高中化学人教版晶体结构与性质知识点总结

晶体结构与性质

一、晶体常识

1．晶体与非晶体

(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：描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

4.与晶体有关的计算

晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N A、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解答这类题时，一要掌握晶体“均摊法”的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。

（1）“均摊法”原理

晶胞中任意位置上的一个原子如果被n个晶胞所共有，则每个晶胞对这个原子分得的份额就是1

n

。

非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（1个碳原子）对六边形的贡献

为1

3

，那么一个六边形实际有6×

1

3

=2个碳原子。又如，在六棱柱晶胞（如右图所示的

MgB2晶胞）中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子

为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×1

6

+2×

1

2

=3，硼原子个数为6。

（2）晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3N A g，因此有xM＝ρa3N A。

5.四类晶体的比较

类型

比较

分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子

金属阳离子、

自由电子

阴、阳离子

粒子间的相互

作用力

分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高

溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数易溶于水等极性溶剂

导电、导热性一般不导电，溶于

水后有的导电

一般不具有导电

性，个别为半导体

电和热的良导体

晶体不导电，水溶

液或熔融态导电

物质类别及举

例所有非金属氢化物

(如水、硫化氢)、部

分非金属单质(如卤

素X2)、部分非金属

氧化物(如CO2、

SO2)、几乎所有的

酸、绝大多数有机

物(有机盐除外)

部分非金属单质(如

金刚石、硅、晶体

硼)，部分非金属化

合物(如SiC、SiO2)

金属单质与合金(如

Na、Al、Fe、青铜)

金属氧化物(如

K2O、Na2O)、强

碱(如KOH、

NaOH)、绝大部分

盐(如NaCl)

二、离子晶体

1．离子晶体的晶格能

(1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。

(2)影响因素：①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

离子半径的变化规律

①同主族，从上到下，电子层增加，具有相同电荷数的离子半径增加。如：

Li+＜Na+＜K+＜Cs+；F– ＜Cl– ＜Br– ＜I–

②同周期主族元素，从左至右，离子电荷数升高，最高价离子，半径最小。如：Na+＜Mg2+＜Al3+；K+＜Ca2+

过渡元素，离子半径变化规律不明显。

③同一元素，不同价态的离子，电荷高的半径小。如：Ti4+ ＜Ti3+；Fe3+ ＜Fe2+

④一般负离子半径较大；正离子半径较小。如：

可见，虽然F与K相差两个周期，但F– 的半径仍比K+的半径大。

⑤周期表对角线上，左上元素和右下元素的离子半径相似。如：Li+和Mg2+，Sc3+和Zr4+的半径相似。

2.离子晶体的性质

①无确定的分子量：NaCl 晶体是个大分子，无单独的NaCl分子存在于分子中。NaCl是化学式，因而58.5 是式量，不是分子量。

②导电性：水溶液或熔融态导电，是通过离子的定向迁移导电，而不是通过电子流动而导电。

③熔点沸点较高：

④硬度高，延展性差：因离子键强度大，所以硬度高。如果发生位错：

发生错位，正正离子相切，负负离子相切，彼此排斥，

离子键失去作用，故无延展性。如CaCO3可用于雕刻，

而不可用于锻造，即不具有延展性。

3.离子晶体的判断

判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。

（1）利用物质的分类

NH与酸根离子形成的盐，活泼金属的氧化物和过氧化物(如金属离子和酸根离子形成的大多数盐、强碱，+

4

Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物，如NaH，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。

（2）利用元素的组成

如：成键元素的电负性差大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，第ⅠA、第ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，第ⅥA、第ⅦA族元素)组成的化合物，个别非金属元素间形成的化合物(如铵盐)等都是离子晶体。

（3）利用物质的性质

离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。

三、金属晶体