物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識課件-高中化學人教版選擇性必修二

物質(zhì)的聚集狀態(tài)20世紀前，人們以為分子是所有化學物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動，在氣態(tài)能自由移動，在液態(tài)則介乎二者之間。新

課

導

入物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)微觀結(jié)構(gòu)微觀運動宏觀性質(zhì)固態(tài)液態(tài)氣態(tài)微粒緊密排列，微粒間的空隙很小微粒排列較緊密，微粒間的空隙較小微粒間的距離較大在固定的位置上振動可以自由移動介于固態(tài)和氣態(tài)之間大多有固定的形狀，幾乎不能被壓縮沒有固定的形狀，不易被壓縮沒有固定的形狀，容易被壓縮

物質(zhì)的三態(tài)通常是指固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)還有晶態(tài)、非晶態(tài),以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。等離子體概念：氣態(tài)物質(zhì)在高溫或者在外加電場激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產(chǎn)生電子和陽離子等。這種由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體稱為等離子體。特點:

等離子體具有良好的導電性和流動性。應用

運用等離子體顯示技術(shù)可以制造等離子體顯示器；

利用等高子體可以進行化學合成；

核聚變也是在等離子態(tài)下發(fā)生的等。

液晶

概念：物質(zhì)加熱到達到熔點后，先呈渾濁態(tài)，再加熱達到一定溫度時，渾濁態(tài)變透明清亮態(tài)，將熔點至澄清點溫度范圍內(nèi)的物質(zhì)狀態(tài)稱為液晶。固體液體液晶的溫度范圍液晶T1(熔點)T2(澄清點)溫度逐漸升高

特征：液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動性、黏度、形變性等，又具有晶體的某些物理性質(zhì)，如導熱性、光學性質(zhì)等。

應用液晶已有廣泛的應用。例如，手機、電腦和電視的液晶顯示器，由于施加電場可使液晶的長軸取向發(fā)生不同程度的改變，從而顯示數(shù)字、文字或圖像。再如，合成高強度液晶纖維已廣泛應用于飛機、火箭、坦克、艦船、防彈衣、防彈頭盔等。

液晶晶體與非晶體晶體概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。分類：根據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體。

非晶體概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈相對無序排列而構(gòu)成的不具有規(guī)則幾何外形的固體。常見的晶體和非晶體

晶體：食鹽、冰、鐵、銅等。

非晶體：玻璃、橡膠等。晶體中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距離就重復出現(xiàn)的排列，粒子排列的周期性導致晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形。自范性概念：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一：晶體生長的速率適當。如熔融物質(zhì)冷卻凝固速率過快時，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則的外形的塊狀物。晶體的自范性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。晶體的特點各向異性同一晶體中，在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的，因此，晶體的許多物理性質(zhì)，如硬度

、導熱性、導電性、光學性質(zhì)等，常常隨方向的不同而有所差異。熔點晶體有固定的熔點，而非晶體沒有固定熔點。

晶體能使X-射線產(chǎn)生的衍射晶體物質(zhì)能使X-射線產(chǎn)生衍射，非晶體只有散射效應。這是測定晶體結(jié)構(gòu)的重要實驗方法。晶體的特點晶體和非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體非晶體有沒有原子在三維空間周期性有序排列原子排列相對無序具有規(guī)則幾何外形的固體，一定是晶體嗎?想一想

不一定。晶體規(guī)則的幾何外形是自發(fā)形成的。在人力作用下形成的有規(guī)則幾何外形的固體不是晶體,如玻璃、塑料等相關(guān)制品。晶體的特點實驗步驟：用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發(fā)皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：硫加熱融化，自然冷卻結(jié)晶后，得到黃色晶體。獲得晶體的途徑實驗步驟：在一個小燒杯里加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網(wǎng)上小火加熱，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：固體直接變成紫色蒸氣，蒸氣遇冷又重新凝聚成紫黑色的固體。獲得晶體的途徑實驗步驟：在250mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：有白色細小晶體析出。獲得晶體的途徑獲得晶體的三條途徑：①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。③溶質(zhì)從溶液中析出。獲得晶體的途徑【思考與討論】晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構(gòu)成固體中的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。構(gòu)成玻璃的粒子無周期性的排列，是無序的,所以玻璃是非晶體。

圖3-7是某同學找到的一張玻璃結(jié)構(gòu)的示意圖,根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體?為什么?【思考與討論】利用晶體與非晶體的性質(zhì)差異來鑒別玻璃和寶石：寶石是晶體，具有固定的熔點和各向異性，可用硬度、熔點、折光率等性質(zhì)來鑒別寶石。可觀察寶石的形狀,具有多面體的外形；實驗它的硬度,可在玻璃上劃出痕跡，初步確定它是晶體；可利用寶石的折光率鑒別；可利用X-射線衍射儀鑒別。根據(jù)晶體物理性質(zhì)的各向異性的特點，能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請你列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石。晶胞晶胞的概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞。晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復單元。銅晶體銅晶胞晶體與晶胞的關(guān)系一般來說，晶胞都是平行六面體整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成；

所謂“無隙”，是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙；所謂“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。無隙并置一個銅晶胞的有多少個原子

？晶胞的結(jié)構(gòu)常規(guī)的晶胞都是平行六面體。晶胞的體心原子是

個晶胞共用。晶胞面上的原子是

個晶胞共用。晶胞的頂角原子是

個晶胞共用。晶胞棱上的原子是

個晶胞共用。148體心：1面心:1/2頂點:1/8棱邊:1/42一個銅晶胞的有14個原子嗎？

金屬銅的一個晶胞的原子數(shù)=晶胞中粒子數(shù)目的計算(均攤法)及晶體化學式的確定晶體化學式的含義一般地，晶體的化學式表示的是晶體(也可以說是晶胞)中各類原子或離子數(shù)目的最簡整數(shù)比。用均攤法確定晶胞中粒子的個數(shù)①立方晶胞中粒子的計算方法試計算鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數(shù)目鈉、鋅、碘、金剛石晶胞示意圖1.金屬鈉的一個晶胞的原子數(shù)=2.金屬鋅的一個晶胞的原子數(shù)=3.碘的一個晶胞的原子數(shù)=4.金剛石的一個晶胞的原子數(shù)=氯化鈉晶胞中所含的Na+、Cl-數(shù)。其中體積較小的為

，體積較大的為

，則晶胞中含

個Na+(提示:晶胞中心還有一個Na+)和

個Cl-。Na+Cl-44六方晶胞中粒子的計算方法頂角：1/6上、下棱：1/4側(cè)棱：1/3面上：1/2內(nèi)部：1

石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個正六邊形占有C原子數(shù)為____個、占有的碳碳鍵數(shù)為____個。碳原子數(shù)目與碳碳化學鍵數(shù)目之比為__________。2：323晶體結(jié)構(gòu)測定測定儀器X射線衍射儀X射線衍射原理

單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或明銳的衍射峰。X射線衍射實驗獲得晶胞信息晶體的X射線衍射實驗圖經(jīng)過計算，可以獲得包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等，以及結(jié)合晶體化學組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系。X射線衍射實驗獲得分子信息通過晶體X射線衍射實驗，可以測定晶胞中各個原子的位置(坐標)，根據(jù)原子坐標，可以計算原子間的距離，判斷哪些原子之間存在化學鍵，確定鍵長和鍵角，得出分子的空間結(jié)構(gòu)。第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識第2課時

晶體密度和晶胞參數(shù)的計算三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)①NaCl的晶體結(jié)——簡單立方體(1)每個Na+(Cl-)周圍等距且緊鄰的Cl-(Na+)有6個，構(gòu)成正八面體，Na+(Cl-)的配位數(shù)為6。(2)每個Na+周圍等距且緊鄰的Na+有12個。(3)每個晶胞中平均有4個Na+，4個Cl-，故每個晶胞中含有4個“NaCl”結(jié)構(gòu)單元；N(Na+)︰N(Cl-)=1：1,化學為NaCl。②CsCl的晶體結(jié)構(gòu)——晶胞為體心立方體（1）每個Cs+(Cl-)周圍等距且緊鄰的Cl-(Cs+)有8個，Cs+(Cl-)的配位數(shù)為8。（2）每個Cs+(Cl-)周圍等距且緊鄰的Cs+(Cl-)有6個。（3）每個晶胞中含1個Cs＋、含1個Cl－，故每個晶胞中含有1個“CsCl”結(jié)構(gòu)單元；N(Cs+)︰N(Cl-)=1:1,化學為CsCl。③干冰晶體結(jié)構(gòu)——晶胞為面心立方體①8個CO2分子位于立方體頂點，6個CO2分子位于立方體面心。②在每個CO2周圍等距離且相距最近的CO2共有12個。③在每個小立方體中平均分攤到的CO2分子數(shù)為：(8×1/8+6×1/2)=4個。④CaF2的晶體結(jié)構(gòu)：氟化鈣結(jié)構(gòu)又稱螢石型結(jié)構(gòu),屬等軸晶系,面心立方結(jié)構(gòu)。氟化鈣是AB2型離子晶體。其中陽離子A(Ca2+)呈立方密堆積，陰離子B(F-)填充在四面體空隙中。（1）每個Ca2+周圍等距且緊鄰的F-有8個，Ca2+配位數(shù)為8。（2）每個F-周圍等距且緊鄰的Ca2+有4個，F(xiàn)-配位數(shù)為4。（3）每個晶胞中含4個Ca2＋、含8個F－,Ca2＋和F－的個數(shù)比是1:2。晶體密度和晶胞參數(shù)的計算1.晶體密度的計算（1）晶體密度計算公式：

【m:晶胞質(zhì)量（g)，V：晶胞體積（cm3)】（2）計算步驟①選取一個晶胞。②用“均攤法”確定晶胞（或所截取的結(jié)構(gòu)單元）中所含的原子、分子或離子數(shù)目，進而確定組成單質(zhì)或化合物“粒子”的數(shù)目，設為N。③計算晶胞中所含“粒子”的物質(zhì)的量：④計算晶胞的質(zhì)量：⑥由計算晶胞的密度，即晶體的密度。其中NA為阿伏加德羅常數(shù)。，其中M為“粒子”的摩爾質(zhì)量。⑤計算晶胞的體積V。2.晶胞參數(shù)的計算

晶胞的形狀和大小可以用6個參數(shù)來表示，包括晶胞的棱長a、b、c和棱相互間的夾角α、β、γ，即晶胞參數(shù)。①立方晶胞中，晶胞參數(shù)a=b=c，α=β=γ=90°，則晶胞體積V=a3。②四方晶胞中，晶胞參數(shù)a=b≠c，α=β=γ=90°，則晶胞體積V=a2c。③六棱柱晶胞中，晶胞參數(shù)a=b≠c，底面夾角為120°，晶胞的體積【例1】已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有圖中的空間結(jié)構(gòu)，則①FeS2晶體中存在的化學鍵類型是

。②若晶體結(jié)構(gòu)A中相鄰的陰、陽離子的距離為acm，且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則FeS2晶體的密度為

g/cm3。離子鍵、非極性共價鍵【例2】金屬鈦有兩種同素異形體，常溫下是六方堆積，高溫下是體心立方堆積。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞，晶胞參數(shù)a=0.295nm，c=0.469nm，則該鈦晶體的密度為

g·cm-3（用NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值，列出計算式即可）?！纠?】NaAlH4晶體中，與Na+緊鄰且等距的AlH4-有________個；NaAlH4晶體的密度為________g·cm-3（用含a的代數(shù)式表示）。若NaAlH4晶胞底心處的Na+被Li+取代，得到的晶體為_

_______（填化學式）。8AlH4-:Na+:Na3Li(AlH4)4【例4】碳的另一種單質(zhì)C60可以與鉀形成低溫超導化合物，晶體結(jié)構(gòu)如圖(c)所示。K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部，此化合物的化學式為________；其晶胞參數(shù)為1.4nm，晶體密度為________g·cm－3。B思考：上圖是不是晶胞？為什么？注意：不是；一個晶胞到另