晶体结构和性质
晶体结构的性质
晶体结构的性质晶体是由具有规则排列的原子、离子或分子构成的固体，具有独特的结构和性质。
晶体结构的性质对物质的形态、力学性质、电子性质等起着重要的影响。
本文将从晶体的周期性结构、晶体的对称性和晶体的物理性质等方面进行探讨。
一、晶体的周期性结构晶体的周期性结构是指晶体内部的原子、离子或分子按照一定的规则有序排列，并且这种排列在空间中不断重复。
晶体结构的周期性可以通过X射线衍射等方法进行研究。
晶体的周期性结构决定了晶体的宏观形态和性质。
二、晶体的对称性晶体的对称性是指晶体结构中存在的不变性操作。
晶体的对称性可以通过点群、空间群等数学概念来描述。
晶体具有不同的对称性，如平移对称、旋转对称、镜面对称等。
晶体的对称性决定了其物理性质，如光学性质和磁性等。
三、晶体的物理性质晶体具有一系列特殊的物理性质，其中包括晶格常数、晶体的光学性质和电学性质等。
1. 晶格常数晶体的晶格常数是指晶体中每个晶胞的尺寸，通常用晶格参数表示。
晶格常数决定了晶体的密度和结构的紧密程度。
不同的晶体具有不同的晶格常数，可以通过X射线衍射等手段来测量。
2. 晶体的光学性质晶体的光学性质与其对光的吸收、折射和散射有关。
不同晶体对不同波长的光表现出不同的吸收和折射特性，这可以解释为晶体内部的原子、离子或分子结构对光的相互作用导致的。
3. 晶体的电学性质晶体的电学性质与其内部的电荷分布和电场的作用有关。
晶体可以是绝缘体、导体或半导体，这取决于晶体中电子的能带结构和载流子的存在情况。
不同晶体的电学性质对电场的响应和传导电流的能力各不相同。
晶体的性质不仅与其结构密切相关，还与其成分和外部条件有关。
通过对晶体结构的研究，可以更好地理解和解释晶体的各种性质。
此外，晶体结构的性质也为材料科学和物理化学等领域的研究提供了重要的基础。
无机化学 第7章 晶体的结构和性质
离子电荷 NaCl Na+ +1 CuCl Cu+ +1
r+/pm 95 96
溶解性 易溶于水 难溶于水
说明影响离子晶体的性质除了离子电荷、 离子半径外，还有离子的电子构型
7.6.1 离子的电子构型
简单阴离子的电子构型：ns2np6 8电子构型
阳离子外电子层 电子分布式
离子电 子构型
实例
1s2
2(稀有 气体型)
晶 液晶——介于液态和晶态之间的各向异 性的凝聚流体。
近似液态：能流动、不能承受应切力
近似晶体：介电常数、折射率、电导 率等性质各向异性
应用
由于对光、电、磁、热、机械压力及 化学环境变化都非常敏感，可作为各种信 息的显示和记忆材料。
第七章 固体结构与性质
7.2
离子晶体及其性质
7.2.1 离子晶体的特征和性
Sn2+、Pb2+ 、 Sb3+、Bi3+
7.6.2 离子极化的概念
＋
＋
－
对于孤立的简单离 子来说，离子电荷 分布基本上是球形 对称的，离子本身 的正、负电荷中心 重合, 不存在偶极
电场中，离子的原子 核和电子受电场的作 用，离子会发生变形, 产生诱导偶极，这种 过程称为离子极化
Li+
0.034
OH－
1.95
Na+
0.199
F－
1.16
Ca2+
0.52
Cl－
4.07
B3+
0.0033
Br－
5.31
Ag+
1.91
O2-
4.32
Hg2+
1.39
晶体结构和性质
2.另一种堆积方式是第三层球的突出部分 落在第二层的八面体空隙上。这样，第三 层与第一、第二层都不同而形成 ABCABC…的结构。这种堆积方式可以从
中划出一个立方面心单位来，所以称为面
心立方最密堆积（A1）。
六方最密堆积（A3）图
六方最密堆积（A3）分解图
面 心 立 方 最 密 堆 积 （ 一 ） 图
c
αβ b γ
c a b a
c b a
立方 Cubic a=b=c, ===90°
四方 Tetragonal a=bc, ===90°
正交 Rhombic abc, ===90°
c b a b
三方 Rhombohedral a=b=c, ==90° a=bc, ==90° =120°
两层堆积情况分析 1.在第一层上堆积第二层时，要形成最密堆积， 必须把球放在第二层的空隙上。这样，仅有半数 的三角形空隙放进了球，而另一半空隙上方是第 二层的空隙。 2.第一层上放了球的一半三角形空隙，被4个球 包围，形成四面体空隙；另一半其上方是第二层 球的空隙，被6个球包围，形成八面体空隙。
三层球堆积情况分析 第二层堆积时形成了两种空隙：四面体空隙和 八面体空隙。那么，在堆积第三层时就会产 生两种方式： 1.第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空 隙上，其排列方式与第一层相同，但与第二 层错开，形成ABAB…堆积。这种堆积方式可 以从中划出一个六方单位来，所以称为六方 最密堆积（A3）。
c a
c b a
c b a
六方 Hexagonal a=bc, ==90°, =120°
单斜 Monoclinic abc ==90°, 90°
三斜 Triclinic abc ===90°
六、晶体结构的表达及应用
晶体结构与性质
第三章晶体结构与性质一、晶体与非晶体第一节晶体的常识1．晶体的特征常见的物质聚集态有三种：固态、液态和气态。
固态物质(即固体)有晶体与非晶体之分。
晶体主要有以下四个特征：(1)晶体的构成粒子在三维空间呈周期性有序排列，因而外观上表现出规则的几何外形。
而非晶体却无规则的外形。
(2)自范性：晶体能自发呈现多面体外形，即熔融态物质在冷却凝固时，速率适当，能自法形成晶体。
这是晶体的本质特征，直接决定了其他性质。
(3)晶体有固定的熔，加热晶体．到达熔点时即开始熔化，在未完全熔化前，持续加热，温度不上升，此时供给的热都用来使晶体熔化，直到完全熔化，温度才开始上升。
(4)各向异性：同一晶格中在不同方向上质点排列一般不同，因此晶体的性质也随着方向的不同而有所差异．如强度、导热性、导电性、光学性质等。
此外在分析和实验过程中．我们还发现晶体的某些特点，如均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都相同对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较内能最小。
稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时．能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅。
它能使X射线产生t衍射。
利用这种性质，人们建立了测定晶体结构的主要实验方法。
非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
生活中常用上述性质上差异的可行方面，来间接地区分晶体与非晶体，但最可靠的科学方法是对固体X射线衍射实验，常朋X射线衍射仪。
单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上看到分离的斑点或谱线而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分离的斑点或明显的谱线。
3．得到晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质凝华。
(3)溶质从溶液中析出。
二、晶胞1．晶胞是从晶体中“截取"出来具有代表性的最小结构单元从微观上讲，晶体是由构成粒子(分子、原子、离子)按一定几何规则构成的基本结构单元(晶胞)，无间隙，并在立体空间里重复排列而成，正是这种排列的有序性和规则性决定了方向不同，排列不同，从而表现出各向异性。
晶体结构与性质知识点
第三章晶体构造与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体① 晶体：是内部微粒〔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物质。
② 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征〔1〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
① 自范性：a．晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b．“自发〞过程的实现，需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
② 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是一样的。
③ 各向异性：同一晶体构造中，在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 对称性：晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种一样的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的表达。
⑤ 最小内能：在一样的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟，其内能最小。
⑥ 稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦ 有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧ 能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体构造的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
〔2〕晶体SiO2与非晶体SiO2的区别① 晶体SiO2有规那么的几何外形，而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与内部质点的排列高度有序，而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③ 晶体SiO2具有固定的熔沸点，而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④ 晶体SiO2能使X射线产生衍射，而非晶体SiO2没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
晶体结构与性质知识总结
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体，它们按照一定的规则排列而形成的，在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关，下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构：1.晶体的基本单位：晶体的基本单位是晶胞，它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状（原子）、离子状（离子）或分子状（分子）。
2.晶格：晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构，它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述，如立方晶系的简单立方晶格用（100）、（010）和（001）来表示。
3.晶系：晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵：点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷：晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等；线缺陷包括晶体的位错和附加平面等；面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质：1.晶体的光学性质：晶体对光有吸收、透射和反射等作用，这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时，有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质：晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关，不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质：晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性，例如铜、银和金等；而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质：晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变，这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质：晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应，形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述，晶体的结构与性质密切相关。
晶体的结构及性质
我国的南珠
晶体性质和应用
晶体结构的周期性：
晶体是由原子或分子在空间按一定规律、周期重复地排 列所构成的固体物质。晶体内部原子或分子按周期性规 律排列的结构，是晶体结构最基本的特征，
使晶体具有下列共同特性：
⑴均匀性 ⑵各向异性 ⑶自发地形成多面体外形 ⑷有明显确定的熔点 ⑸有特定的对称性 ⑹使X射线产生衍射
旋转轴和旋转操作
旋转操作是将分子绕通过其中心的轴旋转一定的 角度使分子复原的操作，旋转依据的的对称元素 为旋转轴。n次旋转轴用记号Cn表示。使物体复 原的最小旋转角（0度除外）称为基转角（α）Cn
轴的基转角α=360/n，旋转角度按逆时针方向计算。
分子常见的Cn轴有：C2，C3，C4，C5，C6，C∞等。 如：H2O中有C2轴，NH3，HCCl3有C3轴等。
镜面和反映操作
镜面是平分分子的平面，在分子中除位于经面上的原 子外，其他成对地排在镜面两侧，它们通过反映操作 可以复原。反映操作是使分子中的每一点都反映到该 点到镜面垂线的延长线上，在镜面另一侧等距离处。
分子中常用σ表示，而晶体中常用m表示。
E, n为偶数
σn σ ，n为奇数
对称中心和反演操作
当分子有对称中心时，从分子中人一原子至对 称中心连一直线，将次线延长，必可在和对称 中心等距离的另一侧找到另一相同原子。和对 称中心相对应的对称操作叫反演。 分子中常用i表示:
晶体中原子的坐标参数是以晶胞的3个轴作为坐标轴， 以3个轴的轴长作为坐标轴单位的。
原子在晶胞中的坐标参数（x,y,z）的意义是指由晶胞原 点指向原子得矢量
r xa yb zc
晶体的缺陷
实际的晶体都是近似的空间点阵式的结构。实际晶体有一定的尺 寸，晶体中多少都存在一定的缺陷。晶体的缺陷按几何形式划分 为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷等。 点缺陷：包括空位、杂质原子、间隙原子、错位原子和变价原子 等。原子在晶体内移动造成的正离子空位和间隙原子称为Frenkel 缺陷；正负离子空位并存的缺陷称为Schottky缺陷。 线缺陷：最重要的是位错，位错是使晶体出现镶嵌结构的根源。 面缺陷：反映在晶面、堆积层错、晶粒和双晶的界面、晶畴的界 面等。 体缺陷：反映在晶体中出现空洞、气泡、包裹物、沉积物等。 晶体的缺陷影响晶体的性质，可使晶体的某些优良性能降低，但 是从缺陷可以改变晶体的性质角度看，在晶体中造成种种缺陷， 就可以使晶体的性质有着各种各样的变化，晶体的许多重要性能 由缺陷产生。改变晶体缺陷的形式和数量，就可制得所需性能的 晶体。
晶体的结构和性质
晶体的结构和性质晶体，是由原子、离子或分子有序排列而成的固态物质。
其独特的结构和性质使得晶体在科学研究和工业应用中占据重要地位。
本文将着重探讨晶体的结构和性质，并对其应用领域进行简要介绍。
一、晶体的结构晶体的结构可以分为两个层次来讨论：微观结构和宏观结构。
微观结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体的微观结构可以由X射线衍射、电子显微镜等高分辨率实验手段进行研究。
例如，石英晶体的微观结构是由硅氧簇构成的，这些硅氧簇按照一定的规则排列形成晶体的三维结构。
宏观结构是指晶体的晶体形状，也就是晶体表面的外部几何形态。
晶体的宏观结构与其内部微观结构密切相关。
例如，钻石晶体的宏观结构呈现为八面体的形状，与其微观结构中碳原子之间的强共价键有关。
晶体的结构对于其性质具有重要的影响，下面将对晶体的一些性质进行探讨。
二、晶体的性质1. 光学性质晶体的不同结构决定了它们不同的折射率、吸收特性和透明度等光学性质。
例如，石英晶体具有较高的透明度，可以广泛用于光学仪器和光学器件制造。
而金刚石晶体在适当条件下具有高折射率和强光散射能力，使其成为用于研究光学行为的重要晶体。
2. 电学性质晶体的结构和电子排布方式影响着它们的电学性质。
不同的晶体可以表现出不同的电导率、介电常数和电荷迁移速率等。
这些性质使得晶体在电子学领域具有重要应用，如半导体材料和光电器件。
3. 热学性质晶体的结构也会对其热学性质产生影响。
晶体的热导率、热膨胀系数和热稳定性等热学性质对于材料的热管理和稳定性至关重要。
例如，硅晶体由于其较高的热导率和稳定性，是制造集成电路中必不可少的材料之一。
三、晶体的应用由于晶体独特的结构和性质，它们广泛应用于多个领域：1. 材料科学领域晶体结构研究对于新材料的开发具有重要意义。
通过对晶体结构的深入理解，科学家能够设计出具有特定性能的新材料，如高强度陶瓷、高温超导材料等。
2. 光电子学领域晶体的光学和电学性质使其成为光电子学领域的核心材料。
晶体结构与性质
一、晶体常识
固体有晶体和非晶体之分 1.晶体的特征: （1）具有规则几何外形（自范性） （2）具有固定的熔点 （3）具有各向异性
非晶体不具备这些特征
说明:
（1）晶体的自范性: 晶体能自发呈现一定 对称性的多面体外形（晶体的形貌）。
（2）晶体自范性的本质:是晶体中粒子（分 子、离子、原子）在三维空间里呈现周期 性的有序排列的宏观表象。
A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
2 .实现下列变化时需克服相同类型作用力的是 C A.石墨和干冰的熔化 B.食盐和冰醋酸的熔化 C.纯碱和烧碱的熔化 D.液溴和液汞的汽化
3.下列物质⑴NaOH ⑵Mg ⑶金刚石 ⑷冰 ⑸干冰 ⑹NH4Cl⑺石英 ⑻白磷 ⑼铁 ⑽铝合金 ⑾金刚砂 ⑿ 玻璃 ⒀晶体硼 ⒁无定形碳 ⒂H2SO4 属于离子晶体的有: ⑴⑹ 属于原子晶体的有: ⑶⑺⑾⒀ 属于金属晶体的有: ⑵⑼⑽ 属于分子晶体的有: ⑷⑸⑻⒂
晶体与非晶体的鉴别: X-射线衍射实验
晶态石英的谱图, 明锐线条 非晶态石英的谱图, 漫峰
非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射图谱
1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是C
A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体有自范性但排列无序 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.非晶体有固定的熔点
2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是D
5.比较下列几组晶体熔沸点高低的顺序（由高到低）
(1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰
金刚石、晶体硅、氯化钠、干冰
(2)石英、铝硅合金、晶体硅、冰
石英、晶体硅、铝硅合金、冰
(3)氧化钙、氯化钾、氯化钙、碘化钾 氧化钙、氯化钙、氯化钾、碘化钾
材料科学中的晶体结构与性质
材料科学中的晶体结构与性质材料科学是研究固体材料的构成、结构、性质和制备方法的一个领域。
在材料科学中，晶体结构是一个非常重要的概念。
晶体结构指的是固体材料中，原子、分子、离子等微观粒子按照一定规律排列形成的空间结构。
晶体结构的性质与材料的物理、化学性质密切相关。
以下将介绍晶体结构的基本知识、晶体中常见的结构类型以及晶体结构与性质的关系。
一、晶体结构的基本知识晶体结构是固体材料中的原子、分子、离子等微观粒子按照一定的空间规律排列而成的结构。
晶体结构具有周期性，即在整个结构中重复出现某一单元的结构，这个单元称为晶胞。
晶胞是晶体结构的基本单位，在晶体内不断重复，最终形成整个晶体。
晶体中的晶胞是唯一的。
晶体结构的周期性和唯一性赋予了晶体一些特殊的性质，如晶体具有明显的各向同性、划分明确的晶面和晶向、有固定的比重和熔点等。
二、晶体中常见的结构类型根据晶体中原子或分子排列方式的不同，晶体可分为离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体等。
下面分别介绍这几种晶体的结构特点：1、离子晶体离子晶体的晶胞由阳离子和阴离子构成。
常见的离子晶体有氯化钠结构、立方密堆积结构和六方最密堆积结构。
氯化钠结构中，钠离子和氯离子按照1:1的比例排列在构成立方体的点上。
立方密堆积结构中，阳离子和阴离子在每层密堆积，相邻层的离子排列顺序相反。
六方最密堆积结构中，阴离子构成一个六角形密堆积的层，阳离子沿着六边形的间隙排列，分别在两个六角形层之间和一层之上。
2、共价晶体共价晶体主要由非金属元素构成，它们共用电子在晶体中形成化学键。
共价晶体常见的结构有钻石结构和石墨结构。
钻石结构中，每个碳原子与四个相邻的碳原子形成正四面体结构。
石墨结构中，每个碳原子与三个相邻的碳原子在同一平面形成六边形的环，多层六边形环堆叠而成。
3、分子晶体分子晶体是由分子构成的晶体，分子之间是通过分子间的Van der Waals力或氢键相互作用而结合在一起的。
分子晶体通常呈透明或半透明的颗粒状或柱状晶体。
晶体的结构及性质
晶体的结构及性质基础知识一．晶体和非晶体1.定义：内部粒子（原子、分子或离子）在空间按一定规律做周期性重复排列的固体物质称为晶体。
例如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等。
绝大多数常见固体都是晶体。
非晶体:内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体称为非晶体。
例如：玻璃、沥青、石蜡等。
非晶体又称为无定形体。
2.晶体的重要特征（1）具有规则的几何外形（2）具有各向异性（3）有固定的熔点（4）X—射线衍射实验二．几类晶体的概念1.分子晶体：分子间以分子间作用力形成的晶体。
2.原子晶体：相邻原子间以共价键相结合形成的空间网结构的晶体叫原子晶体。
原子晶体又叫共价晶体。
3.离子晶体：由阴阳离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。
4.金属晶体：金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。
金属晶体的成键粒子是金属阳离子和自由电子。
三．离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体组成晶体的粒子阳离子和阴离子原子分子组成晶体粒子间的相互作用离子键共价键范德华力（有的还有氢键）典型实例NaCl 金刚石、晶体硅、SiO2、SiC冰（H2O）、干冰（CO2）晶体的物理特性熔点、沸点熔点较高、沸点高熔、沸点高熔、沸点低导热性不良不良不良导电性固态不导电，熔化或溶于水能导电差差机械加工性能不良不良不良硬度略硬而脆高硬度硬度较小四．几种常见的晶体结构1.氯化钠晶体（离子晶体）在氯化钠晶体中：（1）与每个Na等距紧邻的Cl－有6个（2）与每个+Na等距紧邻的+Na有12个（3）每个氯化钠晶胞中含有4个NaCl。
（4）+Na周围与每个+Na等距紧邻的6个Cl－围成的空间构型为正八面体。
2.氯化铯晶体（离子晶体）在氯化铯晶体中：（1）与每个Cs+等距紧邻的Cl－有8个（2）与每个Cs+等距紧邻的Cs+有6个（3）每个氯化钠晶胞中含有1个CsCl。
3.干冰（分子晶体）在干冰的晶体中：（1）与每个CO2分子等距紧邻的CO2分子有12个。
《晶体结构和性质》课件
2 光学特性
晶体可以表现出不同的光学效应，如双折射 和干涉。
3 热学性质
晶体对温度变化的响应，包括热胀冷缩和热 导率。
4 电学特性
晶体具有不同的电导性、电介质性和压电体类型 离子晶体 共价晶体 金属晶体 分子晶体
原子结构 正负离子排列 共用、局部或全局共轭键 阳离子和电子云共享 分子间的弱范德华力
键型 离子键 共价键 金属键 范德华键
晶体的力学性质和热学性质
1
力学性质
晶体的强度、脆性和弹性。
热学性质
2
晶体的热膨胀、热导率和热扩散。
3
电学性质
晶体的电导性和介电性。
金属晶体
由阳离子的原子核与电子云共享而成，具有良 好的导电性和延展性。例如：铁。
共价晶体
由共用、局部或全局共轭键连接而成，具有高 硬度和高熔点。例如：金刚石。
分子晶体
由分子间的弱范德华力相吸结合而成，具有低 熔点和溶解性。例如：葡萄糖。
常见晶体结构的特点和应用领域
钻石晶体结构
金属晶体结构
由纯碳形成的立方晶系结构，具有高硬度和透明度， 主要用于珠宝制作。
由金属元素形成的晶体结构，具有良好的导电性和 延展性，广泛应用于制造业。
离子晶体结构
由正负离子按比例排列形成的晶体结构，具有高熔 点和电导性，用于制造陶瓷和玻璃。
分子晶体结构
由分子间的弱范德华力结合而成的晶体结构，用于 食品和制药行业。
晶体的性质和物理特征
1 硬度
晶体的强度特征，取决于原子间键的强度和 排列方式。
《晶体结构和性质》PPT 课件
晶体结构和性质简介
晶体的定义和特点
• 晶体是由高度有序的原子、离子、或分子组成的固体。 • 具有规则的几何形状和平整的平面。 • 晶体呈现独特的物理与化学性质。 • 晶体结构中的最小重复单元称为晶胞。
晶体结构与性质
顶点（0，0，0） 顶点（ ， ， ） 体心（ ， ， ） 体心（1/2，1/2，1/2）
四、晶体分类
离子晶体： 阴阳离子间通过离子键构成的晶体 阴阳离子间通过离子键构成的晶体 间通过离子键 原子晶体： 原子间以共价键形成的空间网状结构的晶体 原子间以共价键形成的空间网状结构的晶体 间以共价键形成的空间网状结构 分子晶体： 分子间以分子间作用力（范德华力）形成的晶体 分子间以分子间作用力（范德华力） 间以分子间作用力 金属晶体：金属阳离子和自由电子通过金属键形成的单质晶体 金属阳离子和自由电子通过金属键形成的单质晶体 通过金属键
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最小结构单元 （晶胞）。晶体内与每个“Tｉ”紧邻的氧原子 T 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） 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
a=b≠ c α=β=γ=900 a≠ b≠ c α=β=γ=900 a≠ b≠ c α=γ=900 β ≠ 900 a≠ b≠ c α≠ β≠ γ a= b≠ c α=β=900 γ=1200 a=b=c α=β=γ α=β=γ≠900
⑵晶胞内部各个原子的坐标位置，由原子坐标参 晶胞内部各个原子的坐标位置， 规定。 数x,y,z规定。 规定 以晶胞的三个轴作坐标轴， 以晶胞的三个轴作坐标轴，以 三个轴的轴长做为坐标轴的单 位。
复习巩固： 复习巩固： ★晶胞是晶体结构的基本重复单位，但不一定是最基 晶胞是晶体结构的基本重复单位， 本的重复单位。 晶胞。 本的重复单位。如NaCl晶胞。晶胞是平行六面体。 晶胞 晶胞是平行六面体。
晶体的结构与性质
晶体的结构与性质晶体是由原子、分子或离子结构规则地排列而成的物质。
晶体的结构与性质密切相关，本文将就这两方面进行探讨。
一、晶体的结构晶体的结构由周期性的、有序的结构单元构成。
晶格是指晶体中原子、分子或离子的空间排列方式。
晶格是重复的，且具有平移对称性。
晶体的结构构成有三个要素：结构单元、晶体晶格和晶体对称性。
1.结构单元结构单元是指晶体中以晶格为单位所重复出现的最小结构单元，通常由几个原子、离子或分子构成。
例如，金刚石晶体中的结构单元是一个碳原子与四个相邻的碳原子方向而成的四面体。
2.晶体晶格晶体晶格是指结构单元通过平移而得到的三维有序排列方式。
晶体中的晶格具有特殊的对称性，可以被描述为点阵、面阵或空间群。
点阵是晶体中已知单胞的基本单位，它在三维空间中重复排列构成晶体。
面阵是晶体中由重出现排列的单胞面所构成的排列，通常用于描述平面电声晶体。
空间群则是晶体中单胞的空间重复排列方式，具有丰富的对称性和分子结构信息。
3.晶体对称性晶体对称性包括点群对称性、平面群对称性和空间群对称性。
点群对称性是指晶体中一个晶格单元的一系列对称操作所具有的对称性。
平面群是指晶体中具有一定晶面对称性的平面所对应的对称操作，通常用于描述平面电声晶体。
空间群则是晶体中单胞的空间重复排列方式所具有的对称性。
二、晶体的性质晶体的性质受到晶体结构、原子、分子或离子的排列方式以及化学键的强度等因素的影响。
晶体的性质表现为热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质等。
1.热学性质晶体的热学性质随温度变化而变化，包括热膨胀系数、热传导率、热导率、热容等。
晶体的热膨胀系数与晶体的结构紧密相关，晶体结构相对稳定的晶体热膨胀系数较低。
2.光学性质晶体的光学性质是晶体中分子或离子吸收、散射、透过或折射光线的方式和规律。
光学性质包括吸收谱、荧光谱、紫外线谱等。
每一种晶体的光学性质都有独特的特点，其差异体现在某些颜色或光谱信息上。
3.电学性质电学性质与晶体的结构、化学键的特点等密切相关。
晶体的结构与性质
高二化学——晶体结构与性质一.晶体常识1.晶体与非晶体比较（1）概念：晶体：由原子、分子、离子等微粒在三维空间按一定的规律呈周期性有序排列而形成的固体。
非晶体：内部粒子在三维空间排列呈相对无序状态而形成的固体。
（2）晶体和非晶体在性质上的差异相关解释（1）自范性：晶体能自发的实现多面体外形的性质。
①实现自范性的条件：晶体生长的速率适当。
②晶体的自范性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现。
（2）做x射线衍射实验、出现峰值，而非晶体没有。
这是二者最可靠的区别手段。
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。
3.晶胞（1）概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
（2）晶胞特点：①晶胞一般都是平行六面体。
②整块晶体由晶胞“无隙并置”而成③同种晶体晶胞中原子种类完全相同晶体结构的堆积方式：原理：组成晶体的原子、离子或分子在无其他因素（如共价键的方向性）影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。
这是因为分别借助没有方向性的金属键、离子键和分子间作用力形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布与周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
类型：①等径圆球密堆积：同种分子或原子，大小相同。
适用于分子晶体、金属晶体。
②非等径圆球密堆积：阴、阳离子，大小不同。
适用于离子晶体。
③原子晶体不遵循密堆积。
5.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法。
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学中常见的晶胞为立方晶胞立方晶胞中微粒数的计算方法如下：【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。
若晶胞是六棱柱，则顶点上粒子占1/6，侧棱上粒子占1/3，上下面上棱占1/4。
6.晶胞密度公式M（摩尔质量）=【晶体配位数：配位数反映了晶体空间构型的紧密程度，配位数越大，排列程度越紧密。
晶体结构与晶体的性质
晶体结构与晶体的性质晶体是由具有周期性、有序排列的原子、离子或分子构成的固体物质。
晶体结构与晶体的性质密切相关，本文将探讨晶体结构对晶体性质的影响。
一、晶体结构的分类晶体结构可以分为离子晶体结构、共价晶体结构和金属晶体结构三种类型。
1. 离子晶体结构离子晶体结构是由正负离子相互排列而成。
离子晶体结构的特点是阵列有序、结构稳定、点阵规则，并且具有高熔点和脆性。
典型的离子晶体有氯化钠(NaCl)、氧化镁(MgO)等。
2. 共价晶体结构共价晶体结构是由共价键相连的原子构成。
共价晶体结构的特点是强度高、硬度大、熔点高，且导电性能差。
经典的共价晶体有金刚石、硅等。
3. 金属晶体结构金属晶体结构是由金属离子组成。
它具有电子云海模型，金属结构中电子自由流动，因此具有良好的导电性和导热性。
典型的金属晶体有铜、铁等。
二、晶体结构对晶体性质的影响晶体结构对晶体的物理、化学性质产生重要影响。
1. 物理性质晶体的物理性质与其晶体结构紧密相关。
晶体结构的不同决定着晶体的硬度、电导率、光学性质等。
以硬度为例，离子晶体结构由于离子之间的强烈静电吸引力，使得晶体的结构相对稳定，因而具有较高的硬度。
金属晶体结构中由于存在金属键，金属之间的层状排列可以很容易滑动，故金属具有较低的硬度。
而共价晶体结构由于共用电子对，原子之间更加紧密结合，具有更高的硬度。
另外，晶体的电导率与晶体结构也有关。
金属晶体由于自由电子的存在，具有良好的导电性。
而离子晶体和共价晶体由于存在离子或共价键的束缚，电子不易流动，因此具有较差的导电性。
2. 化学性质晶体结构也会影响晶体的化学性质。
晶体结构中原子、离子或分子之间的距离和排列方式决定了晶体的化学反应活性。
以溶解性为例，离子晶体结构中离子间的静电吸引力较大，导致离子结构比较稳定，难于溶解。
而共价晶体结构中，原子之间的共价键相对较强，其溶解性较差。
金属晶体由于金属之间的自由电子，容易与外界发生化学反应。
此外，晶体结构对晶体的光学性质也有重要影响。
晶体结构与性质
练习 已知晶体的基本单元 是由12个硼原子构成的 （如右图），每个顶点上 有一个硼原子，每个硼原 子形成的化学键完全相同， 通过观察图形和推算，可 知此基本结构单元是一个 正____面体。 20
结构中常出现分子式 化学式， 结构中常出现分子式、化学式， 分子式、 两者有区 吗？
分析：在晶体中可由分子构成，也可由原子、 分析：在晶体中可由分子构成，也可由原子、 离子构成，表示其组成时可能是其实际组成， 离子构成，表示其组成时可能是其实际组成， 也可能是其构成原子的最简个数比。 也可能是其构成原子的最简个数比。 在干冰晶体中，是由CO2分子构成的， 分子构成的， 如： 在干冰晶体中，是由 CO2则为分子式；在SiO2晶体中，是由 则为分子式； 晶体中， Si原子与 原子以 ：2的比例交替连接成 原子与O原子以 原子与 原子以1： 的比例交替连接成 立体网状结构的， 应为化学式。 立体网状结构的， SiO2应为化学式。
6、物质熔沸点高低的比较
(1)不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是： 不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是 不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般 原子晶体＞离子晶体＞ 分子晶体。 原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体。同 一晶型的物质， 一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越 熔沸点越高。 强，熔沸点越高。 (2)原子晶体要比较共价键的强弱，一般地说， 原子晶体要比较共价键的强弱， 原子晶体要比较共价键的强弱 一般地说， 原子半径越小，形成的共价键的键长越短， 原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能 越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚＞ 越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚＞碳化 硅＞晶体硅。 晶体硅。 (3)离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说， 离子晶体要比较离子键的强弱。 离子晶体要比较离子键的强弱 一般地说， 阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小， 阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子 间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高， 间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高， 如熔点： 如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CSCl ＞ ＞
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（3）B：熔点2300 ℃ ，沸点2550 ℃ ，硬度大。
原子晶体
（4）SiC：熔点2327 ℃ ，硬度大。 原子晶体
2、问答题：
（1）常用的硫粉是一种硫的小晶体，熔点 112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，试推断它可
能属于哪一类晶体。 分子晶体
（2）干冰熔化或汽化时，CO2分子内的C=O
原子 晶体
原子
共价键
原子个数 比
略
SiO2、金 刚石
几种典型
5.晶体熔点比较：
一般：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体 1、离子晶体：结构相似，离子半径和决定熔点，离 子半径和小,熔点高，如，NaCl＞KCl、KF＞KCl等；
2、分子晶体：结构相似，相对分子质量决定熔点， 相对分子质量大，熔点高，如HI＞HBr＞HCl；
3、原子晶体：结构相似，成键原子半径决定熔点,半 径小，则熔点高，如金刚石＞碳化硅＞晶体硅；
练习：
1、根据下列物质的物理性质，推测它们在固态时可 能属于哪类晶体。
（1）NaOH：熔点318.4 ℃ ，沸点1390 ℃ ，易溶于 水，熔融时能导电。
离子晶体
（2）SO2：熔点-72.7 ℃ ，沸点-10.08 ℃ 。
硅晶体结构示意图 Si原子
正四面体结构单元
二氧化硅晶体结构示意图 Si原子 O原子
结构单元
4.晶体比较
晶体
构成
粒子间作 用
化学式 物理特
含义
性
代表物 物质类型
离子 晶体
阴阳离子
离子键
离子个数 比
略
NaCl、 CsCl
离子化合 物
分子 晶体
分子
分子间作用 力/氢键
分子式
略
单质、及
CO2
共价化合
物
CsCl晶体结构解析图
Cs+ Cl-
每个Cs+与 8 个 Cl－紧邻
CsCl晶体结构示意图
Go to 3D
CsCl化学式的确定
2.分子晶体 分子间以范德华力相互结合而形成的晶体 范德华力：不是化学键 例：干冰、碘、白磷、冰醋酸等
干冰晶体结构示意图（点击后自动播放）
Na+Cl-
CO2 分子
干冰晶体结构分析图 CO2 分子
晶体
具有一定几何形状的固体，晶体确定 的几何外形是晶体内部粒子有规则排列的 外部表现。排列规则不同，晶体外形不同。
1.离子晶体：阴阳离子通过离子键构成的晶 体
例：NaCl、CsCl、NH4Cl、CuSO4
NaCl晶体结#43;Cl-
每个Na+周围 与它最接近 且距离相等的 Na+有 12 个
中心
干冰晶体结构分析图 CO2 分子
每个CO2分子与 12 个CO2分子紧邻
3.原子晶体
各相邻原子间都以共价键结合而成的晶体 结构是空间网状结构
例：金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅等
金刚石晶体结构示意图 C原子
正四面体结构单元
金刚石中每个碳原子与 4 个碳原子最接近 且距离相等 ,碳原子和共价键的个数比：1：2
键是否受到破坏。
干冰熔化或汽化时， CO2分子间的分子间作用 力受到破坏， CO2分子内的C=O键没有受到破 坏。
Good Bye !