高中化学高三一轮复习 选修3 晶体的结构与性质 教师基础版

6、分子晶体的结构特点： ①对于大多数分子晶体结构，如果分子间作用力只是范德华力。以一个分子为中心，其周围 通常可以有几个紧邻的分子。如 O2、C60，把这一特征叫做分子紧密堆积。
实例：干冰的晶体结构晶胞模型。 干冰晶体中 CO2 分子之间只存在分子间作用力不存在氢键，
因此干冰中 CO2 分子紧密堆积。每个 CO2 分子周围，最近且等距离的 CO2 分子数目有 12 个。 一个 CO2 分子处于三个相互垂直的面的中心，在每个面上，处于四个对角线上各有一个 CO2 分子，所以每个 CO2 分子周围最近且等距离的 CO2 分子数目是 12 个。 ②分子间除范德华力外还有其他作用力（如氢键），如果分子间存在着氢键，分子就不会采 取紧密堆积的方式。 实例：冰的晶体结构。 在冰的晶体中，每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子， 形成正四面体。氢键不是化学键，比共价键弱得多却跟共 价键一样具有方向性，而氢键的存在迫使四面体中心的每 个水分子与四面体顶角方向的 4 个相邻水分子的相互吸引， 这一排列使冰晶体中空间利用率不高，皆有相当大的空隙， 使得冰的密度减小。 说明：分子的密度取决于晶体的体积，取决于紧密堆积程 度，分子晶体的紧密堆积由两个因素决定：范德华力和分子间氢键。
③各向异性（强度、导热性、光学性质等）； 说明：因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。 例如：蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同； 石墨在与层垂直的方向上的导电率是层平行的方向上的导电率 1/104。
④自发的形成多面体外形； ⑤有特定的对称性； ⑥使 X 射线产生衍射。
1、定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元。 晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙， 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 说明：划分晶胞要遵循 2 个原则：一是尽可能反应晶体内部结构的对称性，二是尽可能小。
3、晶胞中原子个数的计算： 位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/8； 位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/4； 位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/2； 位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1。
(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用 对于分子晶体,构成晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力； 对于原子晶体，构成晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键。 (2)看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度等) 一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是：原子晶体>分子晶体。原子晶体比分子晶体的熔 沸点高得多。 (3)依据物质的分类判断 金属氧化物（如 K2O、Na2O2 等）、强碱（如 NaOH、KOH 等）和绝大多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除 SiO2 外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、 石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞 外）与合金都是金属晶体。
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②晶体自范性的条件之一：生长速率适当；
③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。 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。
5、晶体的特性： ①有规则的几何外形； ②有固定的熔沸点；
晶体的结构与性质
1、概念： ①晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出 现的固体物质。晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排 列。 ②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、 明胶等。非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质 要点诠释：晶体与非晶体的区分： 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。周期性是晶体结 构最基本的特征。许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察， 这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。 晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对 固体，进行 X—射线衍射实验，X 射线透过晶体时发生衍射现象。 特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。
1、定义： 含分子的晶体称为分子晶体，也就是说，分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体。 例：干冰晶体中只含有 CO2 分子，碘晶体中只含有 I2 分子。
2、构成微粒：分子。
3、微粒间的作用力：分子间作用力——范德华力和氢键 一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔 沸点就越高。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变不完全符合此规律。例如： H2O 的沸点 就出现反常。因为 H2O 分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力）。 氢键形成的过程： ①氢键形成的条件：半径小，吸引电子能力强的原子（N、O、F）与 H 原子； ②氢键的定义：半径小、吸引电子能力强的原子与 H 原子之间的静电吸引作用。氢键可看 作是一种比较强的分子间作用力； ③氢键对物质性质的影响：氢键使物质的熔沸点升高。如 H2O、HF、NH3 的沸点出现反常现 象。
2、分类：
3、晶体与非晶体的本质差异：
自范性
微观结构
晶体 有（能自发呈现多面体外形）
原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 没有（不能自发呈现多面体外形）
原子排列相对无序
说明：
①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。所谓自范性即“自发”进行，但这里要注 意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦 截水流的闸门，水库里的水不能下泻；
4、较典型的分子晶体： ①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等； ②部分非金属单质，如卤素 X2、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳 60(C60)等； ③部分非金属氧化物，如 CO2、P4O6、P4O10、SO2 等； ④几乎所有的酸； ⑤绝大多数有机物的晶体。
5、分子晶体的物理特性： 熔沸点较低、易升华、硬度小。一般都是绝缘体，固态和熔融状态都不导电。