?NaZnI2金剛石

8.NiO晶體結(jié)構(gòu)如圖，Ni2＋與鄰近的O2-核間距為a×10-8㎝，計(jì)算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1)練習(xí):241頁(yè)第三題3分子晶體1.定義：只含分子的晶體稱為分子晶體如碘晶體只含I2分子，屬于分子晶體。構(gòu)成粒子：分子構(gòu)成晶體中粒子間的相互作用：分子間作用力(范德華力和氫鍵)注：分子內(nèi)原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，除稀有氣體因?yàn)橄∮袣怏w分子為單原子分子，無(wú)共價(jià)鍵。碘晶體結(jié)構(gòu)分子晶體熔化時(shí)一般只破壞分子間作用力,不破壞化學(xué)鍵,也有例外,如S82、屬于分子晶體的化合物類別舉例（1）所有非金屬氫化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金屬單質(zhì)X2,O2,H2,S8,P4,C60除金剛石

,石墨,晶體硅,晶體硼等（3）部分非金屬氧化物

CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10除碳化硅（4）幾乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）絕大多數(shù)有機(jī)物晶體乙醇，冰醋酸，蔗糖(6)其他的:氯化鋁,氯化鈹分子晶體的物理特性：較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)（為什么？）較小的硬度（多數(shù)分子晶體在常溫時(shí)為氣態(tài)或液態(tài)）一般都是絕緣體，固態(tài)或熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電,部分溶于水后導(dǎo)電(舉例)。溶解性與溶質(zhì)、溶劑的分子的極性相關(guān)——相似相溶(講)。原因：分子間作用力很弱分子晶體熔沸點(diǎn)變化規(guī)律P243-244頁(yè)注:①分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高(相對(duì)分子質(zhì)量,分子極性,氫鍵)②分子晶體熔化時(shí)一般只破壞分子間作用力,不破壞化學(xué)鍵,也有例外,如S8（２）有分子間氫鍵－不具有分子密堆積特征（如：HF、冰、NH3

）晶體分子結(jié)構(gòu)特征（１）只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵－分子密堆積（若以一個(gè)分子為中心,其該分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2）分子的密堆積（與每個(gè)分子距離最近的相同分子共有12個(gè)）氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞分子的密堆積晶體中與某一CO2分子等距離且最近的CO2分子有

個(gè)

干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖12冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性分子的非密堆積氫鍵具有飽和性4、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而成（H2O）n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：①1mol冰中有

mol氫鍵？②H2O的熔沸點(diǎn)比H2S高還是低？為什么？冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如右圖）相似，其中空心所示原子位于立方體的頂點(diǎn)2氫鍵一、原子晶體概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。構(gòu)成粒子：原子粒子之間的作用：共價(jià)鍵熔化時(shí)需克服的作用：共價(jià)鍵原子晶體中，成鍵元素原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵能越大，熔點(diǎn)越高。P243原子晶體熔沸點(diǎn)高低比較練習(xí)1、碳化硅SiC的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是（）A、①③②B、②③①C、③①②D、②①③A3、常見(jiàn)原子晶體（1）某些非金屬單質(zhì)：硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）、金剛石（C）等（2）某些非金屬化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、

等2、原子晶體的物理性質(zhì)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)很高硬度很大一般不導(dǎo)電（硅和鍺是半導(dǎo)體）且難溶于一些常見(jiàn)的溶劑原因：在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)4、典型的原子晶體（1）金剛石109o28′154pm鍵能： 347.7kj/mol熔點(diǎn)：大于35500C硬度：很大109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖鍵能： 347.7kj/mol熔點(diǎn)：大于35500C硬度：很大154pm4、典型的原子晶體在金剛石晶體里每個(gè)碳原子結(jié)合了

個(gè)碳原子形成4個(gè)σ鍵

，即每個(gè)碳原子被

個(gè)碳原子包圍著，被包圍的碳原子和四個(gè)相鄰的碳原子形成的空間構(gòu)型為

夾角為

所以在金剛石中碳原子的雜化方式為

金剛石晶體中所有的C—C鍵長(zhǎng)

4109。28，4正四面體sp3相等晶體中最小的碳環(huán)由個(gè)碳組成，且不在同一平面內(nèi),；晶體中每個(gè)C原子被

12

個(gè)六元環(huán)所共有,每個(gè)環(huán)平均擁有：

1

個(gè)C－C鍵，1/2個(gè)C原子。晶體中每個(gè)C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為：61:23、典型的原子晶體（1）金剛石109o28′154pm鍵能： 347.7kj/mol熔點(diǎn)：大于35500C硬度：很大金剛石晶胞中含8個(gè)碳原子[2011高考題節(jié)選】六方氮化硼（BN)在高溫高壓下可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼（BN)，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm,問(wèn)立方氮化硼晶胞中含多少個(gè)氮原子，多少個(gè)硼原子,立方氮化硼的密度是___________g·cm-3？各為4個(gè)180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2的結(jié)構(gòu)特征在SiO2晶體中①每個(gè)Si原子周圍結(jié)合個(gè)O原子；所以Si原子均以sp3雜化分別與4個(gè)O原子成鍵

,同時(shí)，每個(gè)O原子跟個(gè)Si原子相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。。421：2③1molSiO2中含Si—O鍵

4mol②最小的環(huán)是由個(gè)

Si原子和個(gè)O原子組成的12元環(huán),含有12個(gè)Si-O鍵；每個(gè)Si原子被12個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)O原子被6個(gè)十二元環(huán)共有,每個(gè)十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為6×1/12=1/2，擁有的O原子數(shù)為6×1/6=1擁有的Si-O鍵數(shù)為12×1/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2,66

練習(xí)：如圖所示，在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為

，每個(gè)C完全擁有C－C數(shù)為

。石墨中C－C夾角為：1200，

C－C鍵長(zhǎng)：1.42×10－10m層間距：

3.35×10－10m石墨及其結(jié)構(gòu)（混合型晶體）空間層狀結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)俯視圖離子晶體1、定義：由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽(yáng)離子3、相互作用力：離子鍵4、離子鍵的特征：無(wú)飽和性和方向性5、常見(jiàn)的離子晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。離子晶體的物理性質(zhì)，，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點(diǎn)升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。熔沸點(diǎn)較高硬度較大晶格能1、晶格能的定義：氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量。2、影響晶格能大小的因素：陰、陽(yáng)離子的半徑越小，晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點(diǎn)越高，硬度越大。陰、陽(yáng)離子所帶電荷越多，晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點(diǎn)越高，硬度越大。練習(xí)：比較下列晶體熔沸點(diǎn)高低：(1)NaFKCl

NaCl(2)MgOAl2O3(1)NaF>NaCl>KCl(2)Al2O3

>MgONa+Cl-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+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+可見(jiàn)：在NaCl晶體中，鈉離子、氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體。主頁(yè)5、晶胞類型：（1）氯化鈉型晶胞

每個(gè)Na+周圍有六個(gè)Cl-

每個(gè)Cl-周圍有六個(gè)Na+與Na+最近且等距的Cl-

的連線構(gòu)成的圖形為正八面體，反之亦然5、幾種離子晶體(1)NaCl晶體每個(gè)Na+周圍最近且等距離的Cl-有

個(gè)，每個(gè)Cl-周圍最近且等距離的Na+有

個(gè)；在每個(gè)Na+周圍最近且等距離的Na+有

個(gè)，在每個(gè)Cl-周圍最近等距離的Cl-有

個(gè)。Na+和Cl-的配位數(shù)分別為

、

。一個(gè)NaCl晶胞中含

個(gè)Na+和

個(gè)Cl-。NaCl晶體中

NaCl分子，化學(xué)式NaCl表示

。6612446無(wú)126Na+和Cl-的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比同類習(xí)題重現(xiàn)在氯化鈉晶胞中，若Na+和Cl-間的最近距離為0.5ax10-10m，則晶體的密度多少g/cm3？

---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖(2)CsCl晶體每個(gè)Cs+周圍最近且等距離的Cl-有

個(gè)，每個(gè)Cl-周圍最近且等距離的Cs+有

個(gè)；在每個(gè)Cs+周圍最近且等距離的Cs+有

個(gè)，在每個(gè)Cl-周圍最近等距離的Cl-有

個(gè)。一個(gè)CsCl晶胞中含

個(gè)Cs+和

個(gè)Cl-。Cs+和Cl-的配位數(shù)分別為

、

。88661188(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：8②F-的配位數(shù)：4③一個(gè)CaF2晶胞中含：

4個(gè)Ca2+和8個(gè)F-Ca2+F-(3)CaF2晶體每個(gè)Ca2+周圍最近且等距離的F-有

個(gè)，每個(gè)F-周圍最近且等距離的Ca2+有

個(gè)；在每個(gè)Ca2+周圍最近且等距離的Ca2+有

個(gè)，在每個(gè)F-周圍最近等距離的F-有

個(gè)。一個(gè)CaF2晶胞中含

個(gè)Ca2+和

個(gè)F-；Ca2+和F-的配位數(shù)分別為

、

。841264884Ca2+F-(4)ZnS型晶胞①陽(yáng)離子Zn2+的配位數(shù)：4②陰離子S2-的配位數(shù)：4③一個(gè)ZnS晶胞中含：

4個(gè)陽(yáng)離子和4個(gè)陰離子黃顏色的為Zn2+

黑色的為S2-2012高考題節(jié)選

ZnS在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等業(yè)中應(yīng)用廣泛，立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長(zhǎng)為540.0pm,則密度為多少g/cm-34.1g/cm-3課后思考（2）Zn2+與S2-距離為的多少？決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比鍵性因素離子鍵的純粹因素金屬鍵：金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）

1）金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽(yáng)離子和自由電子。（2）金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。特征：（3）金屬鍵沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性。影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素金屬陽(yáng)離子所帶電荷越多、離子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強(qiáng)，即金屬鍵越強(qiáng),

金屬晶體熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。

組成粒子：金屬陽(yáng)離子和自由電子3、金屬晶體：通過(guò)金屬鍵結(jié)合形成的晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體微粒間作用力：金屬鍵金屬晶體性質(zhì)⑴金屬導(dǎo)電性⑶金屬延展性⑵金屬導(dǎo)熱性(4)、金屬光澤和顏色三維空間里非密置層的

金屬原子的堆積方式（1）第二層小球的球心正對(duì)著第一層小球的球心

（2）第二層小球的球心正對(duì)著第一層小球形成的空穴

簡(jiǎn)單立方晶胞（1）簡(jiǎn)單立方堆積Po①配位數(shù)：12341234566同層4，上下層各1（2）金屬原子半徑r與正方體邊長(zhǎng)a的關(guān)系：aaaaa=2r體心立方晶胞（2）體心立方堆積（堿金屬）①