晶体结构典例分析
无机材料典型晶体结构
正型尖晶石：A2+都填充在四面体空隙中(8个)， B3+ 都填充在八面体空隙中(16个) ，
记作 [A2+]t[B3+B3+]oO4
反型尖晶石：A2+ 占据在八面体空隙中(8个)， B3+ 占据在八面体空隙中(8个), 占据在四面体空隙中(8个)。
记作 [B3+]t[A2+B3+]oO4
举例：
正型尖晶石: Mn3O4，可表示为 [Mn2+]t[Mn3+Mn3+]oO4。 及 FeAl2O4、ZnAl2O4、MnAl2O4等。
反型尖晶石： Fe3O4 ，可表示为 [Fe3+]t[Fe2+Fe3+]oO4。 及MgFe2O4 等。
属于尖晶石型结构的化合物还有：
A4+B22+O4型，如 [Co2+]t[Sn4+Co2+]oO4（反型尖晶石）； A6+B1+2O4型，如 Na2WO4、Na2MoO4，其中Na+占据八面
由过渡金属元素和原子半径小的 H、N、C、B等元素形成 的氢化物、氮化物、碳化物和硼化物等中，金属原子作密 堆积，而非金属元素填入密堆积形成的空隙中，这类化合 物称为间隙化合物或间隙相。
（1）当非金属原子和金属原子半径比 rx/rm＜ 0.59时，可形成 简单晶体结构的化合物，称为间隙相，其型式有MX、M2X、 MX2及M4X，其中金属原子多采取面心立方或密积六方结构堆 积，而非金属原子规则地分布在晶格间隙中。 （2）当 rx/rm ＞0.59时，则形成复杂晶体结构的化合物，称为 间隙化合物。
静电键强度:
s z n
晶体结构典型例题
例题6 例题
• （2001年省级赛区试题)
题目：今年3月发现硼化镁在39K呈超导性， 可 能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体 的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的， 像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5—l是该 晶体微观空间中取出的部分原于沿C轴方向的投 影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图 中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
（4）β－C3N4比金刚石硬度大，主要是因为：（1）在β －C3N4晶体中，C原子采取sp3杂化，N原子采取sp2杂化， C原子和N原子间形成很强的共价键；（2）C原子和N 原子间通过共价键形成网状结构；（3）密度计算结果 显示，β －C3N4 晶体中原子采取最紧密的堆积方式，说 明原子间的共价键长很短而有很强的键合力。
锗和铋 ( 1 ) 锗和 铋 的元素符号分别是 (2)BGO晶体的化学式是 )BGO晶体的化学式是
和 ；
；
(3)BGO 晶 体 所 含 氧 化 物 的 化 学 式 是 。
(1）Ge Bi （2）2Bi2O3·3GeO2 （3）Bi2O3
例题10
钒是我国丰产元素，储量占全球11％，居第四位。 在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km 外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元 素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地， 每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万 美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参 数 a＝712pm，c＝629pm， 密 度 d＝4.22g/cm3， 含钒25%，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞 中有几个原子。给出计算过程。
NH2
2个尿素分子俘获1个质子H+，在尿素分子的2个氧原子间形成 很强的氢键O…H…O。
（2）根据密度计算公式可得：
第二章45节晶体结构与常见晶体类型-文档资料
ABC ABC... .
8
面面心心立立方方最最紧紧密密堆堆积积
A
B
C
9
面心立方最紧BCABC……, 即每三层重复一次
10
面面心心立立方方最最紧紧密密堆堆积积
12
6
3
54
11
晶体结构
面心立方 晶胞
在这种堆积方式中可以找出面心立方晶 胞，其中的相当点按面心立方格子分布， 所以称为面心立方最紧密堆积。 其最紧密排列层平行于{111}面网。
①被极化—— 一个离子在其他离子所产生的外电场作用下产生极化（变形）。 变形程度大小用极化率α表示。
F
F——离子所在位置的电场强度；u——诱导偶极矩。 u=e·L e——电荷；L——极化后正、负电荷的中心距。
②主极化——一个离子其本身的电场作用于周围离子使其他离子极化变形。主极 化能力的大小用极化力β表示。
4
六方最紧密堆积
A B A B A
ABABAB…… 每两层重复一次
5
六方晶胞——六方密堆积
A
B
A
密 排
B面
A
A
6
※ 六方最紧密堆积的排列层序是：AB AB AB... ... 将这些球的球心联结起来，便形成六方原始格子，即在这
种堆积中可找出六方晶胞，故称为六方最紧密堆积。其 最紧密排列层平行于{0001}面网。
w r2
w——离子的电价；r——离子半径。
33
在离子晶体中，一般正离子半径较小，当电价较高时， 极化力较明显，而极化率较小，不易变形。负离子半径较大 ，易于变形而被极化，而极化力较小。如Br-、I-等。
通常只考虑正离子对负离子的极化作用。但当正离子外层 为18电子构型时，如Cu+、Ag+、Zn2+等，极化率也比较大， 需考虑负离子对它们的极化作用。
晶体的结构与性质-晶体的常识
◆
(09江苏 在1个Cu2O晶胞中(结构如图所 江苏)在 个 晶胞中( 江苏 晶胞中 ),所包含的 所包含的Cu原子数目为 示),所包含的 原子数目为 .
( 4 ) X+中所有电子正好充满 ,L,M 三个 中所有电子正好充满K, , 电子层,它与N +形成的晶体结构如图所示. 电子层,它与 3+形成的晶体结构如图所示. X的元素符号是 与同一个N + 的元素符号是 ,与同一个 3+相连 的 X+有 个.
观察思考 观察 思考
宏观外形 微观结构 原子在三维空间里呈周 期性的有序排列
晶 有自范性(能自发呈现多 有自范性(能自发呈现多 面体外形 体 面体外形) 非 晶 体
没有自范性( 没有自范性(不能自发 自范性
呈现多面体外形 呈现多面体外形)
原子排列相对无序
1,什么是晶体?什么是非晶体? ,什么是晶体?什么是非晶体?
6×1/3=2 × 6×1/2=3 ×
◆
5,某离子晶体晶胞结构如右图所示,X位于立方体 ,某离子晶体晶胞结构如右图所示, 位于立方体 的顶点, 位于立方体的中心 位于立方体的中心, 的顶点, Y位于立方体的中心,晶体中距离最近的 两个X与一个 形成的夹角∠ 与一个Y形成的夹角 的角度为: 两个 与一个 形成的夹角∠XYX的角度为: 的角度为 A. 90° B. 60° C. 120° D. 109°28′ ° ° ° °
◆
4,右面图形是石墨晶体的层面结构图, ,右面图形是石墨晶体的层面结构图, 试分析图形推测层面上 层面上每个正六边型拥有的 试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的 共价键数和碳原子数是分别: 共价键数和碳原子数是分别: A,6,6 B,2,4 C,2,3 D,3,2 , , , , , , , ,
材料科学基础第三章典型晶体结构(共71张PPT)
表示方法：球体堆积法；坐标法；投影图；配位多面体连 接方式
与金刚石晶胞的比照 ，有什么不同？
同型结构的晶体β-SiC,GaAs,AlP 等
5、 -ZnS〔纤锌矿〕型结构 〔AB type〕
六方晶系，简单六方格子
配位数：
晶胞中正负离子个数
堆积及空隙情况
同型结构的晶体:BeO, ZnO, AlN等
笼外俘获其它原子或基团，形成类C60的衍生物，例如
C60F60。再如，把K、Cs、Ti等金属原子掺进C60分子 的笼内，就能使其具有超导性能。再有C60H60这些相 对分子质量很大地碳氢化合物热值极高，可做火箭的 燃料等等。
2〕碳纳米管
碳纳米管又称纳米碳管〔 Carbon nanotube，CNT〕，是 单质碳的一维结构形式。碳纳米 管按照石墨烯片的层数分类可分 为：单壁碳纳米管〔Singlewalled nanotubes, SWNTs〕和多 壁碳纳米管〔Multi-walled nanotubes, MWNTs〕。
4. -ZnS〔闪锌矿〕型结构 〔AB type〕 点群：
空间群：
配位数：
晶胞中正负离子个数Z：
堆积及间隙情况：
• 以体积较大的S2-作立方紧密堆积 • Zn2+如何填充？ • 空隙如何分布？
等同点分布：
共有2套等同点。这种结构 可以看作是Zn离子处在由S离 子组成的面心立方点阵的4个
四面体间隙中，即有一半四面 体间隙被占据，上层和下层的
晶体结构的描述通常有三种方法：
1〕坐标法：给出单位晶胞中各质点的空间坐标，这种采用
数值化方式描述晶体结构是最标准化的。为了方便表示晶胞， 化学式可写为MO，其中M2＋是二价金属离子，结构中M2＋和O2－分别占据了NaCl中钠离子和氯离子的位置。 以由体正积 负还较离大子可的半径S以2比-作rN采立a方+/r用紧cl-密≈堆投0.积 影图，即所有的质点在某个晶面〔001〕上的投
2018-2019学年度高二化学《晶体的常识分子晶体与原子晶体》知识点总结典例解析
晶体的常识分子晶体与原子晶体【学习目标】1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【要点梳理】要点一、晶体与非晶体1、概念：①晶体：质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。
晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。
②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。
非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质要点诠释：晶体与非晶体的区分：晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
周期性是晶体结构最基本的特征。
许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。
晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。
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，X射线透过晶体时发生衍射现象。
特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。
2、分类：①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。
例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻；②晶体自范性的条件之一：生长速率适当；③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体形成的途径：①熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。
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。
5、晶体的特性：①有规则的几何外形；②有固定的熔沸点；③各向异性(强度、导热性、光学性质等)；说明：因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。
【知识解析】常见离子晶体的结构
常见离子晶体的结构1 NaCl 型（1）如图3－3－7所示，每个Na ＋周围距离最近的Cl －有6个（上、下、左、右、前、后各1个，即配位数是6），构成正八面体；每个Cl －周围距离最近的Na ＋也有6个（即配位数是6），构成正八面体。
由此可推知该晶体的化学式为NaCl 。
图3－3－7名师提醒离子的配位数1．配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
2．影响配位数的因素：离子键无方向性和饱和性，但成键时离子半径决定了阴、阳离子参与成键的数目是有限的。
正、负离子半径比值越大，配位数就越大。
（2）每个Na ＋周围距离最近的Na ＋有12个（上层4个，同层4个，下层4个），每个Cl －周围距离最近的Cl －也有12个。
（3）每个晶胞中实际拥有的Na ＋数是1＋12×14＝4，Cl －数是6×12＋8×18＝4。
由此也可推知该晶体的化学式为NaCl 。
（4）密度计算：ρ＝34A M N a g/cm 3[a 为晶胞的边长，a ＝2r （Na ＋）＋2r （Cl －）]。
2 CsCl 型（1）如图3－3－8所示，每个Cs ＋周围距离最近的Cl －有8个（即配位数是8），构成正六面体；每个Cl －周围距离最近的Cs ＋也有8个（即配位数是8），构成正六面体。
由此可推知该晶体的化学式为CsCl 。
图3－3－8（2）每个Cs ＋周围距离最近的Cs ＋有6个（上、下、左、右、前、后各1个），构成正八面体；每个Cl －周围距离最近的Cl －也有6个，构成正八面体。
（3）每个晶胞中实际拥有的Cs ＋数是8×18＝1，Cl －数是1。
由此也可推知该晶体的化学式为CsCl 。
（4）密度计算：ρ＝31A M N a ⋅ g/cm 3[a 为晶胞的边长，体对角线L ＝2r （Cs ＋）＋2r （Cl －），aL ]。
3 CaF 2晶体每个Ca 2＋周围最邻近的F －有8个，即Ca 2＋的配位数为8；每个F －周围最邻近的Ca 2＋有4个，即F －的配位数为4。
常见的晶体结构
晶胞分子数：Z=2；
晶胞中：2个八面体空隙 4个四面体空隙；
（2）质点坐标：
111 Ti : 000, 222
4
1 1 1 1 1 1 O : uuo, 1 u 1 u 0, u u , u u 2 2 2 2 2 2
1、金刚石结构
——立方晶系
（1）金刚石是面心立方格子
（2）碳原子位于立方体的8个
顶点，6个面心及立方体内4个
小立方体的中心。 （3）单位晶胞原子数：n＝8
（4）晶胞内各原子的空间坐标： 000， ½ ½ 0， ½ 0 ½ ， 0 ½ ½ ， ¼ ¼ ¾ ， ¼ ¾ ¼， ¾ ¼ ¼ ， ¾ ¾ ¾
体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离 子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差1/4 价”。
静电键强度
S=
正离子电荷数 Z ， 正离子配位数 n
Z Z Si i ni i i
则负离子电荷数
。
电价规则有两个用途： 其一，判断晶体是否稳定；
其二，判断共用一个顶点的多面体的数目。
离子半径、电中性、阴离子多面体之间的连接
1、NaCl型结构
（1）密堆积情况： Cl- 离子面心立方堆积； Na+离子填充八面体空隙；
——立方晶系
晶胞分子数：Z=4；
晶胞中：4个八面体空隙
8个四面体空隙；
Na+离子填充全部八面体空隙
（2）质点坐标：
11 1 1 11 Cl : 000 , 0, 0 ,0 22 2 2 22
连接（2个配位多面体共用一个顶点），或者和另外3个[MgO6]八面体
人教版高中化学选择性必修二第3章晶体结构与性质第1节第2课时晶胞晶体结构的测定课件
。
。
解析:(1)由题图可知,该晶胞中 N(Cu)=8×+8×=3,N(Ba)=2,
N(Y)=1,N(O)=12× +8× =7,
则钇钡铜氧的化学式为 YBa2Cu3O7。
(2)根据题中各元素的化合价,以及化合物中各元素的正负化
合价的代数和为零可知,+2价铜与+3价铜的化合价之和为7,
于体心,数目为 1,化学式为 XY3Z,D 项正确。
2.最近发现一种由R、Q、T三种原子构成的气态团簇分子,
其分子模型如图所示,则该分子的化学式为(
)。
A.RQT
C.RQ3T
答案:D
B.RQ2T
D.R8Q6T
二、晶体结构的测定
1.测定晶体结构最常用的仪器是 X射线衍射仪 。当单
一波长X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会
确;B 项中,晶胞中含有 X、Y 的个数比为 1∶(8×)=1∶1,化学式
为 XY,B 项错误;C 项中,晶胞中含有 X 的数目为 4×+1=,晶胞
中含有 Y 的数目为 4× = ,化学式为 X3Y,C 项正确;D 项中,晶
胞中含有 X 的数目为 8×=1,晶胞中含有 Y 的数目为 6×=3,Z 位
(1)晶胞是晶体的最小重复单元。( √ )
(2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( × )
(3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( × )
微训练 1.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单
元的排列方式,图中:○—X,·—Y,⊗—Z。其中对应的化学式
典型晶体结构类型
典型晶体结构类型晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
根据晶体中化学键和原子排列的性质，可以将晶体结构分为许多不同的类型。
下面将介绍一些典型的晶体结构类型。
1.离子晶体结构:离子晶体是由离子通过静电力相互作用形成的晶体。
其中，阳离子和阴离子通过离子键连接。
离子晶体的典型例子包括氯化钠(NaCl)和氧化铝(Al2O3)。
在这些晶体中，正离子在晶体中形成一个晶格，负离子在晶体中形成另一个晶格。
离子晶体结构稳定，具有高熔点和良好的电导性。
2.共价晶体结构:共价晶体是由共价键连接的原子或分子形成的晶体。
在共价晶体中，原子通过共用电子形成稳定的化学键。
典型的共价晶体结构包括金刚石、石英和硅晶体。
这些晶体具有高硬度、高熔点和良好的热导性。
3.金属晶体结构:金属晶体是由金属元素形成的晶体。
金属晶体的特点是原子间有大量自由电子可以运动，因此具有良好的导电性和导热性。
金属晶体结构可以分为紧密堆积结构和体心立方结构。
紧密堆积结构中，原子排列紧密，如铜和铝。
体心立方结构中，原子在晶格的每个球站的中心和每个面心站位的中心分别占据一个位置，如铁和钨。
4.分子晶体结构:分子晶体是由分子通过范德华力连接形成的晶体。
在分子晶体中，分子通过互相排列并通过弱范德华力相互作用形成3D晶体结构。
分子晶体具有较低的熔点和较弱的化学键。
典型的分子晶体包括蓝绿宝石和冰。
5.共价网络晶体结构:共价网络晶体是由每个原子通过共价键连接形成的大的晶体结构。
共价网络晶体具有非常高的熔点和硬度。
典型的共价网络晶体包括石墨和二硫化碳。
除了这些典型的晶体结构类型，还有许多其他类型的晶体结构，例如层状晶体、孔隙晶体和液晶体等。
每种晶体结构具有独特的性质和应用。
了解不同类型的晶体结构有助于我们理解晶体的性质，并在材料科学和工程中应用晶体材料。
化学竞赛经典案例解析
化学竞赛经典案例解析一、案例一：“神秘的蓝色晶体——硫酸铜晶体结构探究”话说在化学竞赛的舞台上，硫酸铜晶体可是个常客。
这硫酸铜晶体，就是那种看起来像蓝色宝石一样的东西，特别漂亮。
1. 晶体结构初步观察。
当你拿到硫酸铜晶体的时候，首先看到的就是它那规则的几何形状。
它一般是呈块状或者柱状的晶体。
从宏观上看，这种规则的形状就暗示着它内部有着非常有序的微观结构。
就好比一群士兵整齐地排列成方阵一样，晶体内部的粒子（离子、原子或者分子）也是按照一定的规律排列的。
对于硫酸铜晶体，它是由铜离子（Cu²⁺）、硫酸根离子（SO₄²⁻）和结晶水（H₂O）组成的。
这里的结晶水就像是住在硫酸铜这个“大房子”里的小客人。
2. 确定化学式的挑战。
要确定硫酸铜晶体的化学式，可不能光靠看它长得好看。
首先得通过实验来确定其中各元素的比例。
一种方法是加热晶体。
当硫酸铜晶体受热时，结晶水会跑掉。
就像小客人被热得受不了，纷纷离开“大房子”。
我们可以测量加热前后晶体质量的变化，根据质量差算出结晶水的含量。
比如说，加热前晶体质量是m₁克，加热后质量变成了m₂克，那跑掉的结晶水质量就是m₁ m₂克。
然后根据硫酸根和铜离子的相对原子质量，就可以算出它们和结晶水的比例，从而确定化学式为CuSO₄·5H₂O。
3. 结构解析与空间想象。
在解析硫酸铜晶体结构的时候，就需要发挥你的空间想象力了。
铜离子被硫酸根离子和结晶水包围着。
铜离子位于中心，周围的硫酸根离子和结晶水通过离子键或者配位键与铜离子相互作用。
想象一下，铜离子就像一个大明星，周围围着一群粉丝（硫酸根离子和结晶水），大家按照一定的距离和角度排列着，形成了一个稳定的结构。
二、案例二：“神奇的银镜反应——醛的鉴别与反应机理”1. 银镜反应的惊艳现象。
银镜反应那可真是化学中的一个魔法。
当你把醛类物质（比如说乙醛）加入到含有银氨溶液（[Ag(NH₃)₂]OH）的试管中，然后在合适的温度下轻轻摇晃，就会看到试管内壁慢慢地出现一层光亮如镜的银层。
4晶体结构解析
简单立方堆积只存在一种空隙——立方体空隙（CN=8）。 如果所有立方体空隙都被小离子填满（填隙率为100%），大 小离子个数比就为1：1。这就是氯化铯结构类型的堆积—填隙 模型。如果填隙率为50%，阴阳离子的个数比就是2：1，例如 氟化钙晶体结构。
面心立方堆积存在两种不同的空隙——八面体空隙 （CN=6）和四面体空隙（CN=4）,堆积球与八面体 空隙、四面体空隙之比是1：1：2。填充率?
受外大力量作自用由金属电原子子形移位成滑可动与不气影响体电相子比气对拟金的属带原负子的电维的系“作电用 子气”，（电金子属气原理子论对则金“属浸延展泡性”的在解“释）电子气”的“海 洋”之中。
电子气理论定性地解释金属的性质：例如：金
属具有延展性和可塑性；金属有良好的导电性；金
属有良好的导热性；等等。电子气理论的缺点是定
○○+ ○○-+ ○ ○+ ○- ○+
2、原子晶体；晶格上的结点是原子。
○- ● ○+ ●○- ○+●
○ ○ ○ ○ 3、分子晶+体：晶格结点是极性+分子或非极性分子。
○+ ○- ○+ ○-
4、金属晶体：晶格上结点是金属的原子或正离子。
金属晶体
○○○○++++...金体金............○.○○○属是属++++...键以键金一二经..........○.○○○..属是 金 形典、、++++......一 属 象晶的.金 电........○○○○.++++种 键 地体金子属. ....遍 为 描中属气键..○○○○..++++.原.布基绘键理.........整本成子理论○○○○+.+++.. 个作从之论间晶用金叫的体力属做的的原化“○○.++离晶子学电.○○.++..作域体上子.○○.++...用化。“气....○○...++...力学 脱理.○○.++.....叫键 落论..○○...+.+.....○○做.。 ””++......○.○.金 下。金....++..○○属 来它属++....○○...+晶 的把键+. .○○...++。....○○++.
四种重要晶体的结构特点
3四种重要晶体的结构特点1.氯化钠晶体(1)Na＋、Cl－在晶体中按确定的比例和一定的规则排列，使整个离子晶体不显电性且能量最低。
离子晶体中无单个分子存在。
(2)离子的配位数为6。
(3)在每个结构单元(晶胞)中，处于不同位置的微粒在该单元中的份额也有所不同，一般规律是顶点上的微粒属于该单元的份额是1/8；棱上的微粒在该单元中所占的份额为1/4；面上的微粒在该单元中所占的份额为1/2；中心位置上的微粒完全属于该单元，即份额为1。
例如：氯离子数：1/8×8＋1/2×6＝4钠离子数：1/4×12＋1＝4因此，钠离子数与氯离子数之比为1∶1，氯化钠的化学式为NaCl。
2.金刚石晶体(1)碳原子间通过共价键相结合而形成空间网状结构的原子晶体，整个晶体中无单个分子。
(2)微观构型：正四面体，每个碳原子与4个碳原子成键，每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是109°28′。
(3)最小的环：六元环。
(4)每个C原子参与形成六元环的总数：12个。
3.干冰晶体(1)干冰晶体中分子之间通过范德华力相结合，当熔化时，分子内的化学键并不断裂。
(2)每个二氧化碳分子周围与之相邻且等距的二氧化碳分子数为12。
(3)每个结构单元中含二氧化碳分子数为1/8×8＋1/2×6＝4。
4.石墨晶体(1)晶体结构：平面层状结构。
(2)最小的环：六元环。
(3)由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为6×1/3＝2。
(4)碳碳键数为二个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为6×1/2＝3。
键角为120°。
(5)该晶体介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。
如熔点高，硬度小，能导电。
【典例5】判断下列晶体类型：(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解。
属__________________________。
3.1认识晶体
晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心， 阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个 数比是（ ）
典 例 精 析 导 悟
主
学 习
课 堂 基 础 达 标
疑 难 名 师 点 拨 知 能 提 升 作 业
A.1∶8
B.1∶4
C.1∶2
D.1∶1
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【解析】（1）Xn+位于晶胞的棱上，其数目为12×
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3个，N3-位于晶胞的顶角，其数目为8× 1 =1个，故其个 数比为3∶1；
8
1 = 4
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主
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（2）由晶体的化学式X3N知X的所带电荷为1；
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有）。 答案：（1）4 8 XY2或Y2X （2）12
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一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
典型晶体结构知识讲解
(3)二氧化碳晶体 干冰晶体是一个立方面心结构，每8个CO2分
子构成立方体且再在6个面的中心又各占1个 CO2。 (见图已)。
(3)二氧化碳晶体 [思考]；在每个CO2周围最近且等距离的CO2有 12 个 该晶胞相当于有 4 个CO2分子。
(4)金刚石晶体 每个C原子与4个C原子紧邻。由5个碳原子
晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内部的 质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结 构单元重复出现的结果。
我们把晶体中重复出现的最基本的结
构单元叫晶体的基本单位—— 晶胞
晶胞对组成晶胞的各质点（晶格点）的占 有率如何呢（以立方体形晶胞为例）？如果 是六棱柱形晶胞又如何?
晶胞对组成晶胞的各质点的占有率
1:晶体结构的想象;
(1)氯化钠晶体 氯化钠是一种简单立 方体结构，Na+、Cl-交 替占据立方体的顶点而 向空间延伸。(见图甲)。
(2)氯化铯晶体
[思考］： 在每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有 ８ 个， 在每个Cl-周围最近且等距离的Cs+有 ８ 个， 在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有 ６ 个， 在每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有 ６个， 该晶胞相当于 4 个“CsCl”分子。
体心： 1
立
方 面心： 1/2
晶 胞
棱边： 1/4
顶点： 1/8
如图晶体的一个晶胞 中，有c粒子：12×1/4+1=4个，有d粒子： 8×1/8+6×1/2=4个，c:d=1:1，晶体的化学式 为cd或dc。
[例1] 有下列离子晶体空间结构示意图：(● 阳离子 ○阴离子)
以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子
晶体的组成表达式：A
晶体的典型结构类型
石墨的多型
键型：层内为共价键，层间为分子键
性质：碳原子有一个电子可以在层内移动，平行于层的方向 具有良好的导电性。石墨的硬度低，熔点高，导电性 好。 石墨与金刚石属同质多像变体。
2.4 氯化铯型结构
晶体化学：Cs Cl 晶体结构：立方晶系，a＝0.411nm
Z＝1 空间格子：Cs Cl是原始格子
Ca2＋可被Mn2＋、Fe2＋、Sr2＋、Pb2＋、Ba2＋代 替，形成类质同像。
2.14
尖晶石型结构
化学式： 通式AB2O3 ；MgAl2O4
晶体结构： 立方晶系，a＝0.808nm，Z＝8
空间格子： O2-是按立方密堆积的形式排列。二价离子A充 填1/8 四面体空隙，三价离子B充填于1/2八面 体空隙（正尖晶石结构）。
与金刚石结构相同的有：
硅、锗、灰锡、合成的立 方氮化硼等
2.3
石墨结构
化学式： C
晶体结构：六方晶系（2H），
a＝ 0.146nm ，
c＝0.670nm
三方晶系（3R）
结构表现：C原子组成层状排 列，层内C原子成 六方环状排列，每 个碳原子与三个相 邻的碳原子之间的 距离为0.142nm， 层与层之间的距离 为0.335nm
配位数： CN＋＝6；CN－＝3
多面体： 〔TiO6〕八面体
连接方式：Ti－O八面体以共 棱方式连接成链， 链与链之间以共顶 方式相连。
与金红石结构相同的晶体有： SnO2；PbO2； MnO2；MoO2； WO2；MnF2； MgF2；VO2
2.10
碘化镉型结构
化学式： CdI2
晶体结构：三方晶系 a＝0.424nm；c＝0.684nm； Z＝1
2.5
闪锌矿型结构
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所取代，其结果晶体仍
呈电中性，但化合物中 Ni 和 O 比值却发生了变化，某
氧化镍样品组成为 Ni 0. 97O ，试计算该晶体中 Ni3+与
Ni2+的数目之比。
典例分析 例 8、中学教材上图示的 NaCl 晶体结构，它向 三维空间沿伸得到完美晶体假若钠离子与周围 最近的氯离子的距离为a cm(阿伏加德罗常数为 NA ， NaCl 的摩尔质量为 M ) ，则 NaCl 晶体
达标潜能练习
11、在一定温度下,用 X —射线衍射法测得干冰晶胞边 长为 a cm,则该温度下干冰的密度为______ g / cm3 。 12、设氯化钠的摩尔质量为mg/mol , 密度为ρ g / cm3, 阿伏加德罗常数为 NA,则晶体中两个距离最近的 Na+中 心的距离为 _______________。
丁
Z
归纳小结
晶胞所含粒子的计算原则
①顶点：由 8 个晶胞共有，所以为 1/8
②棱上：由 4 个晶胞共有，所以为 1/4
③面心：由 2 个晶胞共有，所以为 1/2 ④体内：由 1 个晶胞拥有，所以为 1
⑵、石墨晶体是层状结构，在每一层内； 每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合， 如下左图是其晶体结构的俯视图，则图中7 个六元环完全占有的碳原子数是( ) D A.10个 B.18个 C.24个 D.14个
B、 MgB2 D、Mg3B2
例6、（北京卷）右图中每条折线表示周期表 ⅣA～ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化， 每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的 D 是（ ） A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4
典例分析
例 7 、某种 NiO 晶体中存在如图所示缺陷，一个 Ni 2+ 空缺，另两个 Ni2+被两个 Ni
典例分析
例 3、⑴现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示： 可推知：
1∶8 ×1/8=1∶1 甲晶体中A与 B 的个数比是_________________,
EF C2D 乙晶体的化学式是______,丙晶体的化学式是____
XY3Z 丁晶体的化学式是_________
Y
A B C D
E
X F
甲
乙
丙
达标潜能练习
6、晶体中的一个微粒周围有 6 个微粒，这种晶体 是 A . 金刚石 变为原来的 A . 1/16 倍 B.1/8 倍 C.1/4 倍 B. 石墨 C. 干冰
(
D. 氯化钠 ( D.1/2 倍
)
7、若使 NaCl 晶体内离子间距扩大 2 倍，晶体密度 )
8、测知 NaCl 晶体中 Na+与 Cl-平均距离为a cm 该晶
4M / (a3NA) 的密度是______________。
达标潜能练习
1、同组物质中化学键类型相同、晶体类型也相同的是 ( D ) A、I2 、Ar、 N2 、Si B、金刚石、O2 、F2 C、Ba(OH)2 、 K2O 、CaCl2 D、HCHO 、CO2 、 C2H5OH
2、下列关于晶体的说法一定正确的是（ B ） A．分子晶体中都存在共价键 B．CaTiO3晶体中每个Ti4+和12个O2-相紧邻 C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结 合 D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
13、中学教材上图示了 NaCl 晶体结构，它向三维空间 延伸得到完美晶体 NiO 晶体的结构与 NaCl 相同， Ni2+与最邻近 O2 -的核间距离为a× 10 - 8cm，计算NiO 晶体的密度（已知 NiO 的摩尔质量为 74.4 g/mol）
14、磷酸的结构式如右图所示 ，三分子磷酸可脱 去两分子水生成三聚磷酸（H5P3O10）。含磷洗衣粉 中含有三聚磷酸，则该钠盐的化学式及1mol此钠 盐中P-O单键的物质的量分别是 （ ） C A. Na5P3O10 7mol B． Na3H2P3O10 8mol C． Na5P3O10 9mol D．Na2H3P3O10 12mol
第三章晶体结构与性质
典例分析
命题趋势
1 、化学键类型和晶体类型的判断 2 、各类晶体物理性质的比较 3 、根据粒子空间排列推断化学式 4 、晶体的空间结构及信息迁移题 5 、晶胞中粒子间距离等相关计算
几种晶体的的空间结构
你能具体描述出 NaCl 晶体的微观结构吗?
几种晶体的的空间结构
CsCl
几种晶体的空间结构
归纳小结
晶体结构图形解题思路
找出晶胞（晶体中结构单元） 分析一个原子被几个晶胞共用
晶胞中原子数目×1/A (A表示几个结构单元共用)
得出结论：一个晶胞平均占有几个原子
例4、（全国Ⅰ）在常温常压下呈气态的化合物、 降温使其固化得到的晶体属于（ ） C A.分子晶体 B.原子晶体 C.离子晶体 D.何种晶体无法判断 例5、（四川卷）.下列物质发生变化时，所克服的 粒子间相互作用属于同种类型的是（ A ） A.液溴和苯分别受热变为气体 B.干冰和氯化铵分别受热变为气体 C.二氧化硅和铁分别受热熔化 D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中
典例分析
例
5、2001 年报道的硼和镁形成的化合物刷 新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示 的是 该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有 1 个镁原子， 6 个硼原子位于棱柱内则该化合物的化学式 可表示为_________。
A、 MgB C、Mg2B
体密度为ρ,则阿伏加德罗常数可表示为 ( )
A. 0 . 585
4a
3
B.
5 . 85 8a
3
3
C . 58 . 5
2a
3
D.117a3
达标潜能练习 9、许多事实都证明氯化铝是分子晶体请你设 计一个实验证实这一结论实验方案为: ______________________________________ 10、最近发现一种有钛原子和碳原子构成的气 态团簇分子，结构如图所示，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， 它的化学式为______。
典例分析 例 5、2001 年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有 1 个镁原子， 6 个 硼原子位于棱柱内则该化合物的化学式可表示为 B _________。
A、 MgB C、Mg2B
B、 MgB2 D、Mg3B2
CO2或Cu
几种晶体的空间结构
典例分析 例 1 、在氯化钠晶体中，假若钠离子与周围最近
的氯离子的距离为a，那么每个钠离子周围最近
2 a 钠离子之间的距离为_________。
6 12 且等距离的氯离子有_____个，钠离子有______ 个,
5
4 3 2
1
6
b
a
a
典例分析 例 2、在干冰晶体中每个 CO2 分子周围最近且等 12 距离的 CO2 有_______ 个。
附加练习
1、中学教材上图示了 NaCl 晶体结构，它向三维空 间延伸得到完美晶体 NiO 晶体的结构与 NaCl 相同， Ni2+与最邻近 O2- 的核间距离为 × 10 - 8cm，计算NiO 晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为 74.4 g/mol )。
附加练习
2、NaCl 晶体结构如图所示已知 FexO 晶体晶胞为。 NaCl 型，由于晶胞缺陷， x 值小于 1 。测知 FexO 晶体密 度ρ为 5.71g/cm3 ，晶胞边长为 4.28 × 10 -10m(铁的 相对原子质量为 55.9 ，氧的相对原子质量为 16 )。求 ⑴ FexO 中 x 的值。 ⑵晶体中的铁分别为 Fe2+、Fe3+，在 Fe2+ 和 Fe3+的 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数中， Fe2+所占的质量分数。 ⑶确定出此晶体的化学式（化学式中表示出 Fe2+和 Fe3+的个数） ⑷在该晶体中，铁元素的离子间的 最短距离为多少米？
达标潜能练习
3、图示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 ⑴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
6 钛离子共有________个。⑵该晶体结构单元中,氧、钛
3∶1∶1 、钙离子的个数比是________________ 。
解： O ： 12 × 1/4 ＝ 3 Ti ： 8 × 1/8 ＝ 1 Ca ： 1
Ca
Ti O
达标潜能练习
4、（全国Ⅱ）下列叙述正确的是（ C ） A. NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所 组成的三角形的中心 B. CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原 子所组成的正方形的中心 C. H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子 所连成的直线的中央 D. CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原 子所连成的直线的中央 5、 当某离子型化合物的r+/r-≈0.512时,其空 间构型可能是________型,配位数则_______.