鲁科版化学选修三认识晶体优秀课件

（图示距离
为a）
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氯化钠晶体结构
11
5
9 2
3 7
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1 10
12
8 4 a
6
思考：
与一个钠离 子相邻最近 且距离相等 的钠离子有 多少个？距 离是多少？ （图示距离 为a）
氯化钠晶体
顶点
棱上
钠离子 氯离子
体心 面心
思考：氯化钠 晶体中钠离子 和氯离子分别 处于晶胞的什
么位置？
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氯化钠晶体结构
6
4 1
3
5
思考：
与一个钠离
子相邻最近
且距离相等
2
的氯离子有 多少个？距
a 离是多少？
第一种是将球对准第一层的球。 下图是A3型六方 紧密堆积的前视图
12
A
6
3
54
B
A
B
于是每两层形成一个周期，
即 …ABAB… 堆积方式，形成
A
六方紧密堆积---A3型。
配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )
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A B
化学式： A2B
练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
化学式： AB
练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
C
化学式： ABC3
练习5：下图为高温超导领域的一种化合物 ——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性 的最小重复单元。
2. 常见三种密堆积的晶胞
六方晶胞----A3型
体心立方晶胞----A2型
3．确定晶体组成的方法——均 摊法 （切割法） 指每个图形平均拥有的粒子数目。
晶胞中晶的不胞同位中置微的微粒粒是数被一目个的或几计个相算邻晶胞分享的，
因此一个晶胞所包含的实际内容是“切割”以后的部分
顶点：
顶点---1/8
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1.等径圆球的密堆积（金属晶体） 由于金属键没有方向性，金属原子中的电子
分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看 成是由直径相等的圆球在三维空间堆积而成的。 等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型 最密堆积和A2 型密堆积。
分子间作用力
实例
氯化钠 铜
金刚石 冰
另：晶体用途（P69了解）
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二、晶体结构的堆积模型
组成晶体的金属原子、离子或分 子在没有其他因素影响时，在空间的排列 大都服从紧密堆积原理，这是因为金属键、 离子键和分子间作用力没有方向性和饱和 性。而以密堆积的方式可降低体系的能量， 使晶体变得比较稳定。
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1三. 晶、胞晶是体晶体结中构最的小基结构本重单复元单—元。—晶胞
晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同 的平行六面体。 2. 晶胞必须符合两个条件： 一是代表晶体的化学组成
二是代表晶体的对称性
划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映 晶体内结构的对称性；二是尽可能小。
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
练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
化学式： AB
练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
巩固练习：
某晶胞结 构如图所示， 晶胞中各微粒 个数分别为：
铜___3_____个 钡___2_____个 钇___1_____个
练习：
右图为氯 化铯结构 的一部分：
１、在CsCl晶体中,每个Cs+同时吸引着__8个Cl-? 每个Cl-同时吸引着__8_个Cs+? ２、Cs+和Cl-的数目之比为 1︰1 ． ３、整个晶体中是否存在单个的CsCl分子_否__． ４、在CsCl晶体中,每个Cs+周围与之等距离且最近的Cs+有
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。
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12
6
3
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12
6
3
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12
6
3
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第四层再排 A，于是形
（2）各向异性：晶体在不同方向上表现 出不同的物理性质。 （3）对称性：晶体的外形和内部结构都 具有特有的对称性。
（4）有固定的熔、沸点，而非晶体没有。
思考：晶体为什么有这些特性？
思考感悟 1．(1)晶体为什么有自范性？ (2)晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？ 【提示】 (1)晶体有自范性的本质原因是：晶 体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。 (2)固体不一定是晶体，如玻璃、橡胶等都是玻 璃体，不属于晶体。
A
成 …ABCABC… 三层一
个周期。 得到面心立方堆
C
积—A1型。
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
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A C B A
面心立方紧密堆积的前视图
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3.分子晶体的密堆积
分子间通过范德华力结合成晶体，由于范德华 力没有方向性和饱和性，晶体尽可能采取紧密 堆积。
4.原子晶体的堆积
原子通过共价键形成晶体，由于共价键的方向 性和饱和性，决定一个原子周围原子数很有限， 堆积方向也确定，不服从紧密堆积原理。
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方法小结(对于立方体结构)
位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其1/8。 位于面心的微粒，晶胞完全拥有其1/2。 位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其1/4。 位于体心上的微粒，微粒完全属于该晶胞。
结束
例题分析：
• 如图所示的晶体结构是一种具有优良的压 电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。 晶体内与每个“Tｉ”紧邻的氧原子数和这 种晶体材料的化学式分别是（各元素所带 的电荷均已略去）
3. 晶胞按其周期性在三维空间重复排列（无隙 并置堆砌）成晶体。可以从一个晶胞推断晶体 的结构和性质。
三、晶体结构的基本单元——晶胞
认识几种晶胞：
简单立方晶胞 面心立方晶胞
体心立方晶胞
简单单斜晶胞
A3型最密堆积及其六方晶胞： 六方最密堆积（含三个晶胞）
A1型最密堆积及其面心立方晶胞 立方最密堆积
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总结：
1、晶体和非晶体的根本区别在于： 它们的内部微粒（原子、离子或分子）在空间 是按一定规律做周期性重复排列还是呈杂乱无 章的分布。 2、金属晶体、离子晶体紧密堆积，分子晶体 尽可能密堆积，原子晶体不满足紧密堆积原理。
3、 A1又叫面心立方紧密堆积，如铜； A3又叫六方紧密堆积 ， 如镁。 配位数均为 12.
1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与 它最接近且距离相等的钛离子共有 6 个
2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的
个数比是 3∶1∶1
。
O：12×1/4＝3
Ca
Ti: 8 ×1/8＝1
Ti
Ca：1
O
• 现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2-8所
示 比）为_，_1可_:_1推_；知乙：晶甲体晶的体化中学A与式B为的_C_离_2子_D_个；数丙 晶体的化学式为_E__F___；丁晶体的化学式 为_X__Y__2_Z。
这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。
金属的 堆积方式
六方紧密堆积 （A3） 面心立方紧密堆积(A1) 。。。。。。
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2.非等径圆球的密堆积（离子晶体）
棱边：
棱---1/4
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面心：面心---1/2
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体心：体心---1
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O原子 Ti原子 Ba原子
例题解析：
O原子 Ti原子 Ba原子
Ba：1x1 Ti：8x(1/8) O：12x(1/4)
化学式为：BaTiO3
感悟升华
1、某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立 方体的顶点，Y位于立方体的中心。试分析：
（1）在一个晶胞中有 个X， 个Y，所以该晶体的化
学式为__________。 （2）晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角∠XYX角
由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密 堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球 先按一定方式做等径圆球的密堆积。小球再填 充在大球所形成的空隙中。
NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围直接连有6个 CI-，反之亦然。
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等径圆球在列上紧密堆积只有一种，即所有原子 在一条直线上。
在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，这样形成的层称为密置层。在中心的周围 形成 6 个凹位，将其算为第一层。
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第一节
认识晶体
一、晶体的特性
1.晶体的概念：
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。 内部原子或分子的排列呈杂乱无章的 分布状态的固体成为非晶体。如玻璃 沥青石蜡 。
2.晶体的特性
（1）具有规则的几何外形。 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。 （自范性）
第二层 相对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
12
6
3
54
12
6
3
54
AB
，
关键是第三层，相对第一、二层来说，第三层可以有两种最 紧密的堆积方式。
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度为________（填角的度数）
2、美国《科学》杂志评选2001年世界科技十 大成就中，名列第五的日本青山学院大学教 授秋光纯发现的金属间化合物硼化镁超导转 变温度高达39K，该金属间化合物的晶体结 构如上图。则它的化学式为（ ）
A.MgB B.Mg2B C.MgB2 D.Mg2B3
3.晶胞中微粒数的计算
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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。 ★
晶体类型
微粒种类
微粒间相互 作用
离子晶体 阴、阳离子 离子键
金属晶体 金属原子
金属键
原子晶体 原子
共价键
分子晶体 分子
氯化铯晶体
氯化铯的小晶胞
铯离子：
氯离子：
思考：氯化铯 晶体中氯离子 和铯离子分别 处于晶胞的什
么位置？
计算：NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有 的阴、阳离子数目分别是多少？
NaCl晶胞
CsCl晶胞
钠离子：1＋12×1/4 ＝ 4
铯离子：1
氯离子：8 ×1/8＋6×1/2 ＝ 4 氯离子：8 ×1/8＝ 1
(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。