晶体结构与性质复习课件

晶体结构与性质 夯实基础： 一、各类晶体中的最小微粒 二、各类晶体微粒间的相互作用 三、各类晶体的共性 四、各类晶体的判定方法 五、晶体熔沸点及硬度大小的判定方法 六、各类晶体的空间构型

一、各类晶体中的最小微粒: 1.分子晶体 分子 2.原子晶体 原子 3.离子晶体 阴阳离子 金属阳离子和自由电子 4.金属晶体 返回

二、各类晶体微粒间的相互作用 1.分子晶体 分子间作用力 共价键 2.原子晶体 离子键 3.离子晶体 金属键 4.金属晶体 返回

三、各类晶体的共性 1.分子晶体的共性 2.原子晶体的共性 ——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），难溶，导电性差。

3.离子晶体的共性 ——离子晶体具有熔沸点较高，硬度较大， 难挥发难压缩的特点。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

四、各类晶体的判定方法 1.最小微粒 2.物质的熔沸点 3.物质的硬度 4.物质的类别 5.物质的导电性 ……

分子晶体判定方法： 3、物质熔点 —— 分子 1、最小微粒 （1）、所有非金属氢化物 2、物质类别 （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 —— 一般300℃以下

原子晶体判定方法： (1)、最小微粒 —— 原子 (2)、典型物质 原子晶体 ——金刚石，晶体硅、锗，SiO2晶体、SiC及Si3N4等 (3)、物质熔点 —— 一般在2000℃以上

离子晶体的判定 离子晶体 1、强碱 2、绝大多数盐（常见的除AlCl3、HgCl2外） 熔点： 最小微粒： 阴阳离子 典型物质： 3、活泼金属氧化物、过氧化物、碳化物（CaC2）及氮化物（Mg3N2） 离子晶体 熔点： 一般300℃ ~ 1000℃之间 固态时不导电，而在熔融状态和水溶液中都能导电。 导电性：

金属晶体判定方法： （1）、最小微粒 金属晶体 （2）、物质类别 （3）、金属晶体的共性 —— 金属阳离子和自由电子 ——固态金属单质及其合金 （3）、金属晶体的共性 返回

五、晶体熔沸点及硬度大小的判定方法 1.分子晶体 分子晶体熔沸点高低判定： 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。 —— 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： 1.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。 2.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 3.同分异构体之间，一般支链越多，熔沸点越低 4.根据物质在相同条件下的状态判定:S> L> g

2.原子晶体 共价键 ——键能越大，键长越短，共价键越强 3.离子晶体 离子键 多，离子键越强。 融化和沸腾时破坏的作用： 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 融化和沸腾时破坏的作用： 离子键 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。

——金属阳离子半径越小，所带电荷越多，金属键越强。 4.金属晶体 融化和沸腾时破坏的作用： ——金属键 金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。 ——金属阳离子半径越小，所带电荷越多，金属键越强。 硬度： Na ＜ Mg ＜ Al 熔点： Na ＜ Mg ＜ Al 沸点： Na ＜ Mg ＜ Al 返回

六、各类晶体的空间构型 1.分子晶体 (1).密堆积 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） 干冰晶体结构

有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ） (2).非密堆积 有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ） 冰的结构

2.原子晶体 金刚石的晶体结构示意图 109º28´ 共价键

二氧化硅的晶体结构示意图 Si O ＜180º 109º28´ 共价键

3.离子晶体 ——AB型化合物 ---Cl- --- Na+ NaCl 的晶体结构模型

CsCl 的晶体结构模型 ---Cs+ ---Cl-

AB2型化合物——CaF2晶胞 1、Ca2+的配位数： 8 2、F-的配位数： 4

4、金属晶体 ①.紧密堆积： ——微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。 ②.配位数： ——在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数 ③.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.金属晶体的原子在二维平面堆积模型 有两种排布方式： （b）密置层 空间利用率较大 （a）非密置层       空间利用率较小

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 a.简单立方堆积 b.体心立方堆积 2、金属原子在三维空间密置层堆积方式 a.六方最密堆积 b.面心立方最密堆积

1、金属原子在三维空间非密置层堆积方式 方式Ⅰ 方式Ⅱ 第二层小球的球心 第二层小球的球心 正对着 正对着 第一层小球的球心 “心对心” 方式Ⅱ 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的空隙 “心对空”

——Po a.简单立方堆积 “心对心” 配位数:6 空间利用率:52%

空间利用率的计算

a.简单立方堆积: 金属原子半径r与正方体边长a的关系： a a = 2 r

简单立方堆积： V晶胞=（2r）3=8r3 立方体的棱长为2r，球的半径为r 过程： 1个晶胞中平均含有1个原子 V球= 空间利用率= =52%

b.体心立方堆积 ——(钾型）碱金属、铁 “心对空”

体心立方堆积——钾型（ 碱金属、Fe ） 8 (1)配位数： (2)空间利用率: 68%

空间利用率的计算

体心立方堆积: 金属原子半径r与正方体边长a的关系： a b 2 a 2 a b = 3 a b = 4 r a = 4 r 3

体心立方堆积： % 68 100 8 3 = ´ p 立方体的棱长为a， 球的半径为 r = a /4 3 a 过程： 1个晶胞中平均含有2个原子 b 空间利用率== a % 68 100 8 3 = ´ p

2、金属原子在三维空间密置层堆积方式 镁型 铜型

a.六方最密堆积 A B A B A ——镁型(Mg、Zn、Ti) 第三层与第一层“心对心”，以两层为一周期 2 1 3 6 4 5 2 1 此种立方紧密堆积的前视图

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%

空间利用率的计算

六方最密堆积 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h的关系： a h a = 2 r h = a 6 3 2

六方最密堆积 过程： 1个晶胞中平均含有2个原子 s h 2r s 空间利用率= 2r h 2r =74%

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 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

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。 1 2 3 4 5 6 A B C 配位数__。 ( 同层__， 上下层各 __ ) 12 6 3 此种立方紧密堆积的前视图

面心立方最密堆积: 配位数 12 ，空间利用率为74%

空间利用率的计算

面心立方最密堆积: 金属原子半径 r与正方体边长a 的关系： 边长为 a 面对角线边长为 a＝4r

面心立方最密堆积： 过程： 1个晶胞中平均含有4个原子 4r a 空间利用率= =74%

金属晶体知识要点总结: Po (钋) 52% 6 68% 8 12 74% Cu, Ag, Au 74% 12 堆积模型 返回 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 体心立方 六方最密堆积 面心立方最密堆积 Po (钋) 52% 6 68% 8 K、Na、Fe 12 Mg、Zn、Ti 74% Cu, Ag, Au 74% 12

例题评讲： B 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 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

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( ) 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

C 3.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 3.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：Na>Mg>Al D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI C

4.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 4.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1∶1 D

5.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

B 6.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 7.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 ( ) Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1 291 7.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 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1 291 190 BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 －107 2 073 －57 1 723 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

C 8.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 8.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

9．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( )

10.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

D 11.(2008·四川理综，10)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 11.(2008·四川理综，10)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

B 12.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 12.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

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