第3章晶体结构与性质【教案】

第三章晶体结构与性质

◇考纲解读：

一、考点（考查内容）

1、构成分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别；

2、原子晶体、离子晶体、分子晶体熔、沸点的高低比较；

3、晶胞中实际拥有微粒的求算；

4、几种常见金属晶体的堆积模型。

二、考纲要求

1、了解晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质之间的关系；

2、知道金属键的含义，能用金属键理论解释金属的物理性质，能列举金属晶体的基本堆积模型；

3、了解分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别。

三、考查角度

在选择题中主要考查晶体类型、四种晶体的区别等，在综合题中考查晶体的结构特点以及有关离子晶体晶胞中微粒数的计算。

第一节晶体的常识

一、晶体与非晶体

1、晶体与非晶体的区别：

【注意】：（1）、晶体有规则的几何外形，但有规则几何外形的不一定是晶体。

如：玻璃、塑料等相关制品不是晶体；

（2）、同一物质可以是晶体，也可以是非晶体。如晶体SiO2和非晶体SiO2 。

2、获得晶体的三条途径：

（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。

二、晶胞

1、定义：为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。

2、晶胞（的特点）与晶体的关系：（1）、晶胞是描述晶体结构的基本单元；

（2）、数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体；

晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞并置起来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素（对称轴、对称面和对称中心）。

一般说来，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看成是无数晶胞“无隙并置”而成。

【说明】：“无隙”，是指相邻晶胞之间没有任何间隙；

“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。

3、晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法：

如果某个粒子为个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。

（1）、在做由晶体结构确定物质的化学式的题目时，一般利用均摊法，如由立方体结构晶体的晶胞确定晶体化学式的方法：

①、处于立方体顶点上的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有属于该晶胞；

②、处于立方体棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；

③、处于立方体面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；

④、处于立方体内部的粒子，则完全属于该晶胞。

（2）、非长方体（立方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，

其顶点（1个碳原子）被三个六边形所共有，每个六边形占。

【注意】：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。

【例题】：已知Cu和N形成某种化合物的晶胞结构如图所示（每个

球均表示1个原子，其中N显﹣3价），则其化学式为。

4、晶胞的意义：晶体是由无数个晶胞堆积得到的。知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中粒子的种类、数目和粒子所处的空间位置，就可以了解整个晶体的结构。

第二节分子晶体与原子晶体

一、分子晶体

1、分子晶体：由分子构成，相邻分子间靠分子间作用力相互吸引。

2、分子晶体特点：低熔点、易升华、硬度很小。

3、常见分子晶体分类：

（1）、所以非金属的氢化物，如H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等;

（2）、部分非金属单质，如稀有气体、卤素（X2）、O2 、硫（S8）、N2 、白磷（P4）、C60等；

（3）、部分非金属氧化物，如CO2、P4O5、P4O10、SO2等；

（4）、几乎所有的酸；

（5）、绝大多数有机物的晶体。

4、构成分子晶体的注意力包括范德华力和氢键。

5、分子晶体结构特点

（1）、如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围可以有12个紧邻的分子，

分子晶体的这一特征称为分子密堆积，如O2 和C60 。

（2）、冰的晶体：水分子间的主要作用力是氢键（也存在范德华力），每个水分子周围只有4个紧

邻的水分子。

（3）、干冰： CO2的晶体，分子间只存在范德华力；性质特点是熔点低，易升华；在工业上用作

制冷剂。

6、分子晶体与化学键

（1）、分子晶体中一定存在范德华力，不一定存在化学键。

（2）、除稀有气体构成的分子晶体外，一般分子晶体中分子之间的作用力是范德华力，分子内部原子之间存在的注作用力是共价键。

二、原子晶体

1、原子晶体：所有原子以共价键相结合，是三维的共价键网状结构。

2、金刚石的结构：正四面体网状空间结构，C—C—C夹角为109°28′，每个C原子均采取sp3杂化。

3、特点：（1）、硬度大、熔点高；

（2）、不溶于一般的溶剂；

（3）、不能导电。

4、常见的原子晶体：（1）、某些非金属单质，如硼、硅、锗、金刚石等；

（2）、某些非金属化合物，如碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）等；

（3）、某些氧化物，如水晶（SiO2）等。

第三节金属晶体

一、金属键

1、构成粒子：在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合，构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。

2、电子气理论：描述金属键本质的最简单理论是电子气理论。该理论把金属键描述为金属原子脱

落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金

属原子维系在一起。

3、金属键的强弱：