人教版高中化学选修三 第三章 晶体结构与性质总复习(课件1)

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分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用 力,不破坏化学键,也有例外,如S8
注:分子内原子间以共价键结合,除稀有气体
因为 稀有气体分子为单原子分子,无共价键。
2、属于分子晶体的化合物类别举例
(1)所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX
(2)部分非金属单质
X2,O2,H2, S8,P4, C60
①1mol 冰中有 2 mol氢键?
②H2O的熔沸点比H2S高还是低?为
什么? 氢键
冰晶胞中水分子的空间排列方式与金 刚石晶胞(其 晶胞结构如右图)相 似,其中空心所示原子位于立方体的 顶点
一、原子晶体 概念:相邻原子间以共价键相结合而形成
空间立体网状结构的晶体。 构成粒子:原子
粒子之间的作用:共价键 熔化时需克服的作用:共价键
原子晶体中,成键元素原子 半径越小,共价键键能越大 ,熔点越高。
P243原子晶体熔 沸点高低比较
练习
1、碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构,
其中C 原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶
体①金刚石、②晶Hale Waihona Puke Baidu硅、③碳化硅中,它们的熔点
从高到低的顺序是( A

A、 ① ③ ②
B、 ② ③ ①
气态或液态)
– 一般都是绝缘体,固态或熔融状态也不 导电,部分溶于水后导电(举例)。
– 溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关 ——相似相溶(讲)。
➢原因:分子间作用力很弱
分子晶体熔沸点变化规律
• P243-244页
注:①分子间作用力越大,熔沸点越高(相对 分子质量,分子极性,氢键)
② 分子晶体熔化时一般只破坏分子间 作用力,不破坏化学键,也有例外,如S8
③1mol SiO2中含 4mol Si—O键
石墨及其结构(混合型晶体)
空间层状结构
空间结构俯视图
石墨中C-C夹角为: 1200, C-C键长: 1.42×10-10 m
层间距: 3.35× 10-10 m
练习:如图所示,在石墨晶体的层状结构中,每一
个最小的碳环完全拥有碳原子数为
,每个C
完全拥有C-C数为

离子晶体
1、定义:由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶体。
2、成键粒子:阴、阳离子 3、相互作用力:离子键 4、离子键的特征:无饱和性和方向性
5、常见的离子晶体: 强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
离子晶体的物理性质
熔沸点较,高
硬,度较难大挥发难压缩。且随
着离子电荷的增加,核间距离的缩短,晶
同类习题重现
在氯化钠晶胞中,若Na+和Cl-间 的最近距离为0.5ax10-10m,
则晶体的密度多少g/cm3?
CsCl的晶体结构及晶胞构示 意图
---Cs+ ---Cl-
(2)CsCl晶体 每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有 8个,每个Cl-周 围最近且等距离的Cs+有 8 个;在每个Cs+周围最近且 等距离的Cs+有 6 个,在每个Cl-周围最近等距离的 Cl-有 6 个。一个CsCl晶胞中含 1 个Cs+和 1个Cl-。 Cs+和Cl-的配位数分别为 8 、 8 。
体心:1 面心:1/2 棱边:1/4 顶点:1/8
请看:
84 51
棱边:1/4
31 73
62
42
面心:1/2
2
顶点:1/8
1
1
体心:1
5、三种典型立方晶体结构 简单立方 体心立方 面心立方
常见晶胞中微粒数的计算:
(1)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
一、晶体和非晶体
1、结构特征:晶体——结构微粒在微观空间里 呈周期性有序排列 非晶体——结构微粒无序排列
2 晶体与非晶体的性质特征
自范性
微观结构
晶体
有(能自发呈封闭的规则的多面 原子在三维空间里呈周期性有
体外形)
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:
– 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。
格能增大,熔点升高。
– 一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。
– 固态不导电,水溶液或者熔融状态下能导 电。
晶格能
1、晶格能的定义:气态离子形成1mol离子晶体释放的 能量。
2、影响晶格能大小的因素:
• 阴、阳离子的半径越小,晶格能越大,形成的 离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。
• 阴、阳离子所带电荷越多,晶格能越大,形成 的离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越 大。
C、 ③ ① ②
D、 ② ① ③
3、常见原子晶体
(1)某些非金属单质:硼(B)、硅 (Si)、锗(Ge)、金刚石(C)等
(2)某些非金属化合物:SiC、BN等
(3)某些氧化物:SiO2、 等
2、原子晶体的物理性质
– 熔点和沸点很高 – 硬度很大 – 一般不导电(硅和锗是半导体) – 且难溶于一些常见的溶剂
隙;一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“并置”指所有晶胞都是平行排列的,
取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移,不需转动
“完全等同”指所有晶胞的形状、
内部的原子种类、个数及几何排列完全 相同
平行六 面体
无隙并置
4.晶胞中原子个数的计算
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
贡献只有一半,故C原子与C—C键数之比为:1:2
3、典型的原子晶体
(1)金刚石
键能:
109º28´ 347.7kj/mol 熔点:
大于35500C
154pm
硬度:很大
金刚石晶胞中含8个碳原子
• [2011高考题节选】
• 六方氮化硼(BN)在高温高压下可以转化为立方 氮化硼(BN) ,其结构与金刚石相似,硬度与金
练习:比较下列晶体熔沸点高低:
(1)NaF KCl NaCl (2)MgO Al2O3
(1)NaF>NaCl>KCl
(2) Al2O3 >MgO
5、晶胞类型: (1)氯化钠型晶胞
Na+Cl-CNl-a+NaCN+laN-+aC+l- Na+
Na+ClC- l-
NaC+ l-
Cl- NaN+a+NaCC+ll--
看到分立的斑点或者普线.
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
3、晶体形成的途径
• 熔融态物质凝固。(注) • 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 • 溶质从溶液中析出。
练习:241页深度思考 1
天然水晶球里的玛瑙和水晶
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。
原因:在原子晶体中,由于原子间以 较强的共价键相结合,而且形成空间 立体网状结构
4、典型的原子晶体
金刚石的晶体结构示意图
109º28´
键能: 154pm 347.7kj/mol
硬度:很大 熔点:
大于35500C
在金刚石晶体里
每个碳原子结合了4 个碳原子形成4个σ键 ,即每
个碳原子被 4 个碳原子包围着,被包围的碳原子
Zn
Na
I2
金刚石
8.NiO晶体结构如图,Ni2+与邻近的O2-核间距 为a×10-8 ㎝,计算NiO晶体密度(已知NiO摩 尔质量为74.7g·mol-1)
练习:241页第三题3
分子晶体
碘晶体结构
• 1.定义:只含分子的晶体称为分子晶体 如碘晶体只含I2分子,属于分子晶体。
构成粒子:分子
构成晶体中粒子间的相互作用:分子间作用力 (范德华力和氢键)
– 晶体自范性的条件之一:生长速率适当。
晶体的特性
<2> .有固定的熔沸点(非晶体有固定的熔沸点) (常用于区分晶体和非晶体) <3> .各向异性(强度、导热性、光学性质等) (不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体
的性质也随方向的不同而有所差异。) <4>.当一波长的x-射线通过晶体时,会在记录仪上
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
晶体中与某一CO2分子 等距离且最近的CO2分 子有 12 个
分子的非密堆积
冰中1个水分子周围有4个水分子
氢键具有饱和性
冰的结构
4、水分子间存在着氢键的作用,使 水分子彼此结合而成(H2O)n。在 冰中每个水分子被4个水分子包围形 成变形的正四面体,通过“氢键”相 互连接成庞大的分子晶体,其结构如 图:试分析:
• 微粒数为:12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
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 ;
丙晶体的化学式为__E_F___;丁晶体的化 学式为__X_Y_3Z__。
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?
和四个相邻的碳原子形成的空间构型为正四面体
夹角为 109。28,
所以在金刚石中
碳原子的杂化方式为sp3 金刚石晶体中所有的C—
C键长 相等
• 晶体中最小的碳环由6 个碳组成,且不在同一平面内,;
晶体中每个C原子被 12 个六元环所共有,每个环平均拥 有: 1 个C-C键, 1/2个C原子。
• 晶体中每个C参与了4条C—C键的形成,而在每条键中的

②最小的环是由个6 Si原子和6 个O原子组成 的12元环,含有12个Si-O键;每个Si原子被12 个十二元环共有,每个O原子被6个十二元环 共有,每个十二元环所拥有的Si原子数为 6×1/12=1/2,拥有的O原子数为6×1/6=1拥 有的Si-O键数为12×1/6=2,则Si原子数与O 原子数之比为1:2 ,
晶体分子结构特征
(1)只有范德华力,无分子间氢键-分子密 堆积(若以一个分子为中心,其该分子周围有12 个紧邻的分子,如:C60、干冰 、I2、O2)
(2)有分子间氢键-不具有分子密堆积特征(如: HF 、冰、NH3 )
分子的密堆积
氧(O2)的晶体结构
碳60的晶胞
(与每个分子距离最近的相同分子共有12个 )
二:晶胞:
1.晶胞的定义:晶体结构的最小重复(或基本
单元)单元
2 .晶胞的特征:
通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最 小单元(即晶胞)完全重合
3.晶体和晶胞的关系:晶体可以看作是完全等同 数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.(蜂巢和蜂室
的关系教材66页图3-7)
请理解:
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间
(2)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
(3)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。
每个Cl-周围有六个Na+
与Na+最近且等距的Cl- 的连线构成的图形为 正八面体,反之亦然
5、几种离子晶体 (1)NaCl晶体 每个Na+周围最近且等距离的Cl-有 6 个,每个Cl-周 围最近且等距离的Na+有 6 个;在每个Na+周围最近且 等距离的Na+有 12 个,在每个Cl-周围最近等距离的 Cl-有12 个。 Na+和Cl-的配位数分别为 6 、 6 。一 个NaCl晶胞中含 4 个Na+和 4 个Cl-。 NaCl晶体 中 无 NaCl分子,化学式NaCl表示Na+和Cl-的最简个数比。
Na+
ClNa+ Cl-
Cl-
Na+
Cl- Na+ Na+
Cl- NaC-+ l
Na+ ClNa+
NaC+ l-
Cl-
Na+
Cl-
Na+ Cl-
Na+
Cl-
Cl- Na+ Na+
NaC-+ l
ClNa+
ClNa+
可见:在NaCl晶 体中,钠离子、 氯离子按一定的 规律在空间排列 成立方体。
主页
每个Na+周围有六个Cl-
刚石相当,晶胞边长为361.5pm,问立方氮化硼晶
胞中含多少个氮原子,多少个硼原子,立方氮化
硼的密度是___________
g·cm-3 ?
各为4个
Si
O
180º
109º28´
共价键
SiO2的结构特征
在SiO2晶体中
①每个Si原子周围结合个4 O原子;所 以 Si原子均以sp3杂化分别与4个O原 子成键 ,同时,每个O原子跟个 2 Si原 子相结合。实际上,SiO2晶体是由Si原 子和O原子按 1:2 的比例所组成的立 体网状的晶体。
除金刚石 ,石墨,晶体硅,晶体硼等
(3)部分非金属氧化物
CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10除碳化硅
(4)几乎所有的酸
H2SO4,HNO3,H3PO4
(5)绝大多数有机物晶体 乙醇,冰醋酸,蔗糖
(6)其他的:氯化铝,氯化铍
分子晶体的物理特性:
– 较低的熔点和沸点(为什么?) – 较小的硬度(多数分子晶体在常温时为
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