第13讲 晶体的类型和性质
固体物理复习重点
晶体：是由离子,原子或分子统称为粒子有规律的排列而成的,具有周期性和对称性非晶体：有序度仅限于几个原子,不具有长程有序性和对称性点阵：格点的总体称为点阵晶格：晶体中微粒重心,周期性的排列所组成的骨架,称为晶格格点：微粒重心所处的位置称为晶格的格点或结点晶体的周期性和对称性：晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复,这样的性质称为晶体结构的周期性;晶体的对称性指晶体经过某些对称操作后,仍能恢复原状的特性;有轴对称,面对称,体心对称即点对称密勒指数：某一晶面分别在三个晶轴上的截距的倒数的互质整数比称为此晶面的密勒指数配位数：可用一个微粒周围最近邻的微粒数来表示晶体中粒子排列的紧密程度,称为配位数致密度：晶胞内原子所占体积与晶胞总体积之比称为点阵内原子的致密度固体物理学元胞：选取体积最小的晶胞,称为元胞：格点只在顶角,内部和面上都不包含其他格点,整个元胞只含有一个格点：元胞的三边的平移矢量称为基本平移矢量或者基矢；突出反映晶体结构的周期性晶胞:体积通常较固体物理学元胞大；格点不仅在顶角上,同时可以在体心或面心上；晶胞的棱也称为晶轴,其边长称为晶格常数,点阵常数或晶胞常数；突出反映晶体的周期性和对称性;布拉菲格子：晶体由完全相同的原子组成,原子与晶格的格点相重合而且每个格点周围的情况都一样复式格子：晶体由两种或者两种以上的原子构成,而且每种原子都各自构成一种相同的布拉菲格子,这些布拉菲格子相互错开一段距离,相互套购而形成的格子称为复式格子,复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套购而成的声子：晶格简谐振动的能量化,以hvl 来增减其能量,hvl就称为晶格振动能量的量子叫声子非简谐效应：在晶格振动势能中考虑了δ2以上δ高次项的影响,此时势能曲线能是非对称的,因此原子振动时会产生热膨胀与热传导点缺陷的分类：晶体点缺陷：①本征热缺陷：弗伦克尔缺陷,肖脱基缺陷②杂质缺陷：置换型,填隙型③色心④极化子布里渊区：在空间中倒格矢的中垂线把空间分成许多不同的区域,在同一区域中能量是连续的,在区域的边界上能量是不连续的,把这样的区域称为布里渊区固体物理复习要点第一章 1、晶体有哪些宏观特性答：自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的;说明晶体宏观特性是微观特性的反映2、什么是空间点阵答：晶体可以看成由相同的格点在三维空间作周期性无限分布所构成的系统,这些格点的总和称为点阵;3、什么是简单晶格和复式晶格答：简单晶格：如果晶体由完全相同的一种原子组成,且每个原子周围的情况完全相同,则这种原子所组成的网格称为简单晶格;复式晶格：如果晶体的基元由两个或两个以上原子组成,相应原子分别构成和格点相同的网格,称为子晶格,它们相对位移而形成复式晶格;4、试述固体物理学原胞和结晶学原胞的相似点和区别;答：1固体物理学原胞简称原胞构造：取一格点为顶点,由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量,以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学原胞;特点：格点只在平行六面体的顶角上,面上和内部均无格点,平均每个固体物理学原胞包含1个格点;它反映了晶体结构的周期性;2结晶学原胞简称晶胞构造：使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向,它具有明显的对称性和周期性;特点：结晶学原胞不仅在平行六面体顶角上有格点,面上及内部亦可有格点;其体积是固体物理学原胞体积的整数倍;5、晶体包含7大晶系,14种布拉维格子,32个点群试写出7大晶系名称；并写出立方晶系包含哪几种布拉维格子;答：七大晶系：三斜、单斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系;6．在晶体的宏观对称性中有哪几种独立的对称元素写出这些独立元素;答：7.密堆积结构包含哪两种各有什么特点答：1六角密积第一层：每个球与6个球相切,有6个空隙,如编号1,2,3,4,5,6;第二层：占据1,3,5空位中心;第三层：在第一层球的正上方形成ABABAB······排列方式;六角密积是复式格,其布拉维晶格是简单六角晶格;基元由两个原子组成,一个位于000,另一个原子位于2立方密积第一层：每个球与6个球相切,有6个空隙,如编号为1,2,3,4,5,6;第二层：占据1,3,5空位中心;第三层：占据2,4,6空位中心,按ABCABCABC······方式排列,形成面心立方结构,称为立方密积;8.试举例说明哪些晶体具有简单立方、面心立方、体心立方、六角密积结构;并写出这几种结构固体物理学原胞基矢;答：CsCl 、ABO3 ； NaCl；；纤维锌矿ZnS9.会从正格基矢推出倒格基矢,并知道倒格子与正格子之间有什么区别和联系10.会画二维晶格的布里渊区;12.会求晶向指数、晶面指数,并作出相应的平面;13.理解原子的形状因子,会求立方晶格结构的几何结构因子;射线衍射的几种基本方法是什么各有什么特点答：劳厄法：1单晶体不动,入射光方向不变；2X射线连续谱,波长在间变化,反射球半径转动单晶法：1X射线是单色的；2晶体转动;粉末法：1X射线单色固定；2样品为取向各异的单晶粉末;第二章 1、什么是晶体的结合能,按照晶体的结合力的不同,晶体有哪些结合类型及其结合力是什么力答：晶体的结合能就是将自由的原子离子或分子结合成晶体时所释放的能量;结合类型：离子晶体—离子键分子晶体—范德瓦尔斯力共价晶体—共价键金属晶体—金属键氢键晶体—氢键2、原子间的排斥力主要是什么原因引起的库仑斥力与泡利原理引起的3、离子晶体有哪些特点为什么会有这些特点答：离子晶体主要依靠吸引较强的静电库仑力而结合,其结构十分稳固,结合能的数量级约在800kJ/mol;结合的稳定性导致了导电性能差,熔点高,硬度高和膨胀系数小等特点;4、试述共价键定义,为什么共价键具有饱和性和方向性的特点答：共价键是的一种,两个或多个共同使用它们的外层,在理想情况下达到电子的状态,由此组成比较稳定和坚固的化学结构叫做共价键;当原子中的电子一旦配对后,便再不能再与第三个电子配对,因此当一个原子与其他原子结合时,能够形成共价键的数目有一个最大值,这个最大值取决于它所含有的未配对的电子数;即由于共价晶体的配位数较低,所以共价键才有饱和性的特点;另一方面,当两个原子在结合成共价键时,电子云发生交叠,交叠越厉害,共价键结合就越稳固,因此在结合时,必定选取电子云交叠密度最大的方位,这就是共价键具有方向性的原因;5、金属晶体的特点是什么为什么会有这些特点一般金属晶体具有何种结构,最大配位数为多少答：特点：良好的导电性和导热性,较好的延展性,硬度大,熔点高;金属性的结合方式导致了金属的共同特性;金属结合中的引力来自于正离子实与负电子气之间的库仑相互作用,而排斥力则有两个来源,由于金属性结合没有方向性要求的缘故,所以金属具有很大的塑性,即延展性较好;金属晶体多采用立方密积面心立方结构或六角密积,配位数均为12；少数金属为体心立方结构,配位数为8;6、简述产生范德瓦斯力的三个来源为什么分子晶体是密堆积结构答：来源：1、极性分子间的固有偶极矩产生的力称为Keesen力；2、感应偶极矩产生的力称为Debye力；3、非极性分子间的瞬时偶极矩产生的力称为London力;由于范德瓦耳斯力引起的吸引能与分子间的距离r的6次方成反比,因此,只有当分子间的距离r很小时范德瓦耳斯力才能起作用;而分子晶体的排斥能与分子间的距离r的12次方成反比,因此排斥能随分子间的距离增加而迅速减少;范德瓦耳斯力没有方向性,也不受感应电荷是否异同号的限制,因此,分子晶体的配位数越大越好;配位数越大,原子排列越密集,分子晶体的结合能就越大,分子晶体就越稳定,在自然界排列最密集的晶体结构为面心立方或六方密堆积结构;7、什麽叫氢键试举出氢键晶体的例子答：氢原子同时与两个负电性较大,而原子半径较小的原子O、F、N等结合,构成氢键;如：水H2O,冰,磷酸二氢钾KH2PO40,脱氧核糖酸DNA等;爱因斯坦模型爱因斯坦对晶格振动采用了一个极简单的假设,即晶格中的各原子振动都是独立的,这样所有原子振动都有同一频率;在低温下与实验存在偏差的根源是什么答：按照爱因斯坦温度的定义,爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013Hz,属于光学支频率,但光学格波在低温时对热容的贡献非常小,低温下对热容贡献大的主要是长声学格波,也就是说爱因斯坦没考虑声学波对热容的贡献是爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源;在低温的德拜模型德拜模型只考虑弹性波对热容的贡献符合很好,原因是什么答：在甚低温下, 不仅光学波得不到激发, 而且声子能量较大的短声学格波也未被激发, 得到激发的只是声子能量较小的长声学格波. 长声学格波即弹性波. 德拜模型只考虑弹性波对热容的贡献. 因此, 在甚低温下, 德拜模型与事实相符, 自然与实验相符.陶瓷中晶界对材料性能有很大的影响,试举例说明晶界的作用答：晶界是一种面缺陷,是周期性中断的区域,存在较高界面能和应力,且电荷不平衡,故晶界是缺陷富集区域,易吸附或产生各种热缺陷和杂质缺陷,与体内微观粒子如电子相比,晶界微观粒子所处的能量状态有明显差异,称为晶界态;在半导体陶瓷,通常可以通过组成,制备工艺的控制,使晶界中产生不同起源的受主态能级,在晶界产生能级势垒,显着影响电子的输出行为,使陶瓷产生一系列的电功能特性如PTC特性,压敏特性,大电容特性等;这种晶界效应在半导体陶瓷的发展中得到了充分的体现和应用;从能带理论的角度简述绝缘体,半导体,导体的导电或绝缘机制答：⑴在金属能带中,价带与导带迭合,价带中存在空能级或者价带全满但导带中有电子,故电子易迁移进入较高能量状态的空能级中,金属具有优异的导电性⑵在绝缘体的能带中,其价带全部填满,而导带全部为空能级,在价带与导带之间存在很宽的禁带>,因而电子难以由价带跃迁到导带中,绝缘体的导电性很差⑶半导体的能带结构与绝缘体相似,但其禁带较窄<,因而在外电场激发下如热激发,电子可由价带跃进导带中而导电,如果在禁带中靠近导带或价带的位置引入附加能级施主或受主将显着提高半导体的导电性.画出钙钛矿的晶体结构,并指出它是由哪几种布拉菲格子组成的.答:此为钙钛矿结构BaTiO3,SrTiO3等,A,B,O1,O2,O3各自组成5个简单立方布氏格子套购而成;试从结合键的角度说明水在结冰是何以会膨胀答：水结成冰,是从液态往固态转化,形成晶体结构,晶格与晶格之间是通过氢键结合,氢原子不但与一个氧原子结合成共价键O-H,而且还和另一个氧原子结合,但结合较弱,键较长,用O-H表示,氧原子本身则组成一个四面体;经典的自由电子理论的要点,用其解释金属的电性能答:要点:金属晶体就是靠自由价电子和金属离子所形成的点阵间的相互作用而结合在一起的,这种相互作用称为金属键.⑴金属中存在大量可自由运动的电子,其行为类似理想气体⑵电子气体除与离子实碰撞瞬间外,其他时间可认为是自由的⑶电子←→电子之间的相互碰撞作用忽略不计⑷电子气体通过与离子实的碰撞而达到热平衡,电子运动速度分布服从M—B经典分布.在金属中的自由价电子的数目是较多的且基本上不随温度而变,所以当温度升高的时候,金属电导率的变化主要取决去电子运动的速度.因为晶格中的原子和离子不是静止的,它们在晶格的格点上作一定的振动,且随温度升高这种振动会加剧,证实这种振动对电子的流动起着阻碍作用,温度升高,阻碍作用加大,电子迁移率下降,电导率自然也下降了索莫非量子理论的成功之处答:金属中的电子不受任何其他外力的作用,彼此间也无相互作用,可把它看成是在一个长,宽,高,分别为a,b,c的方匣子中运动的自由离子,在金属内部每一个电子的势能是一个常数或0,在边界处和边界外面的势能则为无穷大,所以可把金属中的电子看成是在具有一定深度势阱中运动的自由电子,把这样一个体系作为三维势箱中的平动子来考虑.成功之处:1解释了金属键的本质;2对电子的比热问题进行了较好的解释长光学支格波与长声学支格波本质上有何差异答:长光学支格波的特征是每个元胞内的不同原子做相对振动,振动频率较高,它包含了晶格振动频率最高的振动模式,长声学支格波的特征是元胞内的不同原子没有相对位移,元胞做整体运动,振动频率较低,它包含了晶格振动频率最低的振动模式,波速是一常数,任何晶体都存在声学支格波,但简单晶格非复式格子晶体不存在光学支格波.从导电率的角度简述绝缘体,半导体,导体的导电或绝缘机制答:⑴从电导率角度讲,由于金属的可自由移动电子较多,所以电导率很大,并且电导率随着温度的升高而降低.⑵从电导率角度讲,由于绝缘体的可自由移动电子很少,所以电导率很小,并且电导率随着温度的升高而升高.按缺陷在空间分布的情况,对晶体的缺陷进行分类,并举例说明掺杂对材料结构和性能的影响答:①点缺陷:本征热缺陷弗伦克尔缺陷,肖脱基缺陷,杂质缺陷置换,填隙,色心,极化子.线缺陷:刃性位错,螺旋位错;面缺陷:小角晶界,晶界,堆积缺陷;体缺陷:孔洞,聚集,微裂纹②在Fe中掺杂C,使C聚集在晶界,提高Fe的韧性;在Si中掺杂微量P,B等元素能使Si成为半导体,电导率得到大幅度提高;在白宝石Al2O3晶体中掺杂Cr替代Al,可由白宝石变成红宝石,改变Al2O3晶体的光学特性简述石墨的结构特点,并说明其结构与性能的关系答:石墨晶体,是金刚石的同素异构体,组成石墨的一个碳原子以其最外层的三个价电子与其最近邻的三个原子组成共价键结合,这三个键几乎在同意平面上,使晶体呈层状;另一个价电子则较自由的在整个层中运动,具有金属键的性质,这是石墨具有较好导电本领的根源层与层之间又依靠分子晶体的瞬时偶极矩的互作用而结合,这又是石墨质地疏松的根源.简述离子晶体中缺陷对电导率有何影响答:由于离子晶体是正负离子在库仑力的作用下结合而成的,因而使离子晶体中点缺陷带有一定的电荷,这就引起离子晶体的点缺陷具有一般点缺陷没有的特性,理想的离子晶体是典型的绝缘体,满价带与空带之间有很宽的禁带,热激发几乎不可能把电子由满价带激发到空带上去,但实际上离子晶体都有一定的导电性,其电阻明显地依赖于温度和晶体的纯度.因为温度升高和掺杂都可能在晶体中产生缺陷,所以可以断定离子晶体的导电性与缺陷有关.从能带理论可以这样理解离子晶体的导电性:离子晶体中带点的点缺陷可以是束缚电子或空穴,形成一种不同于布洛赫的局域态.这种局域态的能级处于满带和空带的能隙中,且离空带的带地或者满带的带顶较近,从而可能通过热激发向空带提供电子或接受满带电子,使离子晶体表现出类似于半导体的导电特性.为什么组成晶体的粒子分子,原子或离子间的互作用力除吸引力还要排斥力排斥力的来源是什么答：电子云重叠——泡利不相容原理排斥力的来源：相邻的原子靠的很近,以至于它们内层闭合壳层的电子云发生重叠时,相邻的原子间使产生巨大排斥力,也就是说,原子间的排斥作用来自相邻原子内层闭合壳层电子云的重叠;本征半导体的能带与绝缘体的能带有何异同答：在低温下,本征半导体的能带与绝缘体的能带结构相同,但本征半导体的禁带较窄,禁带宽度通常小于2eV,由于禁带窄,本征半导体禁带下满带项的电子可以借助热激发,跃迁到禁带上面空带的底部,使得满带不满,空带不空,二者都对导电有贡献;试述范德瓦尔斯力的起源和特点答：范德瓦尔斯力：是分子间微弱的相互作用力,主要由静电力偶极子-偶极子相互作用极性分子之间,诱导力偶极子-诱导偶极子相互作用极地分子和非极地分子之间,色散力非极性分子的诱导偶极子-诱导偶极子的相互作用之间的相互作用而结合；特点：①存在于所有分子间②作用范围在几个A内③没有方向性和饱和性④不同分子中,静电力,诱导力和色散力所占比例不同,一般色散力所占比例较大; 为什么金属具有延展性而原子晶体和离子晶体却没有延展性答：正离子间可流动的“电子海”,对原子移动时克服势垒起到“调剂”作用;因此,原子间主要是密置层间比较容易相对位移,从而使金属有较好的延展性和可塑性;原子晶体具有方向性和饱和性;离子晶体间相对位移出现同号相邻现象,产生斥力试从金属键的结合特性说明,何以多数金属形成密集结构答：金属结合中,受到最小能量原理的约束,要求原子实与共有电子电子云间的库伦能要尽可能的低绝对值尽可能的大原子实越紧凑,原子实与共有电子电子云靠的就越紧密,库伦能就越低,所以,许多金属的结构为密积结构在讨论晶体的结合时,有时说,由于电子云的交叠使互作用能减小,出现引力,形成稳定结构；有事又说,由于电子云的交叠,使原子间初相斥力,这两种说法有无矛盾答：共价结合,形成共价键的配对电子,它们的自旋方向相反,这两个电子的电子云交迭使得体系的能量降低,结构稳定,但当原子靠的很近时,原子内部充满壳层电子的电子云交叠,量子态相同的电子产生巨大的排斥力,使得系统的能量急剧增大;2、什么叫格波答：晶格中的原子振动是以角频率为ω的平面波形式存在的,这种波就叫格波; 3、什么叫声子与光子有何区别答：将格波的能量量子叫声子;声子和光子的区别：光子是一种真实粒子,它可以在真空中存在；但声子是人们为了更好地理解和处理晶格集体振动设想出来的一种粒子,它不能游离于固体之外,更不能跑到真空中,离开了晶格振动系统,也就无所谓声子,所以,声子是种准粒子;声子和光子一样,是玻色子,它不受泡利不相容原理限制,粒子数也不守恒,并且服从玻色-爱因斯坦统计;1.在利用能带理论计算晶体能带时,固体是由大量原子组成,每个原子又有原子核和电子,实际上是要解多体问题的薛定鄂方程,而我们要把多体问题转化为单电子问题,需要对整个系统进行简化,试叙述需要哪些简化近似答：首先应用绝热近似,由于电子质量远小于离子质量,电子的运动速度就比离子要大得多,故相对于电子,可认为离子不动,或者说电子的运动可随时调整来适应离子的运动;第二个近似是平均场近似,在多电子系统中,可把多电子中的每一个电子看作在离子场及其他电子产生的平均场中运动这种考虑叫平均场近似;第三个近似是周期场近似,每个电子都在完全相同的严格周期性势场中运动,因此每个电子的运动都可以单独考虑;2.布洛赫定理的表达形式和布洛赫定理的物理意义答：它表明在不同原胞的对应点上,波函数相差一个相位因子expikRn,相位因子不影响波函数模的大小,所以不同原胞对应点上,电子出现的概率是相同的;3.简述近自由电子模型;答：该模型假设晶体势很弱,晶体电子的行为很像是自由电子,我们可以在自由电子模型结果的基础上用微扰方法去处理势场的影响,这种模型得到的结果可以作为简单金属价带的粗略近似;4.简述紧束缚电子模型;答：原子势很强,晶体电子基本上是围绕一个固定电子运动,与相邻原子存在的很弱的相互作用可以当作微扰处理,所得结果可以作为固体中狭窄的内壳层能带的粗略近似;固体物理复习资料1. 解理面即用刀切开的那个面是指数低的晶面还是指数高的晶面;为什么答：晶体容易沿解理面劈裂,说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱,即平行解理面的原子层的间距大. 因为面间距大的晶面族的指数低, 所以解理面是面指数低的晶面.2：引入波恩-卡门条件的理由是什么1方便于求解原子运动方程.由本教科书的式可知, 除了原子链两端的两个原子外, 其它任一个原子的运动都与相邻的两个原子的运动相关. 即除了原子链两端的两个原子外, 其它原子的运动方程构成了个联立方程组. 但原子链两端的两个原子只有一个相邻原子, 其运动方程仅与一个相邻原子的运动相关, 运动方程与其它原子的运动方程迥然不同. 与其它原子的运动方程不同的这两个方程, 给整个联立方程组的求解带来了很大的困难.2与实验结果吻合得较好.对于原子的自由运动, 边界上的原子与其它原子一样, 无时无刻不在运动. 对于有N 个原子构成的的原子链, 硬性假定0 ,01==N u u 的边界条件是不符合事实的. 其实不论什么边界条件都与事实不符. 但为了求解近似解, 必须选取一个边界条件. 晶格振动谱的实验测定是对晶格振动理论的最有力验证参见本教科书§与§. 玻恩卡门。
晶体结构
点阵类型
立方 六方 四方
14:42
P、I、F
=120
a=bc，===90
H P、I
88
三方 1）a=b=c， == 9060109.47 2）a=bc， ==90，=120
R*
H
14:42
89
abc， ===90 单斜* * abc， ==90，90 三斜 abc， 正交
14:42 40
平面点阵的五种类型： 正方形 （a=b，ab=90） 平面六方 （a=b，ab=120） 矩形 （ab，ab=90） 矩形带心 （ab，ab=90） 一般平行四边形 （ab,ab90） 平面点阵可以看成由平行四边形正 当单位平移共边连接而成。
14:42 41
棱心为1/4（因为四格共用）
面心为1/2（因为二格共用） 格子内为1.
晶胞中原子个数的计算
14:42
66
14:42
67
晶胞中所含原子数的计算
一个平行四边形的四个内角之和为2π即 一个圆的圆周（弧）角。 一个平行六面体的八个内顶角之和为4π 即一个球的立体（球面）角。
14:42
68
4、晶胞 晶胞是晶体中的一个平行六面体单 位，它相应于该晶体的点阵单位。所谓 胞类型是指晶体的点阵类型。晶体可以 看成是由晶胞平移共面连接而成的。
六个晶胞参数即相应点阵平行六面 体单位的点阵参数。 一般选取主轴为c轴，主轴即晶体中 轴次为最高的对称轴，若晶体中无对称 轴则以对称面的法线方向为c轴。
14:42
79
14:42
80
现
代
半导体的后起之秀——砷化镓
科
技
中
的
晶
体
作为半导体材料，GaAs的综合性能优于Si, 开关速
晶体晶胞结构讲解
物质结构要点1、核外电子排布式外围核外电子排布式价电子排布式价电子定义：1、对于主族元素，最外层电子2、第四周期，包括3d与4S 电子电子排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Cu2、S能级只有一个原子轨道向空间伸展方向只有1种球形P能级有三个原子轨道向空间伸展方向有3种纺锤形d能级有五个原子轨道向空间伸展方向有5种一个电子在空间就有一种运动状态例1：N 电子云在空间的伸展方向有4种N原子有5个原子轨道电子在空间的运动状态有7种未成对电子有3个 ------------------------结合核外电子排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填入电子的能级符号如Cu最后填入3d与4s 故为ds区 Ti 最后填入能级为3d 故为d区4、第一电离能：同周期从左到右电离能逐渐增大趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，比后面一个元素电离能较大）例3、比较C、N、O、F第一电离能的大小 --------------- F ＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电子伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题? _________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有一个较大的差值_________________________________(3)此元素原子的电子层有 __________________层。
最外层电子构型为 ______________ 5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增大（无反常）------------F＞ O ＞N ＞C6、对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”如：锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原子轨道重叠形式分为：σ键和π键 (具有方向性和饱和性)单键 -------- 1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电子体：原子总数相等，价电子总数相等----------具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN-- C22-互为等电子体CO2 CS2 N2O SCN-- CNO-- N3- 互为等电子体从元素上下左右去找等电子体，左右找时及时加减电荷，保证价电子相等。
13几种常见的晶体结构
但有些元素晶体和所有化合物晶体，其最小重复单 位（基元）至少包含 2个或 2 个以上的原子，它们的每 一个原子虽然都构成同样的点阵类型（即同样的周期排 列方式），但绘成晶胞时，要绘出基元原子之间位置上 的相互关系，所以是同样的点阵类型的叠加，我们称这 些晶体具有复式晶格。
例如：CsCl晶体是两个原子各自构成简立方点阵后，沿 晶胞对角线方向移动二分之一距离的叠加。
由上述方法定义的晶向和晶面指数有重要意义： 1. 晶轴方向是最重要的方向，晶向指数最简单； 2. 晶面指数最简单的晶面族，晶面间距最大。
三. 晶面间距：晶面间距是指两个相邻的平行晶面间 的垂直距离。以米勒指数表示的晶面间距在晶体结 构的测定中是一个很常用的参数，必须掌握。
可以证明：（见习题）
立方晶系： 四方晶系： 六角晶系：
下图标出了简立方点阵的几组最重要的晶面系的晶面 指数和晶向指数。从中可以明显看出晶面指数最简单 的晶面族面间距最大，它们也是以后经常讨论到的最 重要的晶面。
六角晶系晶面 指数的表示与其它 晶系不同，晶体学 中往往采用四轴定 向的方法，这样的 晶面指数可以明显 地显示出 6 次对称 的特点。
晶面指数小结
的面间距较大，而往往成为晶体的解理面。
（2）用于计算不同晶面族之间的夹角。一般而言，密
勒指数分别为(h1k1l1) 和(h2k2l2)的晶面族的2个平面之间 的夹角的余弦为：
cos
(h12
h1h2 k 1k 2 l l1 2
k12
l12
)
1 2
(h22
k22
l22
)
1 2
在X射线衍射和结晶学中，密勒指数不一定为互质整数， 例如，面心立方中一些平行于（100）的晶面而截a轴 于1/2处的面，其指数为（200），其原因是晶胞并非 是晶体中的最小重复单元。
复习备考高考化学红对勾系列一轮复习 晶体结构与性质PPT课件
• 二、分子晶体和原子晶体 • 1．分子晶体 • (1)结构特点 • ①晶体中只含________。 • ②分子间作用力为________，也可能有________。 • ③分子密堆积：一个分子周围通常有____个紧邻的分子。
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• (2)典型的分子晶体 • ①冰 • 水分子之间的主要作用力是________，也存在________，每个水分子周围
氯化铯
离子晶体
晶体结构 模型
配位离子 及数目
Na＋∶Cl－＝6∶6
Cs＋∶Cl－＝8∶8
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• (2)比较金刚石和石墨晶体
晶体类 型
金刚石 原子晶体
石墨 混合型晶体
结构模 型
作用力
性质、 用途
共价键
碳原子与碳原子之间是共 价键，而层与层之间是分 子间作用力
硬度高、不导电；用 质软滑腻，电的良导体； 于钻戒、装饰品等 用于润滑剂及电极等
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• 四、金属晶体的原子堆积模型 • 1．二维空间模型 • (1)非密置层，配位数为________。 • (2)密置层，配位数为________。 • 2．三维空间模型 • (1)简单立方堆积 • 相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为________。只有
________采取这种堆积方式。
子数与C—C键数之比为1∶2
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晶体结构示 晶体
意图
晶体中粒子分布详解
SiO2 晶体
每个Si与4个O结合，前者在正四面
体的中心，后者在正四面体的顶
点；同时每个O被两个正四面体所共
用。每个正四面体占有一个完整的Si
原子，四个“半O原子”，故晶体中
第13讲 碳、硅及其化合物 无机非金属材料-2025年高考化学全国一轮
第13讲碳、硅及其化合物无机非金属材料备考导航复习目标1.了解C 、Si 单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解Si 、SiO 2的结构特点，了解Si 的制备方法。
3.了解硅酸盐工业，了解无机非金属材料和新型无机非金属材料。
复习策略本专题的复习宜采用：1.迁移法。
如晶体硅、二氧化硅属于原子晶体，应具有较高的熔点等；二氧化碳、二氧化硅属于酸性氧化物，能与碱溶液反应生成盐和水。
2.比较法。
如二氧化硅与二氧化碳晶体结构不同，二者物理性质有较大的差异。
3.特殊法。
如硅及其化合物有许多反应是在高温下的固态反应。
又如硅单质及其化合物在生活及高科技发展中起着重要的作用：硅是半导体材料、二氧化硅是制备光导纤维的材料。
4.联系实际法。
如CO 、CO 2与绿色化学；Si 、SiO 2、硅酸盐与无机非金属材料。
以新材料、新技术应用为背景进行命题。
熟记网络课前思考问题1(2021·浙江卷)已知3种共价晶体的熔点数据如下表：共价晶体金刚石碳化硅晶体硅熔点/℃＞355026001415金刚石的熔点比晶体硅高的原因是均为共价晶体，原子半径：C ＜Si(或键长：C—C ＜Si—Si)，键能：C—C ＞Si—Si 。
问题2粗硅提纯的常见方法有哪些？【答案】1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)(2020·浙江卷)SiO2可用来制造光导纤维(√)(2)(2019·新课标Ⅲ卷)高纯硅可用于制作光感电池(√)(3)(2021·广东卷)氢氟酸可与SiO2反应，利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品(√)(4)制作钻杆用的SiC增强铝基材料属于复合材料(√)(5)(2019·江苏卷)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×)(6)(2020·海南卷)SiO2的熔点比干冰高的原因是SiO2分子间的范德华力大(×)(7)(2018·海南卷)设N A为阿伏加德罗常数的值。
晶体的对称性及晶体的分类
相应的对称操作是旋转加反演。如果一个晶体绕某一轴线旋转一个晶体点阵所许可的角 度后，紧接着依此轴线上的一特殊点加以反演，晶体能与操作前重合的话，则此晶体具有旋
转反演对称性。该轴称为旋转反演轴，习惯符号用 Lni 表示之。n 表示旋转轴次，i 表示反演。
3次
倒
反
轴
4次
6次
习惯符号 L1 L2 L3 L4 L6
表 2-1 宏观对称要素及其符号
国际符号
图示符号
相当的对称要素及其组合
1
2
3
4
6
L3*L2
c L1i
1
L1i
L2s
p L2i
m（ 2 ）
L2i
L1s
L3i
3
L3*c
L6s
L 4i
4
包含L2
L 4s
L6i
6
L3*p
L3s
30
2-1-2 晶体的微观对称性
2-1-1 晶体的宏观对称性
凡是能呈现在晶体外形或物化性质上的对称性称为宏观对称性。晶体的宏观对称性与刚 体的对称性类同，因此先介绍刚体的对称性所需遵守的条件。
一、刚体的对称变换 所谓刚体，是指任何两点间的距离在对称操作前后保持不变的物体。用数学方法表示， 对称操作就是线性变换。晶体的对称操作在这一点上是与刚体类同的。因此我们先讨论刚体 对称操作所要遵守的规律。对于一般晶体应采用斜坐标系，但为方便起见，这里采用直角坐 标系，但并不影响结论的正确性。 设经过某对称操作，把物体中的任一点 M（xyz），变成 M’（x’y’z’），即它两的位矢为：
⎜⎛ − 1 A= ⎜ 0
⎜⎝ 0
0 cos θ sin θ
第13讲 原子结构 化学键 (讲)-2023年高考化学一轮复习讲练测(解析版)
第13讲原子结构化学键1.掌握元素、核素、同位素、相对原子质量、相对分子质量、原子构成、原子核外电子排布的含义。
2.掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3.掌握1～18号元素的原子结构示意图的表示方法。
4.了解化学键的定义。
5.了解离子键、共价键的形成。
6.掌握电子式的表示方法。
本部分内容是高考的常考点，高考中常以选择题型出题。
考查原子(离子)的结构及微粒间的数量关系，也常考查对元素、核素、同位素概念的理解以及结合元素周期表的推断等。
【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：能从离子或原子结构示意图等不同层次认识原子的结构以及核外电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。
能从不同层次认识分子的构型，并对共价键进行分类，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：能运用原子结构模型解释化学现象，揭示现象的本质与规律。
能运用构造原理和能量最低原理揭示元素原子核外电子排布规律。
认识共价键的本质及类型，能多角度、动态地分析分子的空间结构及性质，并运用相关理论解决实际问题。
3.科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原子结构有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
知识点一原子结构、同位素1．原子结构(1)原子的构成粒子原子A ZZ个——决定元素的种类(A－Z)个在质子数确定后决定原子种类同位素Z个——最外层电子数决定元素的化学性质(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数。
如Mg2＋的核外电子数是10。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数。
如Cl－的核外电子数是18。
(3)一个信息丰富的符号【特别提醒】①原子中不一定都含有中子，如11H中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固.②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
③溶质从溶液中析出.3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”.4、晶胞中微粒数的计算方法-—均摊法某粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞.立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体质硬度一般较软很硬一般较硬，少部分软较硬熔沸点很低很高一般较高，少部分低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂(Na等与水反应）大多易溶于水等极性溶剂导电传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性（除硅）电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无物质类别及实例气态氢化物、酸（如HCl、H2SO4)、大多数非金属单质(如P4、Cl2）、非金属氧化物（如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物（有机盐除外）一部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），一部分非金属化合物(如SiC、SiO2）金属单质与合金（Na、Mg、Al、青铜等）金属氧化物（如Na2O）,强碱（如NaOH），绝大部分盐(如NaCl、CaCO3等）2、晶体熔、沸点高低的比较方法（1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体.金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点:金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强,相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
金属晶格结构
(二)
晶体中的缺陷
2 线缺陷：线缺陷主要是指各种形式的“位错”。 所谓位错是指晶体中某一列或若干列原子发生有规 律的错排现象。它引起的晶格错线为中心轴的一个 管状区域。 位错有多种。最简单直观的一种称为刃型位错。它 象一个刀刃的切入，故称刃型位错，见图2-11。 晶格中的位错多少，可用位错密度来表示。位错密 度是指单位体积内位错的错线长度，量纲为(cm-2)。 晶体中的位错首先是产生于晶体的结晶过程。 晶体材料的内部的位错在相应的条件下，可以产生 滑移，增值，交割，缠结，攀移等行为。这对金属 的强度、塑性等力学性能有重要影响。金属材料
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(一)基本概念
2 晶胞：晶体中原子排列规律具有明显的周期变化。因此 在晶格中就存在一个能够代表晶格特征的最小几何单元， 称之为晶胞。图2-1c是一个简单的晶胞示意图。晶胞在空 间的重复排列就构成整个晶格。因此，晶胞的特征就可以 反映出晶格和晶体的特征。 3 晶格参数与晶格常数：在晶体学中，用来描述晶胞大小 有形状的几何参数称为晶格参数。包括晶胞的三个棱边的 长度a,，b，c和三个棱边夹角。α ，β ，γ 共六个参数。 其中决定晶胞大小的三个棱长又称为晶格常数。图2-1c
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(2)负电性因素：所谓负电性是指某元素 的原子从其它元素原子夺取电子而变成负 离子的能力。在元素周期表中，两种元素 的位置距离愈远，则其负电性差也愈大。 两元素负电性愈大，则化学亲合的能力也 愈大。它们之间就易于形成化合物，而不 利于形成固溶体，即使形成固溶体其溶解 度也很小。
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(二)
晶体中的缺陷
这里说的缺陷不是指晶体的宏观缺陷，而是指晶体中局 部原子排列不规则的区域。根据晶体缺陷的几何特点和 原子对排列不规则性的影响范围可分为三大类。 1.点缺陷：点缺陷是指以一个点为中心。在它的周围造成 原子排列的不规则，产生晶格的畸变和内应力的晶体缺陷。 主要有间隙原子，置换原子，晶格空位三种，见图2-10。 在晶格的间隙处出现多余的晶体缺陷称为间隙原子；在晶 格的接点处出现缺少原子的晶体称为晶体空格；在晶格的 结点处出现的原子直径不同的异类原子的晶体缺陷称为置 换原子。间隙原子和大径的置换原子会引起一个以一个点 为中心的晶格局部“撑开”现象，称之为正畸变。而晶格 空位和小直径的置换原子会引起一个点为中心的晶格局部 “靠拢”现象，称之为负畸变。 晶体中的点缺陷都是处在不断的变化和运动中，其位置随 时在变。这是金属原子扩散的一种主要方式，也是金属在 固态下“相变”和化学热处理工艺的基础。
不同类型的晶体教案
不同类型的晶体教案【篇一：不同类型的晶体教案】从微观结构看物质的多样性———不同类型的晶体【设计思想】：根据新课程要求，在教学中要注重实验探究和交流活动，让学生在学习中体会科学探究的一般步骤：提出假想、寻找探究方案、制定步骤、处理数据得出结论、误差分析、实验改进。
在教学中，凡是依靠学生自己的努力能够作成的事情就放手让学生做，让学生能依靠自己的思维活动推导出结论，不要填鸭式教学。
在本节课中我就先让学生去查阅相关资料，了解干冰、水晶的晶体构型，构成微粒、空间结构以及物理性质，从而推广，找到不同结构类型和性质特点。
本课时的重点内容是不同类型的晶体的结构、构成微粒、物理性质等特征。
自然界的物质有晶态和非晶态之分。
晶体具有规则的几何外形。
其内部结构呈现规则的重复排列。
晶体规则的几何外形是其内部构成微粒有规则排列的结果，这又是物质的结构决定性质的一个范例。
在此前的内容学习中，教材中已经展示了大量具有不同空间立体构型的晶体的结构模型，如：金刚石、石墨、足球烯、纳米碳管等。
现在这节课就是在旧知识的基础上进行归纳和延伸过来的，有前面知识的铺垫，再学习氯化钠、干冰、二氧化硅的立体构型就不会很突兀了。
在本节课处理上我先展示各种各样晶体的图片，再分析漂亮几何外型的根本原因，可以借助图片、演示实验或一些具体数据进行对比分析。
【教学内容的分析】：学习不同类型的晶体，了解不同类型晶体的结构、构成微粒、物理性质等特征，是本节课的重点内容，教师应将教学重点放在此处，采用投影表格、罗列数据的方法进行对比，让学生了解它们各自的特点和区别。
并且在课堂上配以合适的练习，加深印象巩固所学知识。
在学习氯化钠、干冰、二氧化硅晶体的立体模型时，应向学生展示这些晶体的三维空间结构模型，给学生一个直观感性的认识，让学生实地触摸仔细观察微粒在立方体中的不同位置，看清阴阳离子或原子或分子的排列方式，之间的作用力。
对程度好的同学还可以补充离子对立方体的贡献，求算微粒化学式等【三维目标】：知识与技能：1．以不同类型的晶体为例，认识物质的多样性与微观结构的关系。
结晶学基础教案
第一部分结晶学基础教案任课老师：许虹2002年2月第一章绪论一．晶体和非晶体 crystal and noncrystal晶体：具有格子构造的固体。
如SiO2:石英——晶体,玻璃——非晶体NaCl晶体二．空间格子 Space lattice晶格结点重复规律，抽象→ 几何图形—空间格子—相当点组成相当点条件：（1）性质相同，质点，空间任意一点（2）环境方位性同空间格子要素：空间格子最小重复单位。
实际晶体相应的是晶胞（形状，大小）三．晶体的基本性质 The ultimate properties of crystal自限性 property of self-confinement,均一性 homogeneity,各向异性 anisotropy,对称性symmetry,最小内能minimum internalenergy,稳定性 stability第二章晶体的形成 crystal formation （第一章和第二章共2学时）重点：晶体概念，空间格子，晶体的基本性质难点：空间格子←NaCl晶体←空间格子←NaCl, FeS2一．晶体形成的方式the way of crystal formation 二．晶核的形成三，晶体的生长 crystal growth介绍两种主要理论。
1．层生长理论layer growth2．螺旋生长理论 BCF Buston-Cabresa-Frank三．晶面发育growth of crystal face三个主要理论。
1.布拉维法则law of Bravais实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网。
2.居里—吴里夫原理就晶体的平衡形态而言，各晶面的生长速度与各晶面的比表面能成正比。
3.周期键链理论PBC Periodic Bond Chain晶体平行键链生长，键力最强的方向生长速度最快。
第三章、晶体的测量与投影一．面角恒等定律Law of constancy of angle 定律：同种晶体之间，对应晶面间的夹角恒等。
晶体的对称性及晶体的分类
= AB （1-2cosθ）
（2-15）
对照式（2-15）、（2-14）；有 即
所以有下表结果：
N=1-2 cosθ cos θ = 1 − N ；|cosθ|≤1
2
（2-16）
N=-1
0
1
2
3
cosθ=1
0.5
0
-0.5
-1
θ=360º
60º
90
120º
180º
n=1
6
4
3
2
从上表结果可知，θ 只能取 5 种角度。因为 360° =n 就是旋转对称轴的轴次，因此 n 只能有 θ
25
将图形绕 x 轴转动 θ 角后，经 x=0 的平面反映，图形中的任一点（xyz）变成（x’y’z’）， 如图 2-5 所示，变换关系
x’=-x y’=y cosθ - z sinθ
（2-13）
z’=y sinθ + z cosθ
z (xlylzl)
y
θ
(xyz)
பைடு நூலகம்
x 图 2-5 转动加反映
因此有
z’ ；
a31 a32 a33 ； z
（2-3）
操作前后，两点间的距离应保持不变，这就要求
O
r M
2
=
r OM
12
即x12+y12+z12=x2+y2+z2 也就是要求
T~'T ' = T~T
因为（2-5）式左边可变成
T~'T ' = ( AT ) AT
= T~A~AT
（2-4） （2-5） （2-6）
国际符号用 1 2346 表示之。数字上的一字读一横，不要读作负号。 晶体中许可的轴次为 5 种，因此倒反轴也只有五种。但是不难证明，五种倒反轴中，只
晶体类型与性质
专题讲座 晶体类型与性质一、本讲主要内容：1．比较四种晶体的构成微粒、微粒间作用力和性质特征，并掌握晶体的结构特征 2．掌握影响物质的熔、沸点高低的因素 3．理解金属键与金属通性间的关系二、学习指导(一)晶体类型与结构、性质关系晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。
而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。
掌握下表内容是重点之一。
对一些常见物质，要会判断其晶体类型。
1．由晶体结构来确定.首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低的决定因素.①一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体如：Si02＞NaCl ＞CO 2(干冰)，但也有特殊，如熔点：MgO ＞SiO 2②同属原子晶体，一般键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高. 如：金属石＞金刚砂＞晶体硅 原因 c c r -＜si c r -＜si si r -③同类型的离子晶体，离子电荷数越大，阴、阳离子核间距越小，则离子键越牢固，晶体的熔、沸点一般越高.可根据F=K22121)r (r g g +进行判断 如：MgO ＞NaCl④分子晶体，分子间范德华力越强，熔、沸点越高.分子组成和结构相似的分子晶体，一般分子量越大，分子间作用力越强，晶体熔、沸点越高. 如：F 2＜Cl 2＜Br 2＜I 2ii 若分子量相同，如互为同分异构体，则支链数越多，沸点越高，分子越对称，则熔点越高. 如：沸点：CH 3CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3＞CH 3CHCH 2OH 3＞CH 3—C —CH 3CH3CH3熔点：CH3CH3—C—CH3＞CH3CHCH2CH3＞CH3(CH2)3CH3CH CH如果常温下即为气态或液态的物质，其晶体应属分子晶体(Hg除外).如惰性气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作为单原子分子.因为相互间的作用力范德华力，而并非共价键.注意：温度升高对金属、电解压溶液导电性影响是不同的.在金属晶体中原子或离子不是静止不动，而在晶格结点上作较小幅度振动，这种振动对电子流动起着阻碍作用，加上阳离子对电子的吸引，电子运动便受到更多阻力，因而升温，金属电阻加大，导电能力下降.在电解压溶液中，导电微粒是自由移动离子，升温有利于加快运动，导电性增强. (四)典型晶体的结构特征1．离子晶体 CsCl NaCl 离子配位数 8：8 6：6 一个晶胞中含 1，1 4，4 阳离子和阴离子数晶胞构型 立方体 立方体 重点掌握NaCl 晶体结构，它还具有的特征：①一个Na +周围等距且最近的Cl －有6个，此6个Cl －连线形成的空间几何体为正八而体，Na +位于其中心.②一个Na +周围等距且最近的Na +有12个如何计算离子晶体中不同部位的离子对晶胞的贡献？体心（内） 面心 棱上 角顶 系统数 121 41 81 如 NaCl 晶体中，如何计算？Na +： 体心(1个) 棱(各1个) 1+12×41=4 Cl －面心(各1个) 角顶(各1个)21×6 + 81×8=4②碳还有多种因素异形体，如足球碳C60等.想一想：C60、N60等属于什么晶体？可能是原子晶体吗？三、典型例题讲评例1．分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200O C，熔融态不导电____________B．溴化铝，无色晶体，熔点98O C，熔融态不导电____________C．五氟化钒，无色晶体，熔点19.5O C，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中____________D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电____________思路分析晶体的熔点高低，熔融态能否异电及溶剂性相结合，是判断晶体类型的重要依据。
晶体结构
q q f R2
没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）
NaCl
CsCl
人们习惯上将正离子周围直接接触的负离子数称为正离 子的配位数，并将周围的负离子原子核的连线形成的多 面体称之为配位多面体。
90
2.
14种布拉维点阵形式
布拉维系有7种不同几何特征的晶胞。晶胞又有素晶胞、 体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞之分。所以，7种不同 的晶胞在保持α、β、γ、a、b、c不变的情况下，又可 素复结合，变异为14种晶胞，如表3-1和图3-20所示。 在晶体学中称为布拉维点阵形式，也叫14种晶格。表 3-1给出了这14种晶胞的符号。 小写字母：为晶族代号：c（立方）、t（四方）、o （正交）、m（单斜）、a（三斜）、h（六方）。 大写字母：P 、I、 F分别素晶胞、体心晶胞、面心晶 胞； A、B、C代表底心晶胞；R只代表菱方晶胞。
例如： 金属锂的能带结构
Metal lithium
由于每个锂原子只有1个价
电子，该离域轨道应处于 半满状态。电子成对地处 于能带内部能级最低的轨
道上，使能级较高的一半
轨道空置。 在充满了的那一半能带的
最高能级上,电子靠近能
量较低的空能级,从而很 容易离开原来能级,进入 能量略高的空能级。
能带理论中的一些重要概念 能带理论中的一些重要概念
小写字母与大写字母结合，是一种既涉及： 布拉维系又涉及素复的晶胞代号。
例如:cP是素立方晶胞，cI是体心立方晶 胞，mP是单斜素晶胞，等等。这些符号 是国际晶体学会组织编写的重要工具书 晶体学国际表（1983）推荐的，已广泛 应用。
3-3 点阵· 晶系（选学内容，不 作要求，可作为课外阅读内容）
高中化学竞赛专题讲座——立体化学
高中化学奥赛专题讲座——立体化学近年来，无论是高考，还是全国竞赛，涉与空间结构的试题日趋增多，成为目前的热点之一。
本讲座将从最简单的几种空间正多面体开始，与大家一同探讨中学化学竞赛中与空间结构有关的内容。
第一讲中学化学中几种常见的晶体与应用一．晶体的概念与宏观性质：1．晶体是指具有规则外形的固体。
其结构特征是内部的原子或分子在三维空间的排布具有特定的周期性，即隔一定距离重复出现。
2．通性：〔1〕均匀性；〔2〕各向异性：晶体在不同方向上显示不同的性质；〔3〕具有固定的熔点；〔4〕对称性：这在很大程度上决定了晶体的性质。
3．分类：除四种基本类型外，还有一种是过渡型晶体〔混合型晶体〕。
如石墨晶体。
二．晶胞的概念与常见类型：1．概念：在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。
晶胞在三维空间无限重复就产生了宏观的晶体。
2．基本要点：①晶胞必须是平行六面体；②同一晶体中所划分出来的同类晶胞的大小和形状完全相同；③晶胞是晶体结构中的基本的重复单位，但不一定是最小的重复单位。
若一个晶胞只有一个最小重复单位，则称素晶胞，否则称复晶胞。
例：金属钠简单立方晶胞面心立方晶胞体心立方晶胞3．几种常见的晶胞：中学中常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中粒子数的计算方法如下：〔1〕顶点粒子有1/8属于晶胞；〔2〕棱边粒子有1/4属于晶胞；〔3〕面心粒子有1/2属于晶胞；〔4〕体心粒子按1全部计入晶胞。
[实例分析]①氯化钠、氯化铯晶胞〔配位数分别为6和8〕NaCl、CsCl晶体密度的计算是常遇到的问题。
其关系式如下：.ρ=m/v=(n×M)/V对于NaCl晶体，设晶胞的边长为a，有ρ=〔4×M NaCl〕/〔a3×N A〕对于CsCl晶体，设晶胞的边长为a，有ρ=〔1×M CsCl〕/〔a3×N A〕[练习]如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置，请将其中代表Na+的圆圈涂黑〔不考虑体积大小〕，以完成NaCl的晶体结构示意图。
1-晶体结构
2（yi - y j )(zi - z ） j bc cos]2
52
例 4 、 （ 2010 年 夏 令 营 ） Li2NH 属 于 立 方 晶 系 ， 晶 胞 参 数 a=5.074Å； N 和 H 的 原 子 坐 标 ： N （ 0.00, 0.00, 0.00 ） ， H （0.11, 0.11, 0.00）；已知H和N的共价半径分别为0.37 Å和 0.74 Å。试通过计算说明Li2NH中N和H的存在状态。
6
晶体的定义
“晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性 地重复排列构成的固体物质。” 注意： （1）一种物质是否是晶体是由其内部结 构决定的，而非由外观判断； （2）周期性是晶体结构最基本的特征。
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• 晶体不仅与我们的日常生活密不可分，而 且在许多高科技领域也有着重要的应用。 晶体的外观和性质都是由其内部结构决定 的：
⑴ 两种铜溴配合物晶体中的一维聚合链结构的投 影图 (其中部分原子给出标记)如下。①分别指出 两种结构的结构基元由几个Cu原子和几个Br原子 组成：
图⑴为 图⑵为
个Cu原子， Br原子； 个Cu原子， 个Br原子。
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（2）平面点阵
在二维方向上排列的阵点, 即为平面点阵. 最简单的情况是等径圆球密置层. 每个球抽取为一
晶体结构的基本重复单位是晶胞， 只要将一个晶胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。
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密度计算
• 利用晶胞参数可计算晶胞体积(V)，根据相对分子 质量(M)、晶胞中分子数(Z)和Avogadro常数N，
其中任意两点可得一矢量，将各个点阵按此
矢量平移能使它复原。点阵中每个点都具有
完全相同的周围环境。
晶体的对称性讲解
7个晶系和32种晶体学点群的划分
对称 晶 特征对
点
群
性的 高低 系
称元素
晶胞类型
序 熊夫里 号 斯记号 国际记号
对称元素
三
斜
无
单 2 或m
斜
abc
1 c1
1
90 2 ci
abc
3 c2
c 4
s
1
i
2
2
mm
c 90 5
2h
2/m
2, m,i
低 正 两个互相垂 直的m或三
交 个互相垂的
晶体点群的记号
晶系
立方 Cubic 六方 hexagonal 四方 tetragonal 三方 rhombohetron 正交 orthorhombic 单斜 monoclinic 三斜 anorthic
1
a c c a＋b＋c a b
2
a＋b＋c a a a－b b ――
3
a＋b 2a＋b a＋b ―― c ――
晶体的32种对称类型32种点群符号符号的意义对称类型数目cnn度旋转对称轴c1c2c3c4c65ci对称心icis21cs对称面mcs1cnhn度轴与轴垂直的水平对称面c2hc3hc4hc6h4cnvn度轴通过该轴的铅垂对称面c2vc3vc4vc6v4dnn度轴n个与之垂直的2度轴d2d3d4d64符号符号的意义对称类型数目dnhdn与轴垂直的水平对称面d2hd3hd4hd6h4dnddn平分两个2度轴间夹角的对称面d2dd4d2sn经n度旋转后经垂直该轴的平面的镜像c3is6c4is42t4个3度轴3个2度轴t1thh与前面相同th1tdd与前面相同td1符号符号的意义对称类型数目o3个相互垂直的4度轴6个2度轴4个3度轴o1ohh与前面相同oh1总共32如果考虑平移还有两种情况即螺旋轴和滑移反映面
晶体晶胞结构讲解
晶体晶胞结构讲解物质结构要点1、核外电⼦排布式外围核外电⼦排布式价电⼦排布式价电⼦定义：1、对于主族元素，最外层电⼦2、第四周期，包括3d与4S 电⼦电⼦排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Cu2、S能级只有⼀个原⼦轨道向空间伸展⽅向只有1种球形P能级有三个原⼦轨道向空间伸展⽅向有3种纺锤形d能级有五个原⼦轨道向空间伸展⽅向有5种⼀个电⼦在空间就有⼀种运动状态例1：N 电⼦云在空间的伸展⽅向有4种N原⼦有5个原⼦轨道电⼦在空间的运动状态有7种未成对电⼦有3个 ------------------------结合核外电⼦排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填⼊电⼦的能级符号如Cu最后填⼊3d与4s 故为ds区 Ti 最后填⼊能级为3d 故为d区4、第⼀电离能：同周期从左到右电离能逐渐增⼤趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，⽐后⾯⼀个元素电离能较⼤）例3、⽐较C、N、O、F第⼀电离能的⼤⼩ --------------- F ＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电⼦伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有⼀个很⼤的差值?这能说明什么问题? _________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有⼀个较⼤的差值_________________________________(3)此元素原⼦的电⼦层有 __________________层。
最外层电⼦构型为 ______________ 5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增⼤（⽆反常）------------F＞ O ＞N ＞C6、对⾓线规则：某些主族元素与右下⽅的主族元素的性质有些相似，被称为“对⾓线规则”如：锂和镁在空⽓中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原⼦轨道重叠形式分为：σ键和π键 (具有⽅向性和饱和性)单键 -------- 1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电⼦体：原⼦总数相等，价电⼦总数相等----------具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN-- C22-互为等电⼦体CO2 CS2 N2O SCN-- CNO-- N3- 互为等电⼦体从元素上下左右去找等电⼦体，左右找时及时加减电荷，保证价电⼦相等。
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第13讲晶体的类型和性质1.(2010·河北省唐山市高三年级2月联合考试)下列说法错误的是( )A.原子晶体中只能存在非极性共价键B.离子晶体在熔化状态下能导电C.金属晶体通常具有导电､导热和良好的延展性D.分子晶体的状态变化,只需克服分子间作用力解析:SiO2是原子晶体,其中Si—O键是极性共价键,A错｡答案:A2.下列叙述正确的是( )A.分子晶体中都存在共价键B.F2､Cl2､Br2､I2的熔沸点逐渐升高与分子间作用力有关C.非极性分子中一定不含极性键D.只要是离子化合物,其熔点一定比共价化合物的熔点高解析:分子晶体如稀有气体中不含共价键,A项错误;F2､Cl2､Br2､I2的组成相似,相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔沸点逐渐升高,B项正确;如CH4､CCl4等都是非极性分子,但分子中均含有极性键,C项错误;共价化合物如二氧化硅､碳化硅属原子晶体,熔点比一般的离子化合物高,D项错误｡由于物质世界错综复杂,物质归类时,不能以点盖面,避免绝对化｡答案:B3.下列叙述中错误的是( )A.CO2和H2O晶体中,化学键类型相同､晶体类型也相同B.在原子晶体中可能存在极性共价键C.某化合物晶体熔融状态时能导电,该化合物中一定存在离子键D.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子答案:D4.(2010·全国卷Ⅰ)下列判断错误的是( )A.熔点:Si3N4>NaCl>SiI4B.沸点:NH3>PH3>AsH3C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4D.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3解析:本题考查元素周期律,意在考查考生对化学基本概念和基本原理的理解和应用能力｡Si3N4、NaCl、SiI4分别为原子晶体､离子晶体和分子晶体,故熔点大小顺序为:Si3N4>NaCl>SiI4,A项正确;NH3､PH3､AsH3均为分子晶体,且分子的组成和结构相似,由于NH3分子间存在氢键,其沸点最高,而PH3的相对分子质量小于AsH3的,因此分子间作用力PH3小于AsH3,则沸点PH3小于AsH3,B项错误;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,由于非金属性:Cl>S>P,故酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,C项正确;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,由于金属性:Na>Mg>Al,故碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,D项正确｡答案:B5.元素A可以形成阳离子A+,元素B最外层电子数与其质子数之比等于5:7,A+与B的阴离子形成的晶体结构如图所示,则与同一个B的阴离子相连的A+的个数为( )A.2B.4C.6D.8解析:根据B最外层电子数与其质子数之比等于5:7,可以确定B是氮元素,即阴离子为N3-,所以A与B组成的化合物为A3B,可以确定图中空心球表示B的阴离子,阴影球表示A+,与同一个B的阴离子相连的A+的个数为6｡答案:C6.下列说法正确的是( )A.原子晶体中的相邻原子都以共价键相结合B.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂D.BaO2(过氧化钡)固体中的阴离子和阳离子个数比为2:1解析:本题考查物质结构的有关知识,本题关键要明确各种晶体的组成微粒､作用力及晶体性质｡原子晶体中微粒间的作用力是共价键,A正确;有的金属晶体(如汞)的熔点比分子晶体低(如S等),B错;干冰是分子晶体,升华时只破坏分子间作用力,不会破坏分子内共价键,C错;过氧离子为O2-2,故BaO2(过氧化钡)固体中的阴离子和阳离子个数比为1:1,故D错｡答案:A7.下列叙述肯定正确的是( )A.构成分子晶体的微粒一定含有共价键B.离子晶体中一定只含有离子键C.同主族元素形成的氧化物的晶体类型一定相同D.熔化时无需破坏化学键的晶体一定是分子晶体解析:涉及晶体的有关性质,较易｡需用辩证的思想解答本题,注意“一定”是否成立｡分子晶体中不一定都存在共价键,如Ar等稀有气体中不含任何化学键;离子晶体中一定含离子键,可能含有共价键,如NaOH;同主族元素形成的CO2和SiO2分别为分子晶体和原子晶体｡所以前三项都错误,即本题答案为D｡答案:D8.下列各项因果关系中正确的是( )A.金刚石的熔点高于晶体硅,因为两种晶体结构相似,原子间平均距离前者小于后者B.CO2不稳定,因为干冰是分子晶体C.金属晶体能导电,因为金属晶体中存在金属阳离子D.离子晶体硬度较大､难于压缩,因为离子晶体中的阴､阳离子排列很有规则解析:本题考查化学键与晶体类型的知识,难度中等｡金刚石和晶体硅都是原子晶体,但金刚石原子间平均距离小于硅原子,故金刚石的熔点高于晶体硅,A项正确;稳定性受化学键强弱影响,B项错误;金属晶体能导电,是由于金属晶体中存在能自由移动的电子,C项错误;离子晶体硬度大,难于压缩,是由于离子间作用力较强的缘故,D项错误｡答案:A9.最近科学家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,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,则它的化学式是( )A.TiCB.Ti16C7C.Ti14C13D.Ti13C14解析:该图给出的是团簇分子结构而非晶胞结构,故只需数出Ti和C的数目,即可得它的化学式｡答案:C10.下列说法不正确的是( )A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C.沸点由高到低:HI>HBr>HCl>HFD.硼镁超导物质的晶体结构单元如图所示,则这种超导材料的化学式为MgB2解析:选项A,CF4､CCl4､CBr4､CI4都是结构相似的分子晶体,结构相似的分子晶体的熔点随相对分子质量的增大而增大,故正确｡选项B,金刚石､碳化硅､晶体硅的硬度与共价键的强弱有关,而强度:C—C>C—Si>Si—Si,所以硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅｡选项C,HF分子间存在氢键,其沸点大于HCl｡答案:C11.下列叙述正确的是( )A.原子晶体中只存在非极性共价键B.甲烷､氨和水都是由极性键结合而成的极性分子C.金属晶体的熔点一定比原子晶体低,比分子晶体高D.虽然Mr(H2S)>Mr(H2O),但H2O的沸点比H2S高,这是因为H2O分子间存在氢键解析:A项中原子晶体中可能存在极性共价键,如二氧化硅晶体;B项中甲烷是非极性分子;C项中金属晶体的熔点不一定比原子晶体低,如钨的熔点高于SiO2的熔点,也不一定比分子晶体高,如钠的熔点比硫的熔点低｡答案:D12.下列关于晶体的说法一定正确的是( )A.分子晶体中都存在共价键B. CaTiO3晶体中每个Ti4+与12个O2-相紧邻C. SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高解析:由图可以看出,一个Ti4+被12个由4个Ti4+构成的正四边形共有,而每个四边形中有一个O2-｡关于说法正确与否的判断,一般是绝对时学会找反例,相对时学会找正例｡A项可用稀有气体形成晶体去说明｡C项要注意SiO2是原子晶体,每个硅原子与四个氧原子以共价键结合｡D项,常温下碘是固体,汞是液体｡答案:B13.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､石墨结构中的某一部分｡(1)其中代表金刚石结构的是(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｡石墨晶体的平面网状结构中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个｡(2)其中表示NaCl晶胞结构的是__________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有__________个;其中代表CsCl晶胞结构的是__________,每个Cs+与__________个Cl-紧邻｡(3)干冰晶体结构模型中每个顶角CO2分子与________个CO2分子距离最近且距离相等｡上述五种物质的熔点由高到低的排列顺序为____________________｡解析:A为NaCl晶体结构的一部分,首先建立整个晶体的空间模型,从整个晶体模型可知每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有12个;B为CO2的晶胞模型,在晶胞的每个顶角和面心上都有一个CO2分子,与顶角CO2分子距离最近的是面心上都有一个CO2分子,与顶角CO2分子距离最近的是面心上的CO2分子,这样的CO2分子共12个;C为CsCl的晶胞模型,每个Cs+与8个Cl-紧邻;D为金刚石的原子晶体结构模型,每个C原子与4个距离最近的C原子形成正四面体结构且向空间无限延展;E为石墨晶体的平面网状结构,每个碳原子被三个六边形均摊,属于每个正六边形的碳原子数为6×1/3=2;一般来讲,原子晶体的熔点大于离子晶体的熔点,而离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点,离子晶体的熔点随离子半径减小及离子所带的电荷数增大而升高,需要指出的是金刚石的熔点是3 550 ℃,石墨的熔点是3 652 ℃~3 697 ℃(升华)｡石墨熔点高于金刚石｡答案:(1)D 4 2 (2)A 12 C 8(3)12 石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰[点评] 晶体结构问题是高考考查的难点｡难,主要在于建模,多数学生对课本上几种常见晶体的晶体模型不熟悉和空间想象能力较差｡这类考题大多以NaCl的晶体模型为考查点,因此氯化钠晶体中各微粒之间的几何关系､数量关系及计算方法应特别注意｡14.在理解概念的基础上,理清概念之间的相互关系,构建完整的知识体系是学习化学的重要方法,下图是中学化学常见化学概念之间的相互关系｡(1)完成下表,且实例按以下要求填写｡①只能由H､O､N､Si､S元素中的一种或几种组成物质;②每种元素只能出现一次;③所填物质必须能够回答问题(2)和问题(3)｡(2)取上述(1)表中A､B､C三种晶体实例中某一晶体溶于水得W溶液,写出等物质的量浓度等体积的硫酸氢钠溶液与W溶液反应的离子方程式____________________ ____________________ ｡(3)写出在工业上制取(1)表中熔点最高的实例物质的化学方程式________________________｡解析:本题以中学化学常见的晶体类型作为命题核心点,题目中有H､O､N､Si､S元素,每种元素只能用一次,这样答案就唯一了｡(1)(2)(NH4)2S溶解在水中与等物质的量的硫酸氢钠反应离子方程式为:H++S2-⇌HS-｡(3)工业上制备原子晶体Si的反应为碳在高温条件下还原SiO2｡答案:(1)(2)H++S2-＝HS- (3)2C+SiO2高温2CO↑+Si15.D､E､X､Y､Z是周期表中的前20号元素,且原子序数逐渐增大｡它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体､三角锥形､正四面体､角形(V形)､直线形｡回答下列问题:(1)Y的最高价氧化物的化学式为__________;(2)上述5种元素中,能形成酸性最强的含氧酸的元素是__________,写出该元素的任意3种含氧酸的化学式:__________;(3)D和Y形成的化合物,其分子的空间构型为____________________________;(4)D和X形成的化合物,其化学键类型属____________________ ,其晶体类型属____________________ ;(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__________,此产物与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是____________________ ;(6)试比较D和X的最高价氧化物熔点的高低并说明理由:____________________ ｡解析:由于D､E､X､Y､Z原子序数依次增大,它们的最简氢化物分子的空间构型依次为正四面体､三角锥形､正四面体､角形､直线型｡因此D､E､X､Y､Z分别为C､N､Si､S､Cl五种元素｡(1)Y的最高价氧化物为SO3｡(2)Cl的最高价氧化物的水化物为HClO4,其酸性最强｡另外Cl的含氧酸还有HClO､HClO2和HClO3｡(3)D和Y分别为C和S,形成的化合物为CS2,是直线形分子｡(4)D和X分别为C和Si,形成的化合物为SiC,碳化硅为原子晶体,都是共价键｡(5)Mg在N2中燃烧生成Mg3N2,Mg3N2与H2O发生反应生成Mg(OH)2和NH3·H2O｡(6)CO2为分子晶体,SiO2为原子晶体,因此CO2的熔点较低｡答案:(1)SO3(2)Cl HClO､HClO2､HClO3､HClO4(任写3种即可)(3)直线形 (4)共价键原子晶体(5)Mg3N2Mg3N2+8H2O＝3Mg(OH)2↓+2NH3·H2O(或Mg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2↓+2NH3↑)(6)D的最高价氧化物是CO2,X的最高价氧化物是SiO2,前者比后者的熔点低｡因为前者为分子晶体,由分子间作用力结合,而后者为原子晶体,由共价键结合,共价键强度大于分子间作用力16.某离子晶体晶胞的结构如图所示｡X(·)位于立方体顶点,Y(o)位于立方体中心｡试分析:(1)晶体中每个Y同时吸引着________个X,每个X同时吸引着________个Y,该晶体的化学式为____________________________｡(2)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有________个｡(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________｡(4)设该晶体的摩尔质量为M g/mol,晶体密度为ρg/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X中心距离为________cm｡解析:(1)同时吸引的原子个数即指在某原子周围距离最近的其他种类的原子个数,观察题图可知,Y位于立方体的体心,X位于立方体的顶点,每个Y同时吸引着4个X,而每个X同时被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X同时吸引着8个Y,晶体的化学式应为阴､阳离子的个数比,X､Y的个数比为4:8,所以化学式为XY2｡(2)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为右图所示立方体的面对角线｡位置关系分为在此X的上层､下层和同一层,每层均有4个,共有12个｡(3)若将4个X连接,构成1个正四面体,Y位于正四面体的中心(如图),可联系CH4的键角,知∠XYX=109°28′｡(4)设晶胞棱长为a,则有a3×2×NAmol-1×ρ g/cm3=M g/mol｡,a=所以两个距离最近的X中心距离为:.=答案:(1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)109°28′。