《认识晶体》 课件1
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5、等径圆球的密堆积有几种？二者关系如何？举例： 非等径圆球的密堆积如何？
4:1):相似：都是最密堆积，
不同：紧密堆积的方式不同，A1型密堆积 层 与层采用…ABCABC…堆积方式，A3型密堆积
层与层采用…ABAB…堆积方式，
2）：金属晶体的密堆积为等径圆球的密堆积，离 子晶体为非等径圆球的密堆积，分子晶体中由于 范德华力无方向性和饱和性分子间尽可能采用紧 密堆积的排列方式 ，但排列还与分子形状有关采 用紧密堆积的排列方式 ，可使晶体的能量最低。
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中 Na+和Cl¯的个数比是多少？
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？
(8×
1 8
+
6
×
1 2
)×3
=12
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)
金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中， 金属键、离子键、分子间作用力均没有方 向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引 尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积 的方式降低体系的能量，使晶体变得比较 稳定
1.金属晶体的密堆积结构-----等径圆球的密堆积
由于金属键没有方向性，每个金属原子中的 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的三维空间堆积而 成的。
（2）物理性质表现各向异性：晶体在不同方向上 表现出不同的物理性质。 （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 （3）晶体具有固定的熔点
（4）对称性:形状对称：对称轴、对称面
有这些特性的原因： 构成晶体的微粒在空间按一定规律做
周期性重复排列
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
如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。
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 ）
4、分子晶体的堆积方式－ 紧密堆积方式
由于范德华力没有方向性 和饱和性，因此分子间尽可 能采取紧密排列方式，但分 子的排列方式与分子的形状 有关。如：作为直线型分子 的二氧化碳在空间是以A1型 密堆积方式形成晶体的。
铜晶体
铜晶胞
晶体结构 晶胞示意图
CO2晶胞
思考与交流:
NaCl晶体结构和晶胞
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”.
等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方 式只有一种,即所有的圆球都在一条直线上排列; 等径圆球在平面上的堆积方式很多。
在一列上的密堆积排列： 在一个平面上的密堆积排列：
配位数:一个原子或离子周围所邻接的原 子或离子数目.
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
，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层----密置层
一、晶体的特性
1、晶体有哪些特性？为什么由这些特性？ 2、什么是晶体？非晶体？有何区别？ 3、晶体分类的依据？分成哪几种类型？ 4、举例说明晶体材料有哪些用途？
水晶石
明 矾
观察图片,下列固体在外形上有什么区别?
玛瑙
Cu晶 体结 构示 意图
NaCl晶 体结构 示意图
构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?
第二层 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 )----密置双层
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有
两种最紧密的堆积方式。
第一种是排列方式:将球对准第一
下图是A3型六方 最密堆积的前视图
层的球。
12
A
体对角线垂直方向就是密置层, 将它们设成3种色彩:
将视线逐步移向体对角线， 沿此线观察:
你看到的正是…ABCABC…堆积！
A1和A3这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。
还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型---体心立方密堆积 ：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切 。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
3、三种典型立方晶体结构
六方最密 堆积
A3型
体心立方 密堆积
A2型
面心立方 最密堆积
A1型
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
体心：1 面心：1/2 棱边：1/4 顶点：1/8
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/8+棱微粒数 X 1/4 +面微粒数X 1/2 +体内微粒数 X 1
3.晶体的种类
根据晶体构成微粒和相互 作用不同分为四种类型：
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
构成微 粒
阴阳 离子
金属阳离子、 自由电子
原子
微粒间 的作用 离子键 金属键 共价键
分子
分子间 作用力
学与问
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
Ti14C13
2：假如：晶胞是六方柱型，晶胞中 微粒数如何算？
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/6+棱微粒数X 1/3 +面微粒数 X 1/2 +体内微粒数 X 1
12 X 1/6 + 2 x ½ + 3 x 1 = 6
小结：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——分摊法
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?
一、晶体和非晶体 1、定义： 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。 非晶体——内部微粒的排列呈现杂乱无 章的分布状态。
2、特点和性质： （1）自范性：在适宜条件下，晶体能自发地呈 现封闭的、规则的多面体外形。——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
玻璃的结构示意图
固体 外观 微观结构 自范性 各向 熔点 异性
具有规 粒子在三 晶体 则的几 维空间周 有
何外形 期性有序 排列
各向 异性
固定
非晶 体
不具有规 则的几何 外形
粒子排列 相对无序
没有
各向 不固 同性 定
本质 区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
二、晶体结构的堆积模型
晶体为什么大都服从紧密堆积？
三﹑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。
第二层的离子
NａCl晶体中的结构微粒： （Cｌ－） （Na+）
NaCl晶体的结构示意图 再请看：CsCl晶体的结构示意图
CsCl晶体的结构：
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
。
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。答案为：
Zn
Na
I2
金刚石
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？
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。
金属的 堆积方式
金属钾 K 的 立方体心堆积
六方最密堆积 ------A3型 面心立方最密堆积-------A1型 体心立方密堆积 ------A2型
氯化钠的晶体结构
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
ZnS型离子晶体
返回原处
2. 离子晶体的密堆积结构---非等径圆球的密堆积
由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶 体可以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。
顶点： 1/8
立方晶胞
棱边：1/4 面心：1/2
体心：1
作业： [1]:90页，4 题上演草， [2]：全练：1、2课时。 [3]:熟记基本知识
是形成 ABC ABC 三
A
层一个周期。 得到面心
立方最密堆积—A1型
C
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A 面心立方最密堆积的前视图
面心立方最密堆积
ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
C B A
…ABCABC…堆积如何看出? 请来个逆向思维:
原子晶体的堆集
由于共价键具有饱和性和方向 性，就决定了一个原子周围的其 他数目不仅是很有限的，而且堆 集方向是一定的，所以其堆集不 服从紧密堆集原理。
配位数：
问题：考虑Mg Cu 多少？
CO2 NaCI晶体的配位数是
问题：
1：什么是晶体？晶体有哪些特性？ 2：非等径圆球的密堆积的堆积方式如何？什么是配位数？ Mg Cu NaCI晶体中的配位数是多少？ 3、晶体的结构微粒的堆积原则是什么？影响因素是什么？ 4、晶体的分类依据是什么？分为哪几类？各自的微粒、 相互作用堆积方式如何？
6
3
B
54
A
于是每两层形成一个周期，
B
即 AB AB 堆积方式，形成六
方配最位密堆数积1--2-A。3型( 同层 6，上下层各 3 )
A
六方最密堆积
第二种排列方式: 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。
12
6
wenku.baidu.com
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于
4:1):相似：都是最密堆积，
不同：紧密堆积的方式不同，A1型密堆积 层 与层采用…ABCABC…堆积方式，A3型密堆积
层与层采用…ABAB…堆积方式，
2）：金属晶体的密堆积为等径圆球的密堆积，离 子晶体为非等径圆球的密堆积，分子晶体中由于 范德华力无方向性和饱和性分子间尽可能采用紧 密堆积的排列方式 ，但排列还与分子形状有关采 用紧密堆积的排列方式 ，可使晶体的能量最低。
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中 Na+和Cl¯的个数比是多少？
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？
(8×
1 8
+
6
×
1 2
)×3
=12
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)
金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中， 金属键、离子键、分子间作用力均没有方 向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引 尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积 的方式降低体系的能量，使晶体变得比较 稳定
1.金属晶体的密堆积结构-----等径圆球的密堆积
由于金属键没有方向性，每个金属原子中的 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的三维空间堆积而 成的。
（2）物理性质表现各向异性：晶体在不同方向上 表现出不同的物理性质。 （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 （3）晶体具有固定的熔点
（4）对称性:形状对称：对称轴、对称面
有这些特性的原因： 构成晶体的微粒在空间按一定规律做
周期性重复排列
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
如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。
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 ）
4、分子晶体的堆积方式－ 紧密堆积方式
由于范德华力没有方向性 和饱和性，因此分子间尽可 能采取紧密排列方式，但分 子的排列方式与分子的形状 有关。如：作为直线型分子 的二氧化碳在空间是以A1型 密堆积方式形成晶体的。
铜晶体
铜晶胞
晶体结构 晶胞示意图
CO2晶胞
思考与交流:
NaCl晶体结构和晶胞
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”.
等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方 式只有一种,即所有的圆球都在一条直线上排列; 等径圆球在平面上的堆积方式很多。
在一列上的密堆积排列： 在一个平面上的密堆积排列：
配位数:一个原子或离子周围所邻接的原 子或离子数目.
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
，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层----密置层
一、晶体的特性
1、晶体有哪些特性？为什么由这些特性？ 2、什么是晶体？非晶体？有何区别？ 3、晶体分类的依据？分成哪几种类型？ 4、举例说明晶体材料有哪些用途？
水晶石
明 矾
观察图片,下列固体在外形上有什么区别?
玛瑙
Cu晶 体结 构示 意图
NaCl晶 体结构 示意图
构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?
第二层 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 )----密置双层
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有
两种最紧密的堆积方式。
第一种是排列方式:将球对准第一
下图是A3型六方 最密堆积的前视图
层的球。
12
A
体对角线垂直方向就是密置层, 将它们设成3种色彩:
将视线逐步移向体对角线， 沿此线观察:
你看到的正是…ABCABC…堆积！
A1和A3这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。
还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型---体心立方密堆积 ：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切 。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
3、三种典型立方晶体结构
六方最密 堆积
A3型
体心立方 密堆积
A2型
面心立方 最密堆积
A1型
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
体心：1 面心：1/2 棱边：1/4 顶点：1/8
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/8+棱微粒数 X 1/4 +面微粒数X 1/2 +体内微粒数 X 1
3.晶体的种类
根据晶体构成微粒和相互 作用不同分为四种类型：
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
构成微 粒
阴阳 离子
金属阳离子、 自由电子
原子
微粒间 的作用 离子键 金属键 共价键
分子
分子间 作用力
学与问
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
Ti14C13
2：假如：晶胞是六方柱型，晶胞中 微粒数如何算？
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/6+棱微粒数X 1/3 +面微粒数 X 1/2 +体内微粒数 X 1
12 X 1/6 + 2 x ½ + 3 x 1 = 6
小结：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——分摊法
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?
一、晶体和非晶体 1、定义： 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。 非晶体——内部微粒的排列呈现杂乱无 章的分布状态。
2、特点和性质： （1）自范性：在适宜条件下，晶体能自发地呈 现封闭的、规则的多面体外形。——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
玻璃的结构示意图
固体 外观 微观结构 自范性 各向 熔点 异性
具有规 粒子在三 晶体 则的几 维空间周 有
何外形 期性有序 排列
各向 异性
固定
非晶 体
不具有规 则的几何 外形
粒子排列 相对无序
没有
各向 不固 同性 定
本质 区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
二、晶体结构的堆积模型
晶体为什么大都服从紧密堆积？
三﹑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。
第二层的离子
NａCl晶体中的结构微粒： （Cｌ－） （Na+）
NaCl晶体的结构示意图 再请看：CsCl晶体的结构示意图
CsCl晶体的结构：
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
。
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。答案为：
Zn
Na
I2
金刚石
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？
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。
金属的 堆积方式
金属钾 K 的 立方体心堆积
六方最密堆积 ------A3型 面心立方最密堆积-------A1型 体心立方密堆积 ------A2型
氯化钠的晶体结构
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
ZnS型离子晶体
返回原处
2. 离子晶体的密堆积结构---非等径圆球的密堆积
由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶 体可以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。
顶点： 1/8
立方晶胞
棱边：1/4 面心：1/2
体心：1
作业： [1]:90页，4 题上演草， [2]：全练：1、2课时。 [3]:熟记基本知识
是形成 ABC ABC 三
A
层一个周期。 得到面心
立方最密堆积—A1型
C
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A 面心立方最密堆积的前视图
面心立方最密堆积
ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
C B A
…ABCABC…堆积如何看出? 请来个逆向思维:
原子晶体的堆集
由于共价键具有饱和性和方向 性，就决定了一个原子周围的其 他数目不仅是很有限的，而且堆 集方向是一定的，所以其堆集不 服从紧密堆集原理。
配位数：
问题：考虑Mg Cu 多少？
CO2 NaCI晶体的配位数是
问题：
1：什么是晶体？晶体有哪些特性？ 2：非等径圆球的密堆积的堆积方式如何？什么是配位数？ Mg Cu NaCI晶体中的配位数是多少？ 3、晶体的结构微粒的堆积原则是什么？影响因素是什么？ 4、晶体的分类依据是什么？分为哪几类？各自的微粒、 相互作用堆积方式如何？
6
3
B
54
A
于是每两层形成一个周期，
B
即 AB AB 堆积方式，形成六
方配最位密堆数积1--2-A。3型( 同层 6，上下层各 3 )
A
六方最密堆积
第二种排列方式: 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。
12
6
wenku.baidu.com
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于