【化学】3.1 晶体的常识(人教版选修3)课件

晶体
Cu晶 体结 构示 意图
NaCl晶 体结构 示意图
观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的 排列有何不同?
3、特点和性质： （1）自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的 性质——是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性 有序排列的宏观表现。
（2）物理性质表现各向异性（强度、导热性、 光学性质）——同样反映了晶体内部粒子排列 的有序性。
4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体——石墨， 如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结 合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其 键角为120ْ。分析图中每个六边形含有 2 个碳原子， 3 个，碳原子数目与碳碳化学 占有的碳碳键数为____ 键数目之比为 2_______ ∶3 。
20×3＝60 60÷5＝12 60÷2＝30
7、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气 态团簇分子，如下图所示，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， 它的化学式是 Ti14C13 。
解析：由于本题团簇分子指的 是一个分子的具体结构，并不 是晶体中的最小的一个重复单 位，不能采用均摊法分析，所 以只需数出该结构内两种原子 的数目就可以了。
小结：晶体和非晶体的差异 固体 外观 具有规则 的几何外 形 微观结构 粒子在三维 空间周期性 有序排列 自范性 各向异性 有 各向 异性 熔点 固定
晶体 非晶 体 本质 区别 鉴别
不具有规 则的几何 外形
粒子排列相 没有 对无序
各向 同性
不固 定
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 最科学的方法是用X—射线衍射实验
均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是 被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个 原子分得的份额就是1/x
体心：1
面心：1/2
棱边：1/4
顶点：1/8
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推 知：甲晶体中A与B的离子个数比 为 1∶1 ；乙晶体的化学式为 C2D ； EF 丙晶体的化学式为______ ；丁晶体的化 XY3Z 。 学式为______
明 矾
观察图片,下列固体在外形上有什么区别?
玛瑙
雪花晶体 食糖晶体 食盐晶体 明矾晶体 单质硫
祖 母 绿
绿宝石
猫眼石
BeAl2O4
紫水晶
黄水晶
黄水晶
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
一、晶体和非晶体
1、定义：晶体——具有规则几何外形的固体 非晶体——没有规则几何外形的固体 又称玻璃体 2、分类 思考 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 为什么晶体呈现规则 的几何外形，而非晶体 没有规则的几何外形呢？ 你认为可能和什么因素 有关？
学与问
1、某同学在网站上找到一张 玻璃的结构示意图，如右图， 这张图说明玻璃是不是晶体？ 为什么？ 非晶体 玻璃的结构示意图
2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点， 人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列 举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？ 观察对称性、刻划玻璃、加热、X—射线衍射
6、鉴别晶体和非晶体
（1）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率等。 （2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固 体进行X-射线衍射实验。
小结：晶体和非晶体的差异
固体 外观
具有规 则的几 何外形
微观结构
粒子在三 维空间周 期性有序 排列
自范性
各向 异性 各向 异性
熔点
晶体
有
固定
非晶 不具有规 粒子排列 体 则的几何 相对无序 外形
没有
各向 不固 同性 定
本质 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 区别
二﹑晶胞
1. 晶胞：描述晶体结构的基本单元
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比 喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为 划定的。
铜晶体 铜晶胞
晶体结构
晶胞示意图
CO2晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
二﹑晶胞 1、概念：描述晶体结构的基本单元 2、晶胞中原子个数的计算——均摊法
顶点： 1/8
棱边： 1/4
立方晶胞 面心：1/2 体心： 1
（3）晶体具有固定的熔点。
4、晶体自范性的条件之一是生长的速率适当
天然水晶球里的玛瑙和水晶
思考：得到晶体的途 径，除了冷却的方法， 还有没有其它途径？ 你能列举哪些？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
玛瑙
水晶
水晶石
5、晶体形成的途径
(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
许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但 在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形。
晶态石英的谱图
非晶态石英的谱图
非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射图谱
小结：晶体的特性
1.晶体与非晶体 (1)晶体： 内部微粒（原子、离子或分子）在空间按 一定规律做周期性重复排列构成的固体物 质。 (2)非晶体： 内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的 分布状态。
(3) 常见的晶体和非晶体: ①晶体：食盐(离子化合物的固态一般为 晶体)、冰、金属、宝石、水晶、大部分 矿石。 ②非晶体：玻璃及玻璃态物质、橡胶。
2.晶体的特性
（1）具有规则的几何外形。
（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地 呈现封闭的、规则的多面体外形。 （3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不 同的物理性质。
（4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有 特有的对称性。 （5）有固定的熔点而非晶态没有。
3.晶体的种类
根据内部微粒的种类和微粒间的相 互作用不同，将晶体分为离子晶体、 金属晶体、原子晶体和分子晶体。
A、MgB C、Mg2B B、 MgB2 D、Mg3B2
Mg原子的数目：12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为：MgB2
8.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正 二十面体,其中含有20个等边三角形和一定数目的 顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。 这个基本结构单元由12 __ _个硼原子组成，共 30__ __ 个B-B键。 含有
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯ 的个数比是多少？
Na4Cl4
1∶1
6、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图， 其中有多少个原子？
1 (8× 8
1 + 6 × 2 )×3 =12
7.2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金 属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六 棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6 个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可 表示为( )
2、下图依次是金属钠 (Na) 、金属锌 (Zn)、碘(12)、 金刚石 (C) 晶胞的示意图，数一数，它们分别平均 含有几个原子?
Zn
Na
I2
金刚石
Na Z = 2
Zn Z = 2
I2 Z = 4
金刚石 C Z= 8
3、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钙-钛 矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的 微粒个数比为多少？
CaTiO3
常见晶胞中微粒数的计算:
(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个 晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的 微粒全属于该晶胞。 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4 (3)体心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共享，处于体心的金属原子全部 属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
思考与交流: 1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶 体的晶胞的空间构形呈什么形状？ 2.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞 之间是否存在空隙？
无隙并置
平行六 面体
2、特点：晶胞都是 平行六面体,晶胞在 晶体中“无隙并置”.
3、三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
4.晶胞中原子个数的计算