晶体结构与性质复习课件.ppt
2022/12/5,2022/12/5,晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象.,一、晶体与非晶体,1.晶体与非晶体的区别,2022/12/5,2.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.,3.晶体的特性,有规则的几何外形有固定的熔沸点物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向异性,2022/12/5,二.晶胞,1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元,三种典型立方晶体结构,2022/12/5,立方晶胞,体心：,1,面心：,1/2,棱边：,1/4,顶点：,1/8,立方晶体中晶胞对质点的占有率,晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞,2022/12/5,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：（1）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_.,练习一：,2:3,2,3,2022/12/5,三.四种晶体的比较,2022/12/5,2022/12/5,晶体熔沸点高低的判断,不同晶体类型的熔沸点比较,一般：原子晶体离子晶体分子晶体（有例外）,同种晶体类型物质的熔沸点比较,离子晶体：,阴、阳离子电荷数越大，半径越小,熔沸点越高,原子晶体：,原子半径越小键长越短键能越大,熔沸点越高,分子晶体：,相对分子质量越大，分子的极性越大,熔沸点越高,组成和结构相似的分子晶体,金属晶体：,金属阳离子电荷数越高，半径越小,熔沸点越高,2022/12/5,1、几种重要的分子晶体结构,干冰（面心立方）,每个晶胞中CO2的实际分子数为 。,4个,白磷,正四面体，键角为60,81/8+61/2=4,2022/12/5,白磷的键角为多少？Wg白磷中磷磷单键的数目为多少？,60,(W/124) 6 NA,2022/12/5,12,每个二氧化碳分子周围与之距离最近且相等的二氧化碳分子有 个。,2022/12/5,每个CO2分子周围有多少个与之最近且等距离的CO2分子？距离为多少？（设晶胞边长为a）,a,12个,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,水中的氢键,一个水分子形成 个氢键，属于一个水分子的氢键是 个。,2022/12/5,金刚石和石墨最小的环为几元环？碳碳键的键角为多少？,Wg石墨中碳原子数为 碳环数为 ；碳碳单键数为 ；三者之比为 。,(W/12) 1/2 NA,(W/12) NA,(W/12) 3/2 NA,2:1:3,每个环上的碳为三个环共有，故每个环占有2个碳,每个碳连有三个键，每个键为两个碳共有，故每个碳占有3/2个键,2022/12/5,热点3 晶体的空间结构1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)键角为10928,每个最小的环上有6个碳原子SiO2(正四面体)键角(OSi键)为10928,每个最小的环上有12个原子,其中,有6个Si和6个O,2022/12/5,2.分子晶体(干冰)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个,2022/12/5,3.离子晶体(1)NaCl型在晶体中,每个Na+同时吸引6个Cl-,每个Cl-同时吸引6个Na+,配位数为6，每个晶胞4个Na+和4个Cl-,2022/12/5,晶体中微粒的排列、个数及密度的计算,在氯化钠晶体中，每个Na+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 个；这几个Cl-在空间构成的几何构型为 。,6,正八面体,2022/12/5,晶体中Na+和Cl-间最小距离为a cm， 计算NaCl晶体的密度,2022/12/5,(2)CsCl型在晶体中,每个Cl-吸引8个Cs+,每个Cs+吸引8个Cl-,配位数为8,2022/12/5,在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有 ；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 ；在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有 ；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 ；,CsCl晶体,8个,立方体,6 个,正八面体,2022/12/5,在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有 ；这几个Cs 在空间构成的几何构型 。,6个,正八面体,主页,2022/12/5,2.晶格能,1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负离子形成1mol离子晶体所释放的能量.,2.影响因素:a.离子所带电荷:离子所带电荷越多,晶格能越大b.离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大3.晶格能与离子晶体的物理性质:晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬度越大.,2022/12/5,4.金属晶体(1)金属键电子气理论金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用,2022/12/5,金属晶体的原子堆积模型,原子在二维平面上的两种放置方式非密置层和密置层,非密置层配位数为,密置层配位数为,2022/12/5,三维堆积四种方式,二、金属晶体的原子堆积模型,简单立方堆积,钾型体心立方,由非密置层一层一层堆积而成,2022/12/5,镁型,铜型,金属晶体的两种最密堆积方式,二、金属晶体的原子堆积模型,2022/12/5,金属晶体,简单立方堆积（Po）,体心立方堆积（K）,六方密堆积（镁型）,面心立方 （铜型）,2022/12/5,(2)金属晶体的几种典型堆积模型,2022/12/5,2022/12/5,例3如图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分,2022/12/5,(1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)_,其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等,金刚石属于_晶体(2)其中代表石墨的是_,其中每个正六边形占有碳原子数平均为_个,D,4,原子,E,2,(3)其中代表NaCl的是_,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有_个(4)代表CsCl的是_,它属于_晶体,每个Cs+与_个Cl-紧邻(5)代表干冰的是_,它属于_晶体,每个CO2分子与_个CO2分子紧邻(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_,A,12,C,离子,8,B,分子,12,2022/12/5,(2008四川卷)下列说法中正确的是( )A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子,电子定向运动C.分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合,D,2022/12/5,1987年2月，朱经武（Paul Chu）教授等发现钇钡铜氧化合物在90K温度下即具有超导性，若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（ ） A. YBa2CuO7-X B. YBa2Cu2O7-X C. YBa2Cu3O7-X D. YBa2Cu4O7-X,Cu 8(1/8) + 8(1/4) = 3,Ba 2,Y 1,C,1.（2004上海10）有关晶体的说法正确的是( )A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B.原子晶体中共价键越强，熔点越高C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.氯化钠熔化时离子键未被破坏,2.（2005上海12）下列说法错误的是（ ）A、原子晶体中只存在非极性共价键B、分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力C、金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D、离子晶体在熔化状态下能导电,B,A,课堂练习,3.(93全国化学,4)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和SiO2 (B)CO2和H2O (C)NaCl和HCl (D)CCl4和KCl,4.（2006四川理综）下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（ ）A 液溴和苯分别受热变为气体 B 干冰和氯化铵分别受热变为气体C 二氧化硅和铁分别受热熔化 D 食盐和葡萄糖分别溶解在水中,A,B,2022/12/5,5.选择以下物质，填写下列空白：干冰 晶体硅 氟化钙 钠 固态氮 氮化硅（高温结构陶瓷） 碘 铁 烧碱 （1）熔化时不需要破坏化学键的是 ；（2）熔化时需要破坏共价键的是 ；（3）熔点最高的是 ，熔点最低的是 ；（ 4）熔融时能导电且发生化学变化的是 。, , , ,2022/12/5,6.据报道,科学家将干冰在一定条件下转变为一种十分坚固的晶体.该晶体熔点高、硬度大，是一种新型的耐磨材料。请回答：（1）干冰发生的变化属于 变化。（2）变化过程中克服粒子间的作用力类型 是 。（3）该晶体的熔点比SiO2晶体的熔点 。,化学,分子间作用力、共价键,高,2022/12/5,原子序数,7.右图中的曲线表示原子序数小于20的某些元素的原子序数（按递增顺序排序）与其单质沸点的近似关系，其中A点表示的元素是（ ）A. Si B. Al C. F D. O,C,8.（06江苏19） (8分)卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下列问题：（1）下图是部分卤素单质和XX型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是_。（2）试推测ICl的沸点所处的最小范围_。,相对分子质量越大，分子间作用力越强,介于Br2的沸点和IBr的沸点之间,2022/12/5,1 . 右下图是石墨晶体结构的俯视图，请回答：(1) 图中平均每个六元环含有_个碳原子，含有_个CC键。(2) 右图七个环的碳原子数为 个，其计算式为： _。,练习题,2,3,14,2022/12/5,例:现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：可推知：甲晶体中 A与B的个数比是_,乙晶体的化学式是_,丙晶体的化学式是_丁晶体的化学式是_,乙,丙,E,F,X,Y,Z,181/8=11,C2D,EF,XY3Z,2、根据粒子排列空间推断化学式,丁,2022/12/5,3、2001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。如图所示的是该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1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 （ ）,A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg14B6,B,2022/12/5,4、 2001年报道的硼和镁形成的纳米颗粒，如图所示的是该纳米颗粒：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该纳米颗粒化学式可表示为( ),A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg14B6,D,2022/12/5,5、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是_。,Ti14C13,C,Ti,团簇分子,注意晶胞结构与纳米颗粒、分子簇的区别,6、氯化钠晶体中与Na等距离且最近的Cl 有 个，它们构成的是 体。,正八面体,6,7、(05江苏). 通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。,请回答下列问题：,(1) 比较下列两组物质的熔点高低(填“”或“”),SiC_Si,SiCl4 _ SiO2,(3) 工业上高纯硅可通过下列反应制取：,该反应的反应热=_kJ/mol,SiCl4(g)+2H2(g) = Si(s)+4HCl(g),高温,(2) 右图立方体中心有“”表示硅晶体中的一个原子，,请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。,236,2022/12/5,6、离子晶体（1）CsCl型: (CsCl, CsBr, CsI, NH4Cl),2022/12/5,（2）NaCl型:,2022/12/5,(4)分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高如熔沸点：O2N2，HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CON2。 在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻间对位化合物。 (5)金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。 (6)元素周期表中第A族卤素单质(分子晶体)的熔沸点随原子序数递增而升高；第A族碱金属元素单质(金属晶体)的熔沸点随原子序数的递增而降低。,2022/12/5,三、晶体的空间结构,金刚石属于 晶体,这种晶体的特点是_.金刚石中每个C原子与_ 个C原子紧邻，由共价键构成最小环状结构中有个 C原子.晶体中C原子个数与C-C键数之比为：,原子,空间网状,4,6,1(41/2)=12,2022/12/5,.石墨属于 晶体,是 状结构, C原子呈 杂化； 晶体中每个C原子被 个六边形共用,平均每个环占有 个碳原子。 晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为 。,3,2,2:1:3,混合,层,sp2,
