3.1认识晶体

顶点：
顶点---1/8
棱边：
棱---1/4
面心：面心---1/2
体心：体心---1
3.晶胞中微粒数的计算
(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶 胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微 粒全属于该晶胞。 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6 （2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
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。
3.分子晶体的密堆积
分子间通过范德华力结合成晶体，由于范德华 力没有方向性和饱和性，晶体尽可能采取紧密 堆积。
4.原子晶体的堆积
原子通过共价键形成晶体，由于共价键的方向 性和饱和性，决定一个原子周围原子数很有限， 堆积方向也确定，不服从紧密堆积原理。
体心立方晶胞----A2型
3．确定晶体组成的方法——均摊法 均摊法：指每个图形平均拥有的粒子数目。 ①长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。 a．处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子对 1 晶胞的贡献为 8 b．处于棱上的离子。同时为4个晶胞其有，每个离子对 1 晶胞的贡献为 4 c．处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子对 1 晶胞的贡献为 2 d．处于体内的离子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡 献为l。 ②非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体 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)对六边形的贡献为l／3。
1.等径圆球的密堆积（金属晶体）
由于金属键没有方向性，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在三维空间堆积而成的。 等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型 最密堆积和A2 型密堆积。
等径圆球在列上紧密堆积只有一种，即所有原子 在一条直线上。 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，这样形成的层称为密置层。在中心的周围
1 6 5
2
3 4
A
B
A B
于是每两层形成一个周期， 即 …ABAB… 堆积方式，形成 六方紧密堆积---A3型。
A
配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )
第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 1 6 5 4
2
3
的 2，4，6 位，不同于
AB 两层的位置，这是 C 层。
1 6 5
2 3 4
1 6
5
2
3
4
第四层再排 A，于是形 成 …ABCABC… 三层一
A
个周期。 得到面心立方堆
积—A1型。
C
B
1 6
5
2
A
3
4
C B
A
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 ) 面心立方紧密堆积的前视图
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
练习：
右图为氯 化铯结构 的一部分：
8 １、在CsCl晶体中,每个Cs+同时吸引着__个Cl-? 每个Cl-同时吸引着___个Cs+? 8 ２、Cs+和Cl-的数目之比为 1︰1 ． 否 ３、整个晶体中是否存在单个的CsCl分子___． ４、在CsCl晶体中,每个Cs+周围与之等距离且最近的Cs+ 正八面体 ． 6 有___个?这些Cs+可围成怎样的几何图形？ 5、找出CsCl晶体的晶胞，并计算CsCl的一个晶胞中 的Cs+和Cl-个数？ 均为1．
第一节
认识晶体
1.晶体的特性
（1）具有规则的几何外形。 （2）自范性：在适宜条件下，晶体能够 自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 （3）各向异性：晶体在不同方向上表现 出不同的物理性质。 （4）对称性：晶体的外形和内部结构都 具有特有的对称性。 （5）有固定的熔、沸点，而非晶体没有。
思考：晶体为什么有这些特性？
一、晶体的特性
2.晶体的概念
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。
3.晶体的种类
根据内部微粒的种类和微粒间的相互 作用不同，将晶体分为离子晶体、金 属晶体、原子晶体和分子晶体。
晶体类型
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
微粒种类
阴、阳离子 金属原子 原子 分子
。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
金属钾 K 的 体心立方堆积
金属的 堆积方式
六方紧密堆积 （A3） 面心立方紧密堆积(A1)
体心立方堆积 (A2)
…ABCABC… 形式的堆
积，为什么是面心立方堆积？
我们来加以说明。
C B A
2.非等径圆球的密堆积（离子晶体）
由离子构成的晶体可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。
Ca：1
Ti O
• 现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2-8所 示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数 C2 D 1:1 比为_____；乙晶体的化学式为_____；丙 晶体的化学式为______；丁晶体的化学式 EF 为______。 XY Z
2
巩固练习：
某晶胞结 构如图所示， 晶胞中各微粒 个数分别为： 3 铜________个 钡________个 2 钇________个 1
三、晶体结构的基本单元----晶胞
1.晶胞
(1)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部 分。是能够反映晶体结构特征的最小重复单元。
(2)晶胞是晶体结构的基本单元，是一个平行六面体。 (3)整个晶体就是晶胞重复排列而成的。可以从一 个晶胞推断晶体的结构和性质。
2. 常见三种密堆积的晶胞
六方晶胞----A3型
(3)体心立方：在立方体顶点的微粒 为8个晶胞共享，处于体心的金属原 子全部属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
化学式： ABC3
练习5：下图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。
1）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钛离子共有 6 个 2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的 个数比是 3∶1∶1 。 Ca O：12×1/4＝3
Ti: 8 ×1/8＝1
微粒间相互 作用
离子键 金属键 共价键 分子间作用力
实例
氯化钠 铜 金刚石 冰
另：晶体用途（P69了解）
二、晶体结构的堆积模型
组成晶体的金属原子、离子或分子在 没有其他因素影响时，在空间的排列大都 服从紧密堆积原理，这是因为金属键、离 子键和分子间作用力没有方向性和饱和性。 而以密堆积的方式可降低体系的能量，使 晶体变得比较稳定。
A
B
化学式： AB
练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
化学式： A2B
练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A
B
化学式： AB
练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
C
形成 6 个凹位，将其算为第一层。
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第二层
相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 )
1
3 6 5
2
3 4
6 5 4
A
，
1
2
B
关键是第三层，相对第一、二层来说，第三层可以有两种最 紧密的堆积方式。
第一种是将球对准第一层的球。
下图是A3型六方 紧密堆积的前视图