物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)·晶體的常識

當(dāng)前1頁，總共94頁。第一節(jié)晶體的常識目錄①晶體和非晶體的定義②晶體的分類①晶胞：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元②晶胞的特點：晶胞都是平行六面體.晶胞在晶體中“無隙并置”.一、晶體和非晶體二﹑晶胞③晶體特點和性質(zhì)④晶體形成的途徑③典型立方晶體結(jié)構(gòu)④晶胞中原子個數(shù)的計算學(xué).科.網(wǎng)3/29/2023當(dāng)前2頁，總共94頁。自然界中美麗的雪花當(dāng)前3頁，總共94頁。膽礬明礬晶體冰糖晶體水晶當(dāng)前4頁，總共94頁。

水晶石當(dāng)前5頁，總共94頁。祖母綠當(dāng)前6頁，總共94頁。紫水晶當(dāng)前7頁，總共94頁。黃水晶

當(dāng)前8頁，總共94頁。一、晶體和非晶體當(dāng)前9頁，總共94頁。當(dāng)前10頁，總共94頁。金剛石當(dāng)前11頁，總共94頁。宏觀晶體的形貌立方當(dāng)前12頁，總共94頁。當(dāng)前13頁，總共94頁。當(dāng)前14頁，總共94頁。當(dāng)前15頁，總共94頁。一、晶體與非晶體1.晶體與非晶體（1）晶體：在結(jié)晶過程中形成的具有規(guī)則幾何外形的固體。（2）非晶體：沒有規(guī)則幾何外形的固體。當(dāng)前16頁，總共94頁。(3)常見的晶體和非晶體:

①晶體：食鹽(離子化合物的固態(tài)一般為晶體)、冰、金屬、寶石、水晶、大部分礦石。

②非晶體：

玻璃及玻璃態(tài)物質(zhì)、橡膠、塑料。當(dāng)前17頁，總共94頁。3/29/20235:15AM晶體離子晶體

原子晶體

分子晶體

金屬晶體2、晶體分類：當(dāng)前18頁，總共94頁。思考：

為什么晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形，而非晶體沒有規(guī)則的幾何外形呢？你認(rèn)為可能和什么因素有關(guān)？當(dāng)前19頁，總共94頁。3.晶體的自范性（1）自范性：晶體能自發(fā)地呈多面體幾何外形的性質(zhì)（2）晶體自范性的本質(zhì):

晶體內(nèi)部粒子排列的有序性非晶體內(nèi)部粒子排列的無序性晶體中粒子周期性有序排列的宏觀表像當(dāng)前20頁，總共94頁。瑪瑙水晶當(dāng)前21頁，總共94頁。（3）晶體自范性的條件:適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶速率當(dāng)前22頁，總共94頁。4、晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)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有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對無序當(dāng)前23頁，總共94頁。3/29/20235:15AM5.晶體形成的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固(2)氣態(tài)物質(zhì)凝華(3)溶質(zhì)從飽和溶液中析出當(dāng)前24頁，總共94頁。許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形,但在光學(xué)顯微鏡下可觀察到規(guī)則的晶體外形5、晶體的特性(1)高度對稱性--規(guī)則的幾何外形3/29/2023當(dāng)前25頁，總共94頁。3/29/20235:15AM（2）各向異性：在不同的方向上有不同的物理性質(zhì)。如：強度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)

石墨不同方向有不同的導(dǎo)電性，水晶柱面不同的方向上有不同的導(dǎo)熱性，藍(lán)寶石不同方向有不同的硬度。（3）敏銳的的熔點石蠟、塑料、玻璃受熱到一定溫度開始軟化、流動性增強，直至完全變成液體，整個過程溫度不斷升高。（4）X-射線衍射單一波長的X-射線通過晶體時，會在記錄儀上看到分立的斑點或譜線。非晶體只是發(fā)生散射現(xiàn)象當(dāng)前26頁，總共94頁。非晶態(tài)和晶態(tài)石英的X-射線粉末衍射圖譜晶態(tài)石英的譜圖非晶態(tài)石英的譜圖當(dāng)前27頁，總共94頁。學(xué)與問玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖2、根據(jù)晶體的物理性質(zhì)的各向異性的特點，人們很容易識別用玻璃仿造的假寶石。你能列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石嗎？1、某同學(xué)在網(wǎng)站上找到一張玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，如右圖，這張圖說明玻璃是不是晶體？為什么？非晶體3/29/2023當(dāng)前28頁，總共94頁。A.采用X射線衍射實驗，當(dāng)X射線照射假寶石時，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。B.觀看是否具有對稱性，在外形上假寶石沒有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。C.用它來刻劃玻璃，真寶石硬度大，可刻劃玻璃；而假寶石硬度小，不能用來刻劃玻璃。D、加熱，真寶石沸點很高，而假寶石無固定的熔沸點，在一定的范圍內(nèi)便開始熔化。E.可利用寶石的折光率鑒別當(dāng)前29頁，總共94頁。晶體和非晶體的對比固體外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔點晶體非晶體本質(zhì)區(qū)別鑒別具有規(guī)則的幾何外形有粒子在三維空間周期性有序排列各向異性固定不具有規(guī)則的幾何外形沒有粒子排列相對無序各向同性不固定微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列最科學(xué)的方法是用X—射線衍射實驗3/29/2023當(dāng)前30頁，總共94頁。二﹑晶胞1.晶胞：蜂巢與蜂室銅晶體銅晶胞晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與峰室的關(guān)系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是無形的，是人為劃定的。晶體結(jié)構(gòu)中最具代表性的基本單元3/29/2023當(dāng)前31頁，總共94頁。銅晶體銅晶胞3/29/2023當(dāng)前32頁，總共94頁。晶體結(jié)構(gòu)晶胞示意圖當(dāng)前33頁，總共94頁。金剛石晶體結(jié)構(gòu)3/29/2023當(dāng)前34頁，總共94頁。NaCl晶體結(jié)構(gòu)和晶胞思考與交流:

1.在上述晶體中，晶胞是如何排列的？晶胞之間是否存在空隙？2.上述銅晶體、金剛石、CO2晶體、NaCl晶體的晶胞的空間構(gòu)形呈什么形狀？CO2晶胞3/29/2023當(dāng)前35頁，總共94頁。平行六面體無隙并置2、晶胞特點：（1）晶胞都是平行六面體。（2）晶胞在晶體中“無隙并置”.（3）晶胞能夠平移復(fù)原當(dāng)前36頁，總共94頁。NaCl晶體結(jié)構(gòu)和晶胞通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個完全重合

晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞無隙并置而成當(dāng)前37頁，總共94頁。3、三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)體心立方簡單立方面心立方3/29/2023當(dāng)前38頁，總共94頁。體心：1面心：1/2頂點：1/8棱心：1/44.晶胞中粒子個數(shù)的計算分?jǐn)偡ǎ壕О我馕恢蒙系囊粋€原子如果是被x個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是1/x3/29/2023當(dāng)前39頁，總共94頁。12437685122134請看:1體心：1面心：1/2頂點：1/8棱心：1/4當(dāng)前40頁，總共94頁。晶胞中粒子個數(shù)計算規(guī)律晶胞頂角棱心面心體心立方體

1/8

1/4

1/2

1頂角棱上面上當(dāng)前41頁，總共94頁。常見晶胞微粒數(shù)的計算簡單立方體心立方面心立方六方單元微粒數(shù)=8×1/8=1微粒數(shù)=8×1/8+1×1/1=2微粒數(shù)=8×1/8+6×1/2=4微粒數(shù)=12×1/6+2×1/2+3×1/1=6當(dāng)前42頁，總共94頁。第一節(jié)晶體的常識小結(jié)①晶體和非晶體的定義②晶體的分類①晶胞：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元②晶胞的特點：晶胞都是平行六面體.晶胞在晶體中“無隙并置”.一、晶體和非晶體二﹑晶胞③晶體特點和性質(zhì)④晶體形成的途徑③典型立方晶體結(jié)構(gòu)④晶胞中原子個數(shù)的計算3/29/2023當(dāng)前43頁，總共94頁。1、現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞,可推知：甲晶體中A與B的離子個數(shù)比為

；乙晶體的化學(xué)式為

；丙晶體的化學(xué)式為______；丁晶體的化學(xué)式為______。1∶1C2DEFXY3Z3/29/2023當(dāng)前44頁，總共94頁。2、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原子?NaZnI2金剛石當(dāng)前45頁，總共94頁。NaZ=2

ZnZ=2金剛石CZ=8

I2

Z=4當(dāng)前46頁，總共94頁。3、鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。觀察鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個數(shù)比為多少？CaTiO31∶1∶33/29/2023當(dāng)前47頁，總共94頁。4、在碳單質(zhì)的成員中還有一種混合型晶體——石墨，如圖所示。它是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間依靠作用力相結(jié)合。每層內(nèi)部碳原子與碳原子之間靠作用力相結(jié)合，其鍵角為120?。分析圖中每個六邊形含有

個碳原子，2占有的碳碳鍵數(shù)為____個，碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_______。32∶3當(dāng)前48頁，總共94頁。5、下列是NaCl晶胞示意圖，晶胞中Na+和Clˉ的個數(shù)比是多少？1∶13/29/2023當(dāng)前49頁，總共94頁。(8×+6×)×3=126、下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個原子？3/29/2023當(dāng)前50頁，總共94頁。7、最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是

。解析：由于本題團(tuán)簇分子指的是一個分子的具體結(jié)構(gòu)，并不是晶體中的最小的一個重復(fù)單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。答案為：Ti14C13Ti14C133/29/2023當(dāng)前51頁，總共94頁。

8.NiO晶體結(jié)構(gòu)如圖，Ni2＋與鄰近的O2-核間距為a×10-8㎝，計算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1)當(dāng)前52頁，總共94頁。9.2001年報道的硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖所示的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有1個鎂原子，6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為()

A、MgBB、MgB2

C、Mg2B

D、Mg3B2當(dāng)前53頁，總共94頁。Mg原子的數(shù)目：12×1/6+2×1/2=3B原子的數(shù)目：6故化學(xué)式可表示為：MgB2當(dāng)前54頁，總共94頁。10.晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體,其中含有20個等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個頂角各有一個原子，試觀察圖形回答。這個基本結(jié)構(gòu)單元由

__

_個硼原子組成，共含有__

__

個B-B鍵。123020×3＝6060÷5＝1260÷2＝30當(dāng)前55頁，總共94頁。注意：

在使用均攤法計算規(guī)律時一定先看清楚晶胞構(gòu)型；若晶胞構(gòu)型不是立方體，晶胞中的微粒數(shù)視情況而定??！當(dāng)前56頁，總共94頁。

在晶體結(jié)構(gòu)中確定一個具有代表性的最小重復(fù)單元為研究對象，運用點、線、面的量進(jìn)行解答。（摩爾質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)與密度的關(guān)系）有關(guān)晶體的計算當(dāng)前57頁，總共94頁。思考1.NaCl晶體中，每個Na+周圍最近距離的Cl-有

個？每個Cl-周圍最近距離的

Na+有

個？2.在NaCl晶體中，每個Na+周圍最近距離的Na+有

個？3.氯化鈉的化學(xué)式用“NaCl”來表示，原因何在？能否把“NaCl”稱為分子式？4.每個晶胞中平均有

個Na+？

個Cl-？（位于頂點、棱邊、面心、體心上的粒子對該晶胞的貢獻(xiàn)）5.該晶胞中，若Na+和Cl-間的最近距離為0.5ax10-10m，則晶體的密度?=

6612440·39/a3（g/cm3）當(dāng)前58頁，總共94頁。2134當(dāng)前59頁，總共94頁。當(dāng)前60頁，總共94頁。a10-8cm晶體中最小正方體中所含的Na+和Cl－的個數(shù)均為:（個）84×=1216.02×10232158.5g×即每個小正方體中平均含個“NaCl”，質(zhì)量為:21解法2：

而此小正方體體積為(0.5a×10-8)3㎝36.02×10232158.5g×(0.5a×10-8)3㎝30.39a3g.㎝-3=故NaCl晶體的密度為：解法1：每個晶胞中所含的Na+和Cl－的個數(shù)均為4個，即含4個“NaCl”。每個晶胞的質(zhì)量為：6.02×102358.5×4g每個晶胞的體積為：(a×10-8)3㎝3故NaCl晶體的密度為：∴6.02×102358.5×4(a×10-8㎝)3=0.39a3g.㎝-3當(dāng)前61頁，總共94頁。解法3：依ρ=m/v每個晶胞中所含的Na+和Cl－的個數(shù)均為4個，即含4個“NaCl”。

每個晶胞的體積為：(a×10-8)3㎝3故NaCl晶體的密度為：∴=0.39a3g.㎝-3即含4個“NaCl”所占的體積為：(a×10-8)3㎝3那么1個“NaCl”所占的體積為：(a×10-8)3/4

㎝3則：1molNaCl所占的體積為：6.02×1023

·(a×10-8)3/4

㎝3而1molNaCl的質(zhì)量為：58.5g6.02×1023(a×10-8)3/4

㎝358.5g6.02×1023(a×10-8)3㎝358.5×4g=當(dāng)前62頁，總共94頁。---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖返回原處當(dāng)前63頁，總共94頁。Cl-

1.在CsCl晶體中，每個Cs+周圍最近距離的Cs+

有幾個？每個Cl-周圍最近距離的Cl-有幾個？2.分析“CsCl”化學(xué)式的由來。思考6587213416個當(dāng)前64頁，總共94頁。2134當(dāng)前65頁，總共94頁。當(dāng)前66頁，總共94頁。二氧化碳及其晶胞當(dāng)前67頁，總共94頁。每8個CO2構(gòu)成立方體，且在6個面的中心又各占據(jù)1個CO2。每個晶胞中有4個CO2分子，12個原子。在每個CO2周圍等距離的最近的CO2有12個(同層4個，上層4個、下層4個)當(dāng)前68頁，總共94頁。1.晶體與非晶體的嚴(yán)格判別可采用()A.有否自范性 B.有否各向異性

C.有否固定熔點 D.有否周期性結(jié)構(gòu)2.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的中原子個數(shù)之比依次為()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3【課后鞏固練習(xí)】DA當(dāng)前69頁，總共94頁。3.1987年2月，未經(jīng)武（PaulChu）教授等發(fā)現(xiàn)鈦鋇銅氧化合物在90K溫度下即具有超導(dǎo)性。若該化合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示，則該化合物的化學(xué)式可能是（）A.YBa2CuO7－x

B.YBa2Cu2O7－x

C.YBa2Cu3O7－x

D.YBa2Cu4O7－xC當(dāng)前70頁，總共94頁。4.白磷分子如圖所示：則31g白磷分子中存在的共價鍵數(shù)目為（）A．4NA B．NA

C．1.5NA D．0.25NAC當(dāng)前71頁，總共94頁。5．某離子化合物的晶胞如右圖所示立體結(jié)構(gòu)，晶胞是整個晶體中最基本的重復(fù)單位。陽離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個頂點，該離子化合物中，陰、陽離子個數(shù)比是（）

A、1∶8 B、1∶4C、1∶2 D、1∶1D當(dāng)前72頁，總共94頁。6.如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為（）A、2B、3C、4D、6A當(dāng)前73頁，總共94頁。7.許多物質(zhì)在通常條件下是以晶體的形式存在，而一種晶體又可視作若干相同的基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，這些基本結(jié)構(gòu)單元在結(jié)構(gòu)化學(xué)中被稱作晶胞。已知某化合物是由鈣、鈦、氧三種元素組成的晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該物質(zhì)的化學(xué)式為（）

A．Ca4TiO3

B．Ca4TiO6C．CaTiO3D．Ca8TiO120C當(dāng)前74頁，總共94頁。8.下列有關(guān)晶體的特征及結(jié)構(gòu)的陳述中不正確的是（）

A單晶一般都有各向異性

B晶體有固定的熔點

C所有晶體都有一定的規(guī)整外形

D多晶一般不表現(xiàn)各向異性D

多晶指的是多種晶形共存，單晶指只有一種晶形。

單晶體-晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致.多晶體—許多晶粒組成當(dāng)前75頁，總共94頁。9.晶體中最小的重復(fù)單元——晶胞，①凡處于立方體頂點的微粒，同時為

個晶胞共有；②凡處于立方體棱上的微粒，同時為

個晶胞共有；③凡處于立方體面上的微粒，同時為

個晶胞共有；④凡處于立方體體心的微粒，同時為

個晶胞共有。8421當(dāng)前76頁，總共94頁。10.現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖》三種晶體的晶胞：(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個數(shù)比是__________，乙中a與b的個數(shù)比是__________，丙晶胞中有_______個c離子，有____________個d離子。4:31:144當(dāng)前77頁，總共94頁。10.解析：x:y＝4:3a：b＝1：14個c4個d處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨占有，位于立方體頂點的微粒為8個立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為四個立方體共有，位于立方體面的微粒為兩個立方體共有，所以x:y＝l:6×1／8＝4:3；a:b=1:8×1／8＝1:1；丙晶胞中c離子為12×1／4+1＝4(個)；d離子為8×1／8+6×1／2＝4(個)當(dāng)前78頁，總共94頁。11.右圖是超導(dǎo)化合物————鈣鈦礦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。請回答：(1)該化合物的化學(xué)式為

。(2)在該化合物晶體中，與某個鈦離子距離最近且相等的其他鈦離子共有

個CaTiO3

6當(dāng)前79頁，總共94頁。11.解析：這個晶胞對位于頂點上的每個鈦原子占有的份額為1/8，所以，它單獨占有的鈦原子個數(shù)為8×1/8=1個；它對位于棱上的每個氧原子占有的份額為1/4，所以，它單獨占有的氧原子個數(shù)為12×1/4=3個；它全部擁有體內(nèi)的那一個鈣原子，所以，該晶胞中單獨占有的鈦原子、氧原子和鈣原子的個數(shù)分別為：1、3、1.鈦位于立方體的頂點上，與一個鈦離子距離最近的鈦離子是與它共棱的,與它共棱的離子都是二個，所以，共6個。當(dāng)前80頁，總共94頁。12．右圖是石英晶體平面示意圖，它實際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅、氧原子數(shù)之比為

。原硅酸根離子SiO44－的結(jié)構(gòu)可表示為_______

二聚硅酸根離子Si2O76－中，只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)可表示為

。1:2當(dāng)前81頁，總共94頁。干冰晶體結(jié)構(gòu)分析圖CO2

分子中心當(dāng)前82頁，總共94頁。干冰晶體結(jié)構(gòu)分析圖CO2

分子當(dāng)前83頁，總共94頁。13.在干冰晶體中每個CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有___________個在晶體中截取一個最小的正方形；使正方形的四個頂點部落到CO2分子的中心，則在這個正方形的平面上有___________個CO2分子。124當(dāng)前84頁，總共94頁。14.如圖為NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖，圖中直線交點處為NaCl晶體中Na+與Cl-所處的位置(不考慮體積的大小)。(1)請將其代表Na+的用筆涂黑圓點，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(2)確定晶體的晶胞，分析其構(gòu)成。(3)從晶胞中分Na+周圍與它最近時且距離相等的Na+共有多少個?當(dāng)前85頁，總共94頁。14.(1)含8個小立方體的NaCl晶體示意圖為一個晶胞

(2)在晶胞中Na+與Cl-個數(shù)比為1:1.

(3)12個當(dāng)前86頁，總共94頁。[拓展提高]1996年諾貝化學(xué)獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體(如圖)，該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮：①C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵；②C60分子只含有五邊形和六邊形；③多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點數(shù)＋面數(shù)－棱邊數(shù)＝2當(dāng)前87頁，總共94頁。據(jù)上所述，可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形，C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。請回答下列問題：15.固體C60與金剛石相比較，熔點較高者應(yīng)是____________，理由是：________________________________________________.16.試估計C60跟F2在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)__________，并簡述其理由：______________________________________________。金剛石屬原子晶體,而固體C60不是,故金剛石熔點較高.金剛石