鲁科版高中化学选修物质结构与性质第三章第一节认识晶体

（2）计算晶胞质量，进而计算晶胞密度
ρ= M / 晶NA胞×的晶体胞积所含粒子数
晶胞含有粒子的体积
（3）晶胞空间利用率= 晶胞体积
×100%
(4)计算晶胞中微粒间距离或者晶胞参数
53
晶胞中原子个数的计算
切割法：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
44
通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最小单元 （即晶胞）完全重合 晶体和晶胞的关系： 晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.
“并置”：所有晶胞都是平行排列、取向相同
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。
45
无隙并置
平行六 面体
【答案】 C
15
二、晶体结构的堆积模型
晶体为什么大都服从紧密堆积？
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，一般趋向于使原子、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
16
（一）金属晶体的密堆积结构
-----等径圆球的密堆积
A
即 AB AB 堆积方式，形成
六方紧密堆积--- A3型
30
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
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
31
第四层再排 A，于是
形成 ABC ABC 三
A
层一个周期。 得到
C
面心立方堆积—A1型
B
A 12
23
2、密置层基础上的两种紧密堆积方式：
2
1
3
64
4
5
24
第二层 对第二层来讲最紧密的堆积方式是 将球对准1，3，5 位。----密置双层
，
12
6
3
54
12
6
3
54
AB
若 对准 2，4，6 位，其情形是一样的吗?
密置双层只有一种
每个球都与周围9个球相切
25
认真观察两层球形成的空隙种类。
A B
26
12
【解析】 晶体和非晶体的本质区别就是粒子(原子、离子或分子)在微观 空间里是否呈现周期性的有序排列。
【答案】 B
13
题组 2 晶体的分类
3．下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是( )
A．氯化钠
B．氦气
C．金刚石
D．金属
【解析】 A项，氯化钠是由Na＋和Cl－通过离子键结合形成的离子晶体；
B项，氦气是由氦气原子(分子)通过分子间作用力结合形成的分子晶体；C项，
43
三、晶胞
概念 形状
晶体结构中最小的 重复单元 晶胞一般是平行六面体， 如：简单立方、体心立
方、面心立方。晶体是由数量巨大的晶胞“无隙并
置”而成
特点
一种晶体所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数、
集合排列是完全相同的
类型
微粒数目 计算（切 割法）
A3型—— 六方最密堆积—— 六方晶胞 A1型——面心立方 最密堆积—— 面心立方晶胞 某晶胞中的微粒，如果被n个晶胞所共有，则微粒 的 1/n 属于该晶胞
• 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。
17
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
18
思考
等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一 的吗？最紧密堆积有几种排列？
在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围 几个球相接触？
(1)平行六面体晶胞
体心：1
面心：1/2 棱边：1/4 顶点：1/8
54
请看:
84 51
棱边：1/4
31 73
62
42
面心：1/2
2
顶点：1/8
1
体心：1
1
55
问题1: 观察下图并计算
铜晶体的一个晶胞中
含有多少个铜原子?
A: 14 B: 4
C: 8
D: 6
56
2.下图依次是金属钠、锌、碘（I2）和金刚 石的晶胞示意图，数一数，它们分别平均含几 个原子？
微观结构
自范性 各向异性 熔点
具有规则的几 粒子在三维空间周
晶体
何外形
期性有序排列
有 各向异性 固定
不具有规则的
不固
非晶体
粒子排列相对无序 没有 各向同性
几何外形
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
9
[ 特别提醒] (1)有规则几何外形或美观、对称外形的固体，不一定是晶体。 如玻璃制品既可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称 的外形。 (2)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也 有固定的组成。 (3)晶体和非晶体的本质区别在于晶体中的微观粒子在三维空 间呈现周期性有序排列。
19
在一个平面上的密堆积排列：
一种常见的非密置层 （配位数4）
密置层 （配位数6）
20
思考
将球扩展到两层有几种方式，认真观察两 层球形成的空隙种类。
在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围 几个球相接触？
21
1、非密置层基础上的两种堆积 （1）简单立方堆积(Po)
22
（2）体心立方堆积(碱金属)
6
3
C
54
B
A
面心立方紧密堆积的前视图 32
配位数:在密堆积中，一个原子或离子周围所 邻接的原子或离子数目.
A3型密堆积
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A1型密堆积
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
33
(1)列——等径圆球同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。 (2)层——等径圆球在一个平面上进行最紧密堆积的方式只 有一种，即每个等径圆球与周围其他六个球相接触，这样形 成的层称为密置层。 (3)密置层间堆积方式
42
1．下列晶体按 A1 型进行紧密堆积的是( ) A．干冰、NaCl、金属铜 B．ZnS、金属镁、氮化硼 C．水晶、金刚石、晶体硅 D．ZnS、NaCl、金属镁 【解析】 干冰、NaCl、Cu 、ZnS 均为 A1 型紧密堆积，Mg 为 A3 型紧密堆积，水晶、金刚石、氮化硼、晶体硅为原子晶体，不遵循紧密堆 积原则，故只有 A 正确。 【答案】 A
NaCl 铜
金刚石 冰7
与此相对，把内部微粒无周期性重复排列的固体物质成为非 晶体。晶体和非晶体最大的区别在于物质内部的微粒能否有序排 列。
橡胶、玻璃、石蜡、沥青、塑料等固体，内部微粒无序排列， 均属于非晶体。非晶体没有规则的外形，缺少晶体所具有的对称 性和各向异性。
8
晶体和非晶体的区别
固体
外观
_相__互__作__用_的不同。 (2)分类
晶体类型
构成微粒
微粒间的相互 作用
实例
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
阴__、__阳__离__子___ 金__属__阳__离__子_、
自__由__电__子__ 原__子__ _分_子__
_离__子__键_ _金__属__键__ _共__价__键__ 分__子__间__作__用__力_
10
[题组·冲关]
题组 1 晶体
1．下列物质具有自范性、各向异性的是( )
A．钢化玻璃
B．塑料
C．水晶
D．陶瓷
【解析】 晶体具有自范性和各向异性，钢化玻璃、塑料、陶瓷均不属于
晶体。
【答案】 C
11
2．普通玻璃和水晶的根本区别在于( ) A．外形不一样 B．普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按 一定规律做周期性重复排列 C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点 D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
特点：晶胞一般是平 行六面体.晶胞在晶 体中“无隙并置”.
46
CsCl的晶体结构
---Cs+ ---Cl-
返回原处
47
铜晶体
铜晶胞
48
金刚石晶体结构
晶胞示意图
49
Βιβλιοθήκη Baidu CO2晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
50
51
三种典型立方晶胞结构
简单立方
体心立方 面心立方
52
晶胞有关计算类型
（1）计算晶胞中微粒数目，求化学式
B. BaTi4O6 D. BaTiO3
59
5： 1）NaCl晶体中，每个Na+周
围最近距离的Cl-有 6 个？ 每Na个+有Cl6-周个围？最近距离的
2）在NaCl晶体中，每个Na+周 围最近距离的Na+有 12个？
3）每个晶胞中平均有4 个Na+？4 个Cl-？
60
31
42
61
62
6．某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴
金刚石是由碳原子通过共价键结合形成的原子晶体；D项，金属是由金属阳离
子和自由电子通过金属键结合形成的金属晶体。 【答案】 B
14
4．下列晶体熔化时不需要破坏化学键的是( )
A．金刚石
B．食盐
C．干冰
D．金属钾
【解析】 熔化时金刚石断裂共价键，食盐断裂离子键，干冰断裂分子间 作用力(范德华力)，金属钾断裂金属键。
第 1 节 认识晶体
1
学习目标：
1.能区分晶体与非晶体；认识晶体的重要特征。 2.通过等径圆球与非等径圆球的堆积模型认识晶体中微粒排 列的周期性规律。 3.了解晶胞的概念，以及晶胞与晶体的关系，会用“切割法” 确定晶胞中的粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。(重难点)
2
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?
3
一、晶体的特性
1．晶体 (1)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。如食盐、冰、金属、宝石、水 晶、大部分矿石等。 (2)晶体的特性 ①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。 ②各向异性：晶体在不同的方向上表现出 不同 的物理性质。
答案: 2 2 4×2 8
57
3: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?
各1/2个
各4个 绿色：8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色：12× ¼+1=4
58
4：
钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压器、话筒和扩音器
中都有应用。其晶体
Ti
的结构示意图如右图
O
所示。则它的化学式
为（D）
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
密置层间堆积方式
表达符号
举例
A3型最密堆积 A1型最密堆积
…ABAB… …ABCABC…
晶体镁 晶体铜
34
配位数:在密堆积中，一个原子或离子周围所邻接 的原子或离子数目。
A3型最密堆积（配位数为12）（例如镁） 35
A1型最密堆积（配位数为12）（例如铜）
36
2. 离子晶体的密堆积结构---非等径圆球的密堆积
39
4. 原子晶体堆积方式－不服从紧密堆积方式
原因：共价键具 有饱和性和方向性， 因此就决定了一个 原子周围的其他原 子的数目不仅是有 限的，而且堆积方 向是一定的，所以 不是密堆积。
40
小结：不同晶体的堆积方式
41
【规律方法】 晶体类型不同，堆积模型不同 (1)金属晶体采用等径圆球的密堆积。 (2)离子晶体采用不等径圆球密堆积，大球先做等径圆球密堆积，小 球再填充空隙。 (3)原子晶体不是紧密堆积。 (4)分子晶体尽可能采用紧密堆积。
思考
3. 扩展到三层，有几种排列方式，并寻找 重复性排列的规律。
在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围 几个球相接触？
27
1
C
28
C
29
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。 第一种排列方式:将球对准第一层
下图是A3型六方 紧密堆积的前视图
的球。
A
12
B
6
3
54
A
B
于是每两层形成一个周期，
4
导 电 性 差
导电性强 5
③对称性：晶体具有 规则 的几何外形。 ④固定的熔、沸点：加热晶体，温度达到熔点时即开始熔 化，在没有全部熔化之前，继续加热，温度不再升高，完全熔 化后，温度才继续升高。 ⑤能使X射线产生衍射：利用这种性质，人们建立了测定晶 体的重要实验方法。
6
2．晶体的分类 (1)分类标准：根据晶体内部 微粒的种类和微粒间
子再填充到空
隙中。
38
3. 分子晶体的堆积方式－服从紧密堆积方式
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： CO2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。
而冰中水分子的堆积受到 氢键 的影响,不服从密堆积。
离子位于晶胞的 8 个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子
的个数比为
()
A．1∶8 B．1∶4
C．1∶2
D．1∶1
解析：阴离子位于晶胞的 8 个顶点上，个数为 8×18＝1，阳离子 位于晶胞的中心，个数为 1。答案：D
63
(2)非平行六面体的计算 如正六棱柱形计算，顶点上的每个微粒对晶胞的贡献
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。
37
NaCl：Cl－ 离 子先以A1型紧 密堆积，Na＋离
子再填充到空 隙中。
ZnS： S2－离子
先以A1型紧密 堆积，Zn2＋ 离