化学选修三复习

6.鉴别晶体和非晶体
（1）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率
（2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固
体进行X-射线衍射实验。
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
顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
3. 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。占有的碳碳键数为__3__ 个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为__2_:_3___.
A. MgB C. Mg2B
B. MgB2 D. Mg3B2
Mg原子的数目： 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为
MgB2
3.2《分子晶体与 原子晶体》
一、分子晶体
1、概念
分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相 结合的晶体叫分子晶体
（1）构成分子晶体的粒子是分子。 （2）粒子间的相互作用是分子间作用力。 （3）范德华力远小于化学键的作用； （4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。
分子晶体有哪些物理特性，为什么？ 2、物理特性：
(1)较低的熔点和沸点，易升华； (2)较小的硬度； (3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。
➢原因：分子间作用力较弱
3、典型的分子晶体：
– 非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX – 酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 – 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 – 部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2， P4O6，
4. 下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图， 其中有多少个分子？
8×
1 8
+
6
×
1 2
=4
5. 下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的 个数比是多少？
6. 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
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，原子间的位移必 然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型， 无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自 由电子间的相互作用没有方向性，各原子层 之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互 作用，因而即使在外力作用下，发生形变也 不易断裂。
。
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：
Ti14C13
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 结构单元：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
3.三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
4.晶胞中原子个数的计算
分摊法：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
5.常见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。
（1）范德华力
（2）分子间氢键
5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律 分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子 间的作用力。分子间作用力越大，物质熔 化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、 沸点就越高。
因此，比较分子晶体的熔、沸点高低， 实际上就是比较分子间作用力（包括范力 和氢键）的大小。
（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越 大，范德华力越大，熔沸点越高。如：O2>N2， HI>HBr>HCl。 （2）分子量相等或相近，极性分子的范德华力 大，熔沸点高，如CO>N2 （3）含有氢键的，熔沸点较高。如 H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 （4）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链 数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷 >新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构 体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。
P4O10 – 大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖
4、分子晶体结构特征
(1)只有范德华力，无分子间氢键——分子 密堆积
• 每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、 干冰 、I2、O2
(2)有分子间氢键——不具有分子密堆积特 征
• 如：HF 、冰、NH3
分子的密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
原子晶体
二．原子晶体（共价晶体） 1、概念：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立 体网状结构的晶体。
– （1）构成原子晶体的粒子是原子； – （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； – （3）原子晶体熔化破坏的是共价键。
二氧化硅晶体结构示意图
Si
O
180º
109º28´
共价键
金刚石的晶体结构示意图
（2）物理性质表现各向异性（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. 晶体自范性的条件之一是生长的速率适当
天然水晶球里的玛瑙和水晶
思考：得到晶体的途 径，除了冷却的方法， 还有没有其它途径？ 你能列举哪些？
5. 晶体形成的途径
(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在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平 均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为 6×1/6=1；
④金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个 小正四面体，含有C-C键数为16。
Si
O
180º
109º28´
共价键
①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别 与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子 成键；
3、电子气理论：经典的金属键理论叫做 “电子气理论”。它把金属键形象地描绘成 从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子 形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”， 金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋” 之中。
二、金属共同的物理性质
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽 等。
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
109º28´
共价键
2、原子晶体的物理特性
• 在原子晶体中，由于原子间 以较强的共价键相结合，而 且形成空间立体网状结构， 所以原子晶体的
– 熔点和沸点高
– 硬度大
– 一般不导电
– 且难溶于一些常见的溶剂
3、常见的原子晶体
• 某些非金属单质：
– 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体 锗(Ge)等
【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的 判断方法
（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断： 原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键； 分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力。
（2）记忆常见的、典型的原子晶体。 （3）依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高， 常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百 度以下至很低的温度。
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）
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 ）
分子的非密堆积
氢键具有方向性
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
• 〖归纳要点〗分子的密度取决于晶体 的体积，取决于紧密堆积程度，分子 晶体的紧密堆积由以下两个因素决定：
• 某些非金属化合物：
– 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
• 某些氧化物：
– 二氧化硅（ SiO２）晶体、α-Al2O3
109º28´
共价键
思考：在金刚石晶体中，每个碳与 周围多少个碳原子成键？形成怎样的 空间结构？最小碳环由多少个碳原子 组成？它们是否在同一平面内？
在金刚石晶体中，碳原子个数与 C-C键数之比为多少？
（4）依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部 分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导 体，但晶体硅、晶体锗是半导体。
（5）依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大， 分子晶体硬度小且较脆。
（1）石墨中C原子以sp2杂化； （2）石墨晶体中最小环为六元环，含有C
2个，C-C键为 3； （3）石墨分层，层间为范德华力，硬度小， 可导电；
一、晶体和非晶体
1.定义：晶体——具有规则几何外形的固体
非晶体——没有规则几何外形的固体
又称玻璃体
2.分类
思考:
晶体
离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
为什么晶体呈现规则的 几何外形，而非晶体没 有规则的几何外形呢？ 你认为可能和什么因素 有关？
3.特点和性质： （1）自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的 性质——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
（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C）短。
3.3《金属晶体》
一、金属的结构
1、金属键的定义：金属离子和自由电子 之间的强烈的相互作用，叫金属键。 （1）金属键的成键微粒是金属阳离子和 自由电子。 （2）金属键存在于金属单质和合金中。 （3）金属键没有方向性也没有饱和性。