魯科版選修3 3.1.1晶體的特性和晶體結構的堆積模型 課件（28張）.pptx

第1節(jié)認識晶體 第3章物質的聚集狀態(tài)與物質性質 第1課時晶體的特性和晶體結構的堆積模型 1 指出構成下列物質的微粒并判斷這些微粒依靠什么作用力構成了物質 1 金剛石 2 石墨 3 水晶 4 冰 5 干冰 6 銅 7 白金 8 氯化鈉 9 純堿 10 燒堿答案 知識回顧 物質的三態(tài)是氣 液 固 固體與晶體是一回事嗎 答案固體是物質的一種呈現(xiàn)形式而晶體是物質固體中的一種呈現(xiàn)形式即為數(shù)學中的集合子集關系 即晶體為固體的一個子集 2 從晶體學的角度初步認識晶體的典型特性并能區(qū)分晶體和非晶體 理解晶體中微粒排列的周期性 學會建構模型 理解構成物質的微粒 微粒間相互作用和微粒的空間排列方式三者之間的聯(lián)系 初步學會解釋物質聚集狀態(tài)和性質的一般方法 1 2 學習目標 晶體概念 特征 分類 1 晶體 非晶體 晶體 內部微粒 原子 離子或分子 在空間按一定規(guī)律做 構成的具有規(guī)則幾何外形的固體物質 如食鹽 干冰 金剛石等 1 周期性重復排列 自主探究 非晶體 內部原子或分子的排列呈現(xiàn) 的分布狀態(tài)的固體物質 如橡膠 玻璃 松香等 2 晶體的特征 晶體的自范性在適宜的條件下 晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的 規(guī)則的多面體外形 這稱為晶體的 原因 晶體內部的微粒在空間按一定規(guī)律做周期性排列 雜亂無章 自范性 各向異性晶體在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質 稱為晶體的 原因 晶體內部的微粒在空間各個方向上排列不同 對稱性晶體具有特定的 原因 晶體內部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性排列 3 晶體的分類根據(jù)晶體內部微粒種類和微粒的 的不同 可將晶體分為 和 各向異性 對稱性 相互作用 離子晶體 金屬晶體 原子晶體 分子晶體 晶體結構的堆積模型組成晶體的原子 離子或分子在沒有其他因素 如共價鍵的方向性 影響時 在空間的排列大都服從緊密堆積原理 這是因為在金屬晶體 離子晶體和分子晶體的結構中 金屬鍵 離子鍵和分子間相互作用均沒有 性 因此 都趨向于使原子或分子吸引盡可能多的 分布于周圍 并以密堆積的方式 體系的能量 使晶體變得比較穩(wěn)定 1 等徑圓球的密堆積 由于金屬鍵沒有方向性 每個金屬原子中的電子分布基本是 的 所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球在三維空間堆積而成的 2 方向 原子或分子 降低 球對稱 等徑圓球在二維平面中放置的兩種方式 等徑圓球的密置層與密置層之間的堆積排列等徑圓球在一個層中 最緊密的堆積方式只有一種情況 一個球與周圍六個球相切 在中心球的周圍形成六個凹位 將其算為第一層 第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球心對準1 3 5位 或對準2 4 6位 其情形是一樣的 關鍵是第三層 對于第一 二層來說 第三層可以有兩種最緊密堆積方式 第一種是將球心對準第一層的球心 于是每兩層形成一個周期 即abab堆積方式 形成六方緊密堆積 即a3型密堆積 配位數(shù)是12 如圖甲 乙 同層是6 上下層各是3 非密置層和 密置層 第三層的另一種排列方式 是將球對準第一層的2 4 6位 不同于ab兩層的位置 這是c層 第四層再排a 于是形成abc三層一個周期的排列方式 得到面心立方堆積 即a1型密堆積 配位數(shù)為12 如圖丙 丁 同層是6 上下層各為3 2 非等徑圓球的密堆積 由于離子晶體可視為 的密堆積 即將不同半徑的圓球的堆積看成是大球 小球 一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子的數(shù)目稱為 nacl晶體中的cl 按 進行最密堆積 na 填在cl 所構成的空隙中 zns晶體中的s2 按a1型方式最密堆積 zn2 填在s2 所形成的空隙中 分子晶體中 原子先以 形成分子 分子間再以 形成晶體 由于范德華力沒有 性和 性 因此分子間盡可能采取緊密堆積 如干冰中co2分子是以 型密堆積 不等徑圓球 先按一定方式做等徑圓球 的密堆積 再填入大球的空隙中 配位數(shù) a1型方式 共價鍵 分子間作用力 方向 飽和 a1 原子晶體中微粒間以 結合進行堆積時 由于共價鍵具有 性和 性 這種晶體中微粒堆積的緊密程度會大大降低 共價鍵 飽和 方向 如何區(qū)別晶體與非晶體 提示晶體與非晶體的區(qū)別 思考 注意 1 晶體有規(guī)則的幾何外形 但有規(guī)則幾何外形的不一定是晶體 如玻璃 塑料等相關制品不是晶體 2 同一物質有時是晶體 也有時是非晶體 如晶體sio2和非晶體sio2 1 晶體定義 內部粒子 原子 離子或分子 在空間按一定規(guī)律做周期性重復排列構成的固體物質 如 食鹽 干冰 金剛石等 2 非晶體定義 內部原子或分子的排列呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài)的固體物質 如 橡膠 松香 玻璃等 特別提醒 注意晶體和非晶體都是針對固體來說的 1 晶體與非晶體 要點探究 晶體的特征晶體形成的一般途徑 a 熔融態(tài)物質凝固 b 氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固 凝華 c 溶質從溶液中析出 2 熔融態(tài)析晶硫 單斜硫 凝華碘i2 水溶液析晶cuso4 5h2o 對于晶體來說 許多物理性質 如導電性 導熱性 膨脹系數(shù) 折光率 硬度 光學性質等 因研究角度不同而產生差異 即為各向異性 好比同一幅圖案來說 從不同的方向審視 也會產生不同的感受 晶體具有特定的對稱性 特別提醒 晶體的特征除了具有規(guī)則幾何外形 各向異性 對稱性外 還具有固定的熔 沸點等其他特征 晶體的分類根據(jù)晶體內部微粒的種類和微粒間的相互作用的不同 可將晶體分為離子晶體 金屬晶體 原子晶體和分子晶體 對于常見的晶體 例如 氯化鈉是na 與cl 通過離子鍵形成的晶體稱為離子晶體 金屬銅是以金屬鍵為基本作用所形成的晶體 稱為金屬晶體 金剛石是碳原子間完全通過共價鍵形成的晶體稱為原子晶體 冰是水分子間通過分子間相互作用形成的晶體稱為分子晶體 特別提醒 關于晶體四種類型的劃分要把握住兩點 微粒種類 和 微粒間相互作用 不同 3 晶體結構的堆積模型對密堆積原理的理解應注意 各類晶體的構成微粒為什么盡可能采取密堆積的形式形成晶體 晶體的構成微粒采取密堆積的形式形成晶體可以提高空間利用率 降低體系能量 整個體系的能量越低 所形成的晶體就越穩(wěn)定 1 等徑圓球的密堆積由于金屬鍵沒有方向性 每個金屬原子中的電子分布基本是球對稱的 所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的 等徑圓球的密堆積方式有a3型最密堆積和a1最密堆積 4 特別提醒 在a1和a3型結構的金屬單質晶體中 每個金屬原子的配位數(shù)均為12 即每個原子是與12個原子 同一密置層中六個原子 上 下層中各三個原子 相鄰接 這兩種堆積方式是在等徑圓球密堆積中最緊密的 配位數(shù)最高 空隙最小 2 非等徑圓球的密堆積由離子構成的晶體可視為不等徑圓球的密堆積 即將不同半徑的圓球的堆積看成是大球采取等徑圓球密堆積 小球填入大球的空隙 在分子晶體中 由于范德華力沒有方向性和飽和性 因此分子間盡可能采取密堆積方式 但分子的排列與分子形狀有關 例如干冰中直線形的二氧化碳分子在空間是以a1型密堆積方式形成晶體的 原子晶體中微粒間以共價鍵結合進行堆積時 由于共價鍵具有方向性和飽和性 就決定了原子周圍的其他原子的數(shù)目和堆積方向是一定的 所以原子晶體不符合密堆積原理 特別提醒 1 密堆積模型適合于靠無方向性的化學鍵形成的晶體 2 分子晶體由于不是等徑圓球 而是有一定的形狀和結構 因此分子晶體采取盡可能密堆積的結構 但有些分子晶體分子間靠氫鍵結合形成晶體 如苯甲酸晶體 冰等 氫鍵是有方向性的 因此與原子晶體類似 一個分子周圍其他分子的數(shù)目和位置是一定的 不采取密堆積結構 金屬原子在二維空間里的放置有下圖所示的兩種方式 下列說法中正確的是 a 圖 a 為非密置層 配位數(shù)為6b 圖 b 為密置層 配位數(shù)為4c 圖 a 在三維空間里堆積可得鎂型和銅型d 圖 b 在三維空間里堆積僅得簡單立方 典例 解析金屬原子在二維空間里有兩種排列方式 一種是密置層排列 一種是非密置層排列 密置層排列的空間利用率高 原子的配位數(shù)為6 非密置層的配位數(shù)較密置層小 為4 由此可知 圖中 a 為密置層 b 為非密置層 密置層在三維空間堆積可得到鎂型和銅型兩種堆積模型 非密置層在三維空間堆積可得簡單立方和鉀型兩種堆積模型 所以 只有c選項正確 答案c 下列敘述不屬于晶體特性的是 a 有規(guī)則的幾何外形b 具有各向異性c 有對稱性d 沒有固定熔點 將金屬對應的晶胞類型與其實例進行連線 晶胞類型實例體心立方mg六方cu面心立方k 體驗1 解析 晶體具有規(guī)則的幾何外形 各向異性 對稱性三大特性 所以晶體有固定的熔點 面心立方最密堆積的典型實例是cu ag au ca al pt等 體心立方堆積的代表金屬是li na k ba fe等 常見的采用六方最密堆積方式的金屬有mg zn ti等 答案 d 區(qū)分晶體與非晶體有人認為 可以依據(jù)是否有規(guī)則的幾何外形 是否具有各向異性 是否有固定的熔點 而有人認為 區(qū)分晶體與非晶體的最可靠的方法是對固體進行x 射線衍射實驗 你怎么認為 答案晶體和非晶體的本質區(qū)別 固體中的微粒在三維空間里是否呈周期性有序排列 即晶體呈現(xiàn)自范性 這是組成晶體的微粒在微觀空間里周期性有序排列的宏觀表現(xiàn) 玻璃不屬于晶體 卻可以通過人工干預 加工成不同的幾何形狀 因此 通過幾何外形來判斷晶體和非晶體就不十分可靠 體驗2 晶體有單晶和多晶之分 由一個晶核各