第一节 晶体的常识及晶胞

=
g. ㎝
a3
第三章
第一节
晶体结构与性质
晶体的常识
雪 花
冰糖
金刚石
石墨
水晶石
观察· 思考
请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：
水晶石
石英玻璃
思考
什么是晶体？什么是非晶体？ 晶体有什么特点和性质？ 晶体和非晶体的本质区别是 什么？
一、晶体与非晶体
1. 概念
晶体：具有规则几何外形的固体
如食盐、水晶、碘等
问题与思考
粉末状的固体是否都为非晶体呢？ 一些晶体的显微照片：（见教材P61图3～3）
那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？
5、晶体的特性
<1>有规则的几何外形（均一性和对称性）
（均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是 相同的。
对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。
在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。 即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性） <2>有固定的熔沸点 <3> 各向异性（强度、导热性、光学性质等） <4>当一波长的ｘ－射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的 斑点或者普线。
Ba
Ti O
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
B. BaTi4O6 D. BaTiO3
练习二： 石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 2 占有的碳碳键数为____个。 3 碳原子数目与碳碳化学键数 目之比为_______。 2：3
非晶体：没有规则几何外形的固体
2. 分类
晶体
如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等
离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 混合晶体
如NaCl、CsCl等
如金刚石、晶体硅等 如冰、干冰等 如铁、铝等 如石墨
NaCl晶体结构示意图：
Cl-
Na+
金刚石晶体 结构示意图
干 冰 晶 体 结 构
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
练习三 某离子晶体的结构（局部如图），X位 于立方体的顶点，Y位于立方体的中心， 则该晶体的化学式是: XY2 晶体中距离最近的两个 X X与一个Y形成的夹角 ∠XYX的角度为：
Y
109°28′
思考
1.NaCl晶体中，每个Na+周围最近
距离的Cl-有 6 个？每个Cl-周围 最近距离的Na+有
钻石 光和磷光 面分散流 走
课堂练习：P64 1、2
二.晶胞
1.定义:描述晶体结构的基本单元。
晶体与晶胞的关系正好比蜂巢与蜂室的关系
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
铜晶体 铜晶胞
2.晶胞形状：
无隙并置
平行六 面体
晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的 晶胞“无隙并置”而成（晶胞间无间隙，平行排列）
3、晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构 原子在三维空间里 呈周期性有序排列 原子排列相对无序
晶体
有（能自发呈现多面 体外形）
没有（不能自发呈现 非晶体 多面体外形）
说明： 晶体自范性的本质：是晶体中粒子在微观空间 里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
天然水晶球里的玛瑙和水晶
D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔 沸点，在一定的范围内便开始熔化。
你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗？
E、可利用宝石的折光率鉴别。
人造钻石和天然钻石的区别
相同 不同方面 方面 X-射线 亲油性 亲水性 天然 成分 发蓝色 油会融在 在钻石表 钻石 钻石表面 面水呈小 荧光 硬度 珠状 人造 密度 发黄色荧 形成油珠 在钻石表
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。
学与问
教材62页
思考“学与问”：教材62页
1：不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。 2： A、采用X射线衍射实验，当X射线照射假宝石 时， 不能使X射线产生衍射，只有散射效应。 B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相 等的晶面、晶棱和顶角重复出现。 C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃； 而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。
1 （个） 2 1 即每个小正方体中平均含 2 个“NaCl”，质量为: 58.5g 1 × 而此小正方体体积为(0.5a×10-8)3㎝3 6.02×1023 2 58.5g ×1 23 2 6.02×10 0.39 故NaCl晶体的密度为： -3
=
0.39 g. ㎝-3 a3
4×
1 8
=
(0.5a×10-8)3㎝3
学与问：
Na Na： Zn：
Zn
I2
C
1 8× 8
+1=2
8× 1 +1=2
1 (8×1 + 6 × )×2 =8 2 8
8
I2:
8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8
课 堂 练 习 题
1.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。其晶体 的结构示意图如右图 所示。则它的化学式 为（D ）[上海市2001年奥赛初赛试题]
（见教材P60图3～1）
玛瑙
水晶
玛瑙和水晶都是SiO2的晶体，不同的 是玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而 水晶则是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。
经不同途径得到的晶体
（见教材P61图3～2）
4、晶体形成的途径
熔融态物质凝固。 气态物质冷却不经液态直接凝 固（凝华）。 溶质从溶液中析出。
8 5
4 1
棱边：1/4
1 3 73
4
2
面心：1/2
6 2 2
顶点：1/8
1
体心：1
1
晶胞中粒子个数计算规律
顶角 棱上 立方体 1/8 1/4
晶胞
面上 1/2
中心 1
顶角
棱上
面上
练习: 1:下面几种晶胞中分别含有几个原子?
各1/2个
各4个 绿色：8× ½ = 4 或8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色：12× ¼+1=4
说明：
⑴晶胞一般是平行六面体，整块晶体是数量巨大 的晶胞“无隙并置”而成。
⑵晶胞是8个顶角相同的最小正六面体；晶胞的 平行棱相同；晶胞的平行面相同。
三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
几种常见的晶体结构
3.晶胞中原子个数的计算
体心：1
面心：1/2
为什么？
顶点：1/8 棱边：1/4
请看:
1 3
4
2
解法1：
每个晶胞中所含的Na+和Cl－ 的个数均为4个，即含4个 “NaCl”。 每个晶胞的质量为： 58.5 23×4g 6.02×10 ∴ (a×10-8)3㎝3 每个晶胞的体积为： 故NaCl晶体的密度为：
58.5 ×4 6.02×1023
(a×10-8㎝)3 a10-8cm 解法2：晶体中最小正方体中所含的Na+和Cl－的个数均为:
6 个？
2.在NaCl晶体中，每个Na+周 围最近距离的Na+有 12 个？
3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示，原因何在？能否
把“NaCl”称为分子式？ 4.每个晶胞中平均有 4 个Na+？ 4 个Cl-？（位于顶点、 棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献） 5.该晶胞中，若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m， 0· 39/a3 （g/cm3） 则晶体的密度ⅾ=