晶体结构与性质复习网课版课件.pptx

,晶体结构与性质复习课件,晶体结构与性质复习课件,可燃冰:,天然气水合物晶体，又称可燃冰，属于分子晶体。理想的甲烷水合物的化学式为：8CH4.46H2O。,好漂亮的分子晶体啊！,可燃冰: 天然气水合物晶体，又好漂亮的分,金刚石:,好漂亮的原子晶体啊！,金刚石:好漂亮的原子晶体啊！,莹石:CaF2,好漂亮的离子晶体啊！,CuSO45H2O,莹石:CaF2好漂亮的离子晶体啊！CuSO45H2O,好漂亮的金属晶体啊！,好漂亮的金属晶体啊！,好漂亮的混合晶型啊！,好漂亮的混合晶型啊！,二、各类晶体中的最小微粒,三、各类晶体微粒间的相互作用,四、各类晶体的共性,五、各类晶体的判定方法,六、晶体熔沸点及硬度大小的判定方法,七、各类晶体的空间构型,晶体结构与性质,夯实基础：,一、晶体常识,八、晶胞计算,二、各类晶体中的最小微粒三、各类晶体微粒间的相互作用四、各类,1.晶体的特性,.有固定的熔沸点,.各向异性（强度、导热性、光学性质等）,.当特定波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐谱线,.有规则的几何外形,一、晶体常识,晶体内部质点和外部质点排列的高度有序性。,1.晶体的特性.有固定的熔沸点.各向异性（强度、导热性、,2.晶体形成的途径,.熔融态物质凝固。,.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。,.溶质从溶液中析出(结晶)。,2.晶体形成的途径.熔融态物质凝固。.气态物质冷却不经液,.最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。,3.鉴别晶体和非晶体,.物理性质差异,如：外形、硬度、熔点、折光率等。,.最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。3.鉴别晶体和,小结：晶体和非晶体的差异:,具有规则的几何外形,有,粒子在三维空间周期性有序排列,各向异性,固定,不具有规则的几何外形,没有,粒子排列相对无序,各向同性,微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列,不固定,小结：晶体和非晶体的差异:固体外观微观结构自范性各向熔点晶非,许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形！,X-射线衍射实验,许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可,天然水晶球里的玛瑙和水晶,（见教材P60图31）,玛瑙,水晶,返回,晶体自范性的条件之一：,生长速率适当!,水晶是SiO2的晶体，玛瑙是SiO2的非晶体，不同的是玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶则是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。,天然水晶球里的玛瑙和水晶（见教材P60图31）玛瑙水晶返回,1.分子晶体,2.原子晶体,3.离子晶体,4.金属晶体,分子,原子,阴阳离子,金属阳离子和自由电子,返回,二、各类晶体中的最小微粒:,1.分子晶体2.原子晶体3.离子晶体4.金属晶体分子原子阴阳,1.分子晶体,2.原子晶体,3.离子晶体,4.金属晶体,分子间作用力,共价键,离子键,金属键,三、各类晶体微粒间的相互作用,返回,1.分子晶体2.原子晶体3.离子晶体4.金属晶体分子间作用力,1.分子晶体的共性,硬度小、熔沸点低（一般300以下 ），易挥发，固态或熔融状态下都不导电，溶解性一般遵循“ 相似相溶”原理。,2.原子晶体的共性,硬度大(耐磨性好)，熔沸点高（一般2000以上），难挥发，难溶，导电性差。,四、各类晶体的共性,1.分子晶体的共性 硬度小、熔沸点低（,3.离子晶体的共性,离子晶体具有较高的熔沸点，硬度较大， 难挥发，离子晶体在固态时不导电，而在熔融状态和水溶液中都能导电。,4.金属晶体的共性,容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。,返回,3.离子晶体的共性 离子晶体具有较,2.最小微粒,3.物质的熔沸点,4.物质的硬度,5.物质的类别,6.物质的导电性,五、各类晶体的判定方法,1.各类晶体的共性,2.最小微粒3.物质的熔沸点4.物质的硬度5.物质的类别6.,分子晶体判定方法：,1.最小微粒 2.物质类别,(1).所有非金属氢化物,(2).常见的除：金刚石、石墨、晶体硅、锗、硼等外部分非金属单质,(3).常见的除SiO2外的部分非金属氧化物,(4).几乎所有的酸,(5).除有机盐外的绝大多数有机物晶体,3.物质熔点, 分子, 一般300以下,4.分子晶体的共性,分子晶体判定方法：1.最小微粒 (1).所有非金属氢化物(2,原子晶体判定方法：,金刚石，晶体硅、锗，SiO2晶体、SiC及Si3N4等,(3).物质熔点, 原子, 一般在2000以上,(1).最小微粒,(2).典型物质,原子晶体,(4).原子晶体的共性,原子晶体判定方法：金刚石，晶体硅、锗，SiO2晶体、Si,离子晶体的判定,最小微粒：,阴阳离子,典型物质：,3.活泼金属氧化物、氢化物过氧化物、碳化物（CaC2）及氮化物（Mg3N2）等,一般300 1000之间,熔点：,导电性：,固态时不导电，而在熔融状态和水溶液中都能导电。,1.强碱,2.绝大多数盐（常见的除AlCl3、HgCl2外）,离子晶体,离子晶体的共性：,离子晶体的判定最小微粒：阴阳离子典型物质：3.活泼金属氧化物,金属晶体判定方法：,(3).金属晶体的共性, 金属阳离子和自由电子,(1).最小微粒,(2).物质类别,金属晶体,固态金属单质及其合金,返回,金属晶体判定方法：(3).金属晶体的共性 金属阳离子和自,1.分子晶体,融化和沸腾时破坏的作用：,分子间作用力或分子间作用力和氢键。,六、晶体熔沸点及硬度大小的判定方法, 分子间作用力越大，氢键作用力越强,物质的熔沸点越高，硬度越大。,分子晶体熔沸点高低判定：,.组成和结构相似的分子晶体,一般相对分 子质量越大,熔沸点越高。,.组成和结构不相似的分子晶体，分子极性越大，熔沸点越高. 例如：CO N2,.同分异构体之间，一般支链越多，熔沸点越低,.根据物质在相同条件下的状态判定: S l g,1.分子晶体融化和沸腾时破坏的作用：分子间作用力或分子间作用,分子晶体熔沸点高低及硬度大小的决定因素：, 范德华力越强，氢键作用力越强，物质的熔沸点越高，硬度越大！,范德华力和氢键:,分子晶体熔沸点高低及硬度大小的决定因素： ,2.原子晶体,融化和沸腾时破坏的作用：,共价键,共价键越强，物质的熔沸点越高，硬度越大。,键能越大，键长越短，共价键越强,3.离子晶体,离子键,融化和沸腾时破坏的作用：,离子键越强，熔沸点越高！,离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。,2.原子晶体融化和沸腾时破坏的作用：共价键共价键越强，物质的,4.金属晶体,融化和沸腾时破坏的作用：,金属键,金属阳离子半径越小，所带电荷越多，金属键越强。,金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。,硬度： Na Mg Al 熔点： Na Mg Al 沸点： Na Mg Al,返回,4.金属晶体融化和沸腾时破坏的作用：金属键 金,只有范德华力，无分子间氢键 分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）,(1).密堆积,1.分子晶体,干冰晶体结构,七、各类晶体的空间构型,只有范德华力，无分子间氢键 分子密堆积（,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,(2).分子非密堆积 不仅有范德华力还有有分子间氢键（如：HF 、冰、NH3 ）,冰中个水分子周围有个水分子冰的结构氢键具有方向性(2).,10928,每个C周围有 个C，围成空间 图形，C的杂化轨道类型是 。 这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。C原子与碳碳键之比为（ ） 最小碳环为（ ）且不共面,4,正四面体,SP3杂化,1：2,六元环,2.原子晶体,10928每个C周围有 个C，围成空间,金刚石是 晶胞，一个晶胞中平均含有 个原子。,面心立方,8,金刚石是 晶胞，一个晶胞中平均含,1.在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？2.在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？3.在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？,4,4,1:2,考考你：,1.在金刚石晶体中每个碳原子441:2考考你：,6.每个C-C键被 个六元环共有,4.晶体中的最小环为 元环,9.则每个环C原子数与C-C键数之比为 。,1/2,1,1:2,6,12,6,5.每个C原子被 个六元环共有,7.每个环平摊的C原子数为_,8.每个环平摊的C-C键数为_,6.每个C-C键被 个六元环共有4.晶体中的最小环为,180,10928,Si,O,共价键,水晶的结构:,略小于10928,18010928SiO共价键水晶的结构: 略小于10,每个Si周围有 个O，围成空间 图形，Si的杂化轨道类型是 ，O的杂化轨道类型是 ，这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。Si原子与Si-O键之比为（ ）； 最小环为（ ）且不共面；,4,正四面体,SP3杂化,1：4,十二元环,SP3杂化,每个Si周围有 个O，围成空间 图形，,1.在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？2.每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？3.在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？,4,2,1:2,考考你：,1.在SiO2晶体中每个硅原421:2考考你：,6.每个Si-O键被 个十二元环共有,6.晶体中的最小环为 元环,7.平均每个环平摊 个Si原子,12,1/2,1,8.平均每个环平摊 个O原子,5.在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共价键？,4,4.每个氧原子连接有几个共价键？,2,返回,5.每个Si原子被 个十二元环共有,12,6,6.每个Si-O键被 个十二元环共有6.晶体中的,1、几种典型的AB形离子晶体的结构类型：,3.离子晶体,Na+Cl-Cs+-Cl-1、几种典型的AB形离子,NaCl 的晶体结构模型,配位离子所围成的空间构型是 。,正八面体,-Cl- Na+NaCl 的晶体结构模型配位离子所,NaCl晶体中阴、阳离子配位数,每个Cl- 周围与之最接近且距离相等的Na+共有 个。,每个Na+周围与之最接近且距离相等的Cl- 共有 个。,Na+ 和 Cl-的配位数均为 。,6,6,6,NaCl晶体中阴、阳离子配位数每个Cl- 周围与之最接近且距,例1：与一个Na+距离相等且最近的钠离子有 个？设晶体中Na+和Cl-核间距离为acm，计算NaCl晶体的密度 。(高考热点),12,例1：与一个Na+距离相等且最近的钠离子有 个？设晶体,与Cl-相邻最近且距离相等的Cl-有多少个？,每个Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-有 个!,12,与Cl-相邻最近且距离相等的Cl-有多少个？ 每个Cl,CsCl 的晶体结构模型,-Cs+-Cl-CsCl 的晶体结构模型,Cs+ 和 Cl-的配位数均为 。,CsCl晶体中阴、阳离子配位数,在氯化铯晶体中,每个Cl-周围与之最接近且距离相等的Cs+有 ；,在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 ；,8,8,8,Cs+ 和 Cl-的配位数均为 。-C,在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有 个；在每个Cl-周围距离相等且最近的Cl-共有 个；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 ；,6,正八面体,6,在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共,考考你：,下面图像是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于NaCl晶体结构的是( )（1） （2）（3） （4）A.和 B.和 C.和 D.只有,A,考考你：下面图像是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的,ZnS晶胞：,2.Zn2+的配位数: ，S2-的配位数: 。,1.一个ZnS晶胞中含 个Zn2+和 个S2-,化学式:,4,4,4,4,ZnS,ZnS晶胞：2.Zn2+的配位数: ，S2-,CaF2 (萤石)晶胞:,2、典型的AB2形离子晶体的结构类型：,Ca2+,F-,1.一个CaF2晶胞中含 个Ca2+和 个F,4,8,化学式:,CaF2,CaF2 (萤石)晶胞:2、典型的AB2形离子晶体的结构类型,配离子形成的空间构型： 。,Ca2+,F-,8, Ca2+的配位数: 。,立方体,配离子形成的空间构型： 。Ca2+F-8 Ca2, F- 配位数： 。 配位形成的空间构型： 。,Ca2+,F-,4,正四面体, F- 配位数： 。 Ca2+F-4 正四面体,.金属晶体的原子在二维平面堆积模型,有两种排布方式：,.空间利用率：,晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度。,4、金属晶体,.金属晶体的原子在二维平面堆积模型有两种排布方式：（a）非,金属晶体的原子在三维空间堆积方式,1、金属原子在三维空间非密置层堆积方式,2、金属原子在三维空间密置层堆积方式,a.简单立方堆积,b.体心立方堆积,a.六方最密堆积,b.面心立方最密堆积,金属晶体的原子在三维空间堆积方式1、金属原子在三维空间非密置,方式第二层小球的球心正对着第一层小球的球心,1、金属原子在三维空间非密置层堆积方式,方式第二层小球的球心正对着第一层小球的空隙,a.简单立方堆积,b.体心立方堆积,“心对心”,“心对空”,方式1、金属原子在三维空间非密置层堆积方式方式a.简单立,a.简单立方堆积,Po,“心对心”,配位数:6,空间利用率:52%,a.简单立方堆积Po “心对心” 配位数:6 空间利,(钾型）碱金属、铁,“心对空”,b.体心立方堆积,配位数：,8,空间利用率:,68%,(钾型）碱金属、铁 “心对空” b.体心立方堆积配位数,镁型,铜型,2、金属原子在三维空间密置层堆积方式,镁型铜型2、金属原子在三维空间密置层堆积方式,A,B,A,B,A,第三层与第一层“心对心”，以两层为一周期,a.六方最密堆积,此种立方紧密堆积的前视图,镁型(Zn、Ti 、 Mg),123456ABABA第三层与第一层“心对心”，以两层为一周,六方最密堆积:,配位数：,12（同层6个，上下层各3个）,空间利用率：,74%,六方最密堆积:配位数：12（同层6个，空间利用率：74%,第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。,b.面心立方最密堆积,铜型(Cu、Ag、Au）,第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积。,配位数_。( 同层_， 上下层各 _ ),12,3,6,123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC,面心立方最密堆积:,配位数 12 ，空间利用率为74%,面心立方最密堆积: 配位数 12 ，空间利用率,金属晶体知识要点总结:,Po (钋),52%,6,K、Na、Fe,68%,8,Mg、Zn、Ti,74%,12,Cu, Ag, Au,74%,12,堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方体,平行六面体,无隙并置,八、晶胞计算,请理解无隙并置：,平行六面体无隙并置八、晶胞计算请理解无隙并置：,晶胞中微粒个数的计算方法：,原则：,若微粒被n个晶胞共用，均摊到一个晶胞中为：1n,规律：1.对立方晶胞,均摊法,晶胞中微粒个数的计算方法：原则： 若微粒被n个晶,请看:,体心：1,面心：1/2,顶点：1/8,棱边：1/4,12437685122134请看:1体心：1面心：1/2顶点,2.六棱柱状晶胞（六方晶胞）顶端原子一般只计算： 棱边原子一般只计算：或棱边原子一般只计算：面上原子一般只计算：内部原子一般计算成：若此晶胞所有原子相同，则此晶胞中含 个原 子。,1/6,1/4,1/2,1,6,微粒数为：121/6 + 21/2 + 3 = 6,1/3,2.六棱柱状晶胞（六方晶胞）1/61/41/216微粒数为：,3.正三棱柱形晶胞：顶端原子一般只计算:棱边原子一般只计算或棱边原子一般只计算:面上原子一般只计算:内部原子一般计算成 :若此晶胞所有原子相同，则此晶胞中含 个原子。,微粒数为：61/12+ 31/6 + 61/4 + 1 = 3.5,3.5,1/12,1/6,1/4,1/2,1,3.正三棱柱形晶胞：微粒数为：61/12+ 31/6 +,(1).已知金属钋是简单立方堆积，钋原子半径为r cm，计算：钋晶胞棱长；钋的密度。,棱长a = 2r,4.晶胞密度的求算,密度,(1).已知金属钋是简单立方堆积，钋原子半径为r cm，计算,(2).已知金属金是面心立方紧密堆积，金原子半径为r cm，计算：金晶胞棱长；金的密度。,面对角线 = 4r,密度,(2).已知金属金是面心立方紧密堆积，金原子半径为r cm，,(3).已知金属 钾是体心立方紧密堆积,钾原子半径为r cm,请计算：钾晶胞棱长；钾的密度。,立方体对角线=4r,密度,(3).已知金属 钾是体心立方紧密堆积,钾原子半径为r cm,(4).已知：晶体中Na+和Cl-间最小距离为a cm,计算NaCl晶体的密度。,(4).已知：晶体中Na+和Cl-间最小距离为a cm,计算,5. 晶胞中空间利用率的计算,(1)简单立方：,空间利用率：,(2r)3,4r3/3,= 52.36%,微粒数为：81/8 = 1,空间利用率=,微粒数*1个微粒体积 晶胞体积,5. 晶胞中空间利用率的计算(1)简单立方：空间利用率：(2,(2).体心立方：,微粒数为：81/8 + 1 = 2,空间利用率：,=68%,空间利用率=,微粒数*1个微粒体积 晶胞体积,(2).体心立方：微粒数为：81/8 + 1 = 2空间利,(3).面心立方：,微粒数：81/8 + 61/2 = 4,空间利用率：,(21.414r)3,44r3/3,= 74.05%,空间利用率=,微粒数*1个微粒体积 晶胞体积,(3).面心立方：微粒数：81/8 + 61/2 = 4,(4).六方最密堆积:,s,2r,h,2r,2r,=74%,空间利用率=,s,h,过程：,1个晶胞中平均含有2个原子,返回,(4).六方最密堆积:s2rh2r2r=74%空间利用率=s,四种晶体的结构和性质的比较,阴、阳离子,原子,分子,金属阳离子和自由电子,离子键,共价键,分子间作用力(有的有氢键),金属键,较强,很强,弱,较强,离子电荷及半径,键长(原子半径),组成结构相似时比较相对分子质量,金属阳离子半径及电荷数,较高,高,低,差别较大,不良导体(熔化后或溶于水导电),不良导体,不良导体(部分溶于水发生电离后导电),良导体,略硬而脆,大,较小,差别较大,多数易溶,一般不溶,相似相溶,一般不溶于水少数与水反应,差,差,差,优良,返回,四种晶体的结构和性质的比较,1.在下列四种有关性质的叙述中，可能属于金属晶体的是( )A.由分子间作用力结合而成，熔点低B.固体或熔融后易导电，熔点在1 000左右C.由共价键结合成网状结构，熔点高D.固体不导电，但溶于水或熔融后能导电,B,例题评讲：,1.在下列四种有关性质的叙述中，可能属于金属晶体的是(,2.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是( )A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3,D,2.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音,3.现有四种晶体的晶胞，其离子排列方式如图所示，其中化学式不属AB型的是( ),B,3.现有四种晶体的晶胞，其离子排列方式如图所示，其中化学式不,4.科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示：图中顶点和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子，该分子的化学式是( )A.Ti13C14 B.Ti14C13 C.Ti4C5 D.TiC,B,4.科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如,5、石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：图中平均每个正六边形占有C原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_。,2:3,2,3,5、石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回,6、下面的排序不正确的是( )A.晶体熔点的高低： B.硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C.熔点由高到低：NaMgAlD.晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI,C,6、下面的排序不正确的是( )C,7、下列关于离子晶体性质的叙述中不正确的是( )A.离子晶体具有较高的熔沸点B.离子晶体具有较大的硬度C.离子晶体在熔融状态时都能导电D.离子晶体中阴、阳离子个数比为11,D,7、下列关于离子晶体性质的叙述中不正确的是(,8、能说明某晶体属于离子晶体的是()A.一定溶于水B.固态不导电，水溶液能导电C.有较高的熔点D.固态不导电，熔融时能导电,D,8、能说明某晶体属于离子晶体的是()D,9、下列叙述肯定正确的是( )A.在离子晶体中不可能存在非极性键B.在共价化合物的分子晶体中不可能存在离子键C.在极性分子中不可能存在非极性键D.在原子晶体中不可能存在极性共价键,B,9、下列叙述肯定正确的是( )B,10、下列数据是对应物质的熔点，据此做出的下列判断中错误的是 (),B,A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,10、下列数据是对应物质的熔点，据此做出的下列判断中错误的是,11、下列各项所述的数字不是6的是 ( )A.在NaCl晶体中，与一个Na最近的且距离相等的Cl的个数B.在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数C.在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数D.在石墨晶体的片层结构中，最小的环上的碳原子个数,C,11、下列各项所述的数字不是6的是 ( )C,12、下列说法中正确的是( )A.离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子B.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动C.分子晶体的熔沸点低，常温下均呈液态或气态D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合,D,12、下列说法中正确的是( )D,13、下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是 ( ) A.SO2、SiO2 B.CO2、H2O C.NaCl、HCl D.CCl4、KCl,B,返回,13、下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的,祝大家生活愉快，学习进步再 见,祝大家生活愉快，学习进步,