第三节晶体结构

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人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第2课时)

人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第2课时)

2014年7月30日星期三
11
金属晶体的原子堆积模型
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
(1) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心
2014年7月30日星期三
(2) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴
12
金属晶体的原子堆积模型
(1)简单立方堆积
Po
简 单 立 方 晶 胞
2014年7月30日星期三 13
金属晶体的原子堆积模型
石墨是层状结构的混合型晶体
2014年7月30日星期三
41
金属晶体的原子堆积模型
思考题
(1)六方紧密堆积的晶胞中: 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么 关系? (2)面心立方紧密堆积的晶胞中: 金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系?
2014年7月30日星期三
42
( 1) ABAB… 堆积方式
2014年7月30日星期三
( 2) ABCABC… 堆积方式
25
金属晶体的原子堆积模型
俯视图
1 6 2 3 4
1 6
2
3 4
5
5
A
B
第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位 (▽)或对准 2、4、6 位(△)。 关键是第三层,对第一、二层来说,第三层可 以有两种最紧密的堆积方式。
上下层各4
6 7 2 3
2014年7月30日星期三
19
金属晶体的原子堆积模型
②金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系:
b a
a a
2a
a
2a
b = 3a b = 4 r 3a=4r
2014年7月30日星期三 20
金属晶体的原子堆积模型

高考化学备考章节试题详解第11章第3节晶体结构与性质

高考化学备考章节试题详解第11章第3节晶体结构与性质

第十一章第三节1.(2019·湖北八校第一次联考)KIO3是一种重要的无机化合物,可作食盐中的补碘剂。

回答下列问题:(1)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是________,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。

K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr的低,原因是___________________________________。

(2)K+与Cl-具有相同的电子构型,r(K+)小于r(Cl-),原因是_____________________ ___________________________________________________。

(3)KIO3中阴离子的空间构型是_________, 中心原子的杂化形式为________。

(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素,可能呈现金属性。

下列事实能够说明这个结论的是________(填序号)。

A.已经制得了IBr、ICl等卤素互化物和I2O5等碘的氧化物B.已经制得了I(NO3)3、I(ClO)3·H2O等含I3+离子的化合物C.碘易溶于KI等碘化物溶液,形成I错误!离子D.I4O9是一种碘酸盐(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。

与K紧邻的O个数为________,已知阿伏加德罗常数的值为N A,则KIO3的密度为______________________(列式表示)g·cm-3。

(6)若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0) ,位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为错误!,在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0),则K原子的坐标参数为________。

3晶体结构与性质知识点讲解

3晶体结构与性质知识点讲解

第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体①晶体:是内部微粒(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物质。

②非晶体:是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。

2、晶体的特征(1)晶体的基本性质晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。

①自范性:a.晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。

b.“自发”过程的实现,需要一定的条件。

晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。

②均一性:指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。

③各向异性:同一晶体构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异。

④对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。

在外形上,常有相等的对称性。

这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复,这就是对称性。

晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。

⑤最小内能:在相同的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比较,其内能最小。

⑥稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。

⑦有确定的熔点:给晶体加热,当温度升高到某温度便立即熔化。

⑧能使X射线产生衍射:当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象。

X射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个理想的光栅,它能使X射线产生衍射。

利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要试验方法。

非晶体物质没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。

(2)晶体SiO2与非晶体SiO2的区别①晶体SiO2有规则的几何外形,而非晶体SiO2无规则的几何外形。

②晶体SiO2的外形和内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO2内部质点排列无序。

③晶体SiO2具有固定的熔沸点,而非晶体SiO2无固定的熔沸点。

④晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。

选修三 第三节晶体结构与性质

选修三 第三节晶体结构与性质

晶体结构与性质学什么?1.了解分子晶体和原子晶体的概念和特征,能以典型的物质为例描述分子晶体的结构与性质的关系。

2.知道金属键的含义,能列举金属晶体的四种基本堆积模型。

3.能说明离子的形成,了解晶格能的应用。

4.知道分子晶体、原子晶体、离子晶体的结构粒子,粒子间作用力的区别。

高考在本节中的考点是:①晶体常识;②分子晶体与原子晶体;③金属晶体;④离子晶体。

注意:1.晶体与非晶体的区别,晶体中粒子的空间堆积方式,晶胞的结构特点及其应用。

2.晶胞中粒子个数及边长等的计算。

3.晶体类型与性质之间的关系。

4.晶体类型与粒子间作用力的关系。

5.四类晶体的特征及代表物质。

考点一几种典型的晶体模型(1)成正四面体结构(2)(3)不在同一平面内(4)原子数与(1)形成正四面体结构(2)“(3)个(1)8面心又各占据(2)分子有(1)Cl且紧邻的(2)(1)8的(2)个Cs简单立方典型代表数为体心立方典型代表配位数为六方最密典型代表74%面心立方典型代表74%(1)石墨晶体是特殊的晶体,是层状结构,同层内碳原子以共价键形成正六边形平面网状结构,层与层之间以分子间作用力结合。

所以石墨晶体熔、沸点很高,但硬度不大,有滑腻感,能导电。

(2)金刚石和石墨是同素异形体,碳的同素异形体还有碳原子簇,如C60、C100、C200等,这些碳原子簇是分子晶体。

例1 如图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨晶体结构中的某一种的某一部分。

(1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)________,其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。

金刚石属于________晶体。

(2)其中代表石墨的是________,其中每个正六边形占有碳原子数平均为________个。

(3)其中代表NaCl晶体的是________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有________个。

(4)代表CsCl晶体的是________,它属于________晶体,每个Cs+与________个Cl-紧邻。

选修3物质结构与性质课件第03章晶体结构与性质第3节 金属晶体

选修3物质结构与性质课件第03章晶体结构与性质第3节 金属晶体

资料 金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 [-38.87℃]
熔点最高的金属是-------- 钨 [3410℃]
密度最小的金属是-------- 锂 [0.53g/cm3]
密度最大的金属是-------- 锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是-------- 铯 [0.2]
硬度最大的金属是-------- 铬 [9.0] 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径:50100 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚: 1001m00m] 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
[2016·全国卷Ⅱ,37(3)节选]单质铜及镍都是由______键形成的晶体。
晶体熔、沸点高低的比较 [2017·全国卷Ⅰ,35(2)节选]K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同, 但 金 属 K 的 熔 点 、 沸 点 等 都 比 金 属 Cr 低 , 原 因 是 __K__的__原__子__半__径__较__大__且__价__电___子__数__较__少__,__金__属__键__较__弱__________________。
【小结】:三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 概念
作用力
原子晶体
分子晶体
相邻原子之间以共价 分子间以分子 键相结合而成具有空 间作用力相结 间网状结构的晶体 合而成的晶体
共价键
范德华力
构成微粒
熔沸点 物 理 硬度 性 质 导电性
原子 很高 很大
无(硅为半导体)
分子 很低 很小

金属晶体
通过金属键 形成的晶体
a
aa
a
a=2r
晶胞中平均分配的原子数:1 配位数:6 空间利用率:52% 空间利用率太低!

晶体结构缺陷

晶体结构缺陷

含量一般少于0.1%。
类型:置换式杂质原子和间隙式杂质原子
特征: 杂质缺陷的浓度与温度无关。
只决定于溶解度 杂质缺陷对材料性能的影响
3. 非化学计量结构缺陷
定义:指组成上偏离化学计量而形成的缺陷。 特点:其化学组成随周围气氛的性质及其分压大 小而变化,它是产生n型和p型半导体的基础, 为一种半导体材料。 如: TiO2 x
离子尺寸因素
晶体结构类型
离子的电价因素
电负性因素
(1)离子尺寸因素
பைடு நூலகம்离子尺寸越接近,固溶体越稳定
15%规则:
r1 r2 r1
< 15%, 连续型固溶体MgO-NiO 15~30%,不连续型固溶体MgO-CaO > 30%,不形成固溶体
(2)晶体的结构类型
晶体结构类型相同,易形成连续型固溶体 例如:
1、 按杂质原子在固溶体中的位置分类
(1)置换型固溶体 杂质原子进入晶体中正常格点位置所生成的 固溶体。如:MgO-CaO,MgO-CoO,
PbZrO3-PbTiO3,Al2O3-Cr2O3等
(2)间隙型固溶体 杂质原子进入溶剂晶格的间隙位置所生成 的固溶体。
2、按杂质原子在晶体中的溶解度分类

1. 写缺陷反应方程式应遵循的原则
(1)位置关系 (2)质量平衡
(3)电中性
(1)位置关系
在化合物MaXb中,无论是否存在缺陷,其
正负离子位置数(即格点数)的之比始终是一
个常数a/b,即:
M位置数 a = X位置数 b
注意:
V、M X — —算位置 M i — —不算位置
位置增值、表面位置


热缺陷
杂质缺陷 非化学计量结构缺陷 其它:电荷缺陷,辐照缺陷……

2020版高三化学 第十一章 第三节 晶体结构与性质课时训练(含解析)

2020版高三化学 第十一章 第三节 晶体结构与性质课时训练(含解析)

晶体结构与性质一、选择题1.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是()①二氧化硅和三氧化硫②氯化钠和氯化氢③二氧化碳和二氧化硫④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A.①②③B.④⑤⑥C.③④⑥D.①③⑤答案:C解析:①二氧化硅是原子晶体,含有共价键,三氧化硫属于分子晶体,含有共价键,晶体类型不同,故错误;②氯化钠属于离子晶体,含有离子键,氯化氢属于分子晶体,含有共价键,晶体类型和化学键不同,故正确;③二氧化碳属于分子晶体,含有共价键,二氧化硫属于分子晶体,含有共价键、晶体类型和化学键类型相同,故正确④晶体硅属于原子晶体,含有共价键,金刚石属于原子晶体,含有共价键,晶体类型和化学键类型相同,故正确;⑤晶体氖属于分子晶体,氖有单原子组成的分子,不含化学键,晶体氮属于分子晶体,含有共价键,化学键类型不同,故错误;⑥硫磺属于分子晶体,含有共价键,碘属于分子晶体,含有共价键,晶体类型和化学类型相同,故正确;综上所述,故选项C正确。

2.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A.3∶9∶4B.1∶4∶ 2C.2∶9∶4D.3∶8∶4答案:B解析:选B。

A粒子数为6×错误!=错误!;B粒子数为6×错误!+3×错误!=2;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比1∶4∶2。

3.下列分子晶体中,关于熔、沸点高低的叙述中,正确的是( )A.Cl2>I2B.SiCl4<CCl4C.NH3>PH3D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3答案:C解析:选C.A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高;C项属于分子结构相似的情况,但存在氢键的熔、沸点高;D项属于相对分子质量相同,但分子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高。

4.共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用力,则不含有上述两种相互作用力的晶体是()A.SiO2晶体B.CCl4晶体C.Ba(OH)2晶体D.Na2O2晶体答案:A解析:选A.A项,SiO2中只含共价键。

金属晶体与离子晶体(2)高二化学(人教版2019选择性必修2)

金属晶体与离子晶体(2)高二化学(人教版2019选择性必修2)

0 -200
SiF4
SiCl4 SiBr4 SiI4
根据所学和实验图像推测: TiF4是离子化合物,熔点较高 TiCl4 、 TiBr4、TiI4是共价化合物
知识梳理
推测是否正确?为什么由金属 元素和非金属元素组成的化合 物可能是共价化合物呢?
知识梳理
事实上,纯粹的典型晶体是不多的,大多数离子晶体中的化学键具有一定的共 价键成分。
晶体类型
石墨晶体中,既有共价键 ,又有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ金属键 和范德华力,属于 混合型晶体。
混合型晶体
物理性质 导电性
知识梳理
导热性
润滑性
典例精讲
请同学们回顾所学内容,判断下列问题的对与错
问题1 问题2
问题3
问题4 问题5 问题6 问题7
纯粹的典型晶体是没有的( ) 离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的,差值越大,离子 键成分的百分数越小( ) 在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体,而在分子晶体中共价键仅 限于晶体微观空间的一个个分子中( ) 石墨的二维结构内,每个碳原子的配位数为3( ) 石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行( ) 石墨晶体层与层之间距离较大,所以石墨的熔点不高( ) 四类晶体都有过渡型( )
800
NaI
600
400
200
0 -200
SiF4
SiCl4 SiBr4 SiI4
根据硅的卤化物(SiX4)的组成能判断其 的晶体类型吗?分子晶体?共价晶体?
分子晶体熔化时需克服分子间作用力或氢 键,熔点较低;共价晶体需克服共价键, 熔点较高;由图可知:SiX4为分子晶体。
知识梳理
过渡晶体
探究一
钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点

第三节 晶体结构与性质

第三节 晶体结构与性质

第十二章 第三节 晶体结构与性质1.了解分子晶体和原子晶体的特征,能描述金刚石、SiO2、CO2等晶体的结构与性质的关系。

2.掌握离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

3.理解金属键的含义,并能解释金属的某些性质。

4.理解四种晶体结构粒子、粒子间作用力的区别及性质差别。

晶体与非晶体2.得到晶体的途径(1) 。

(2) 。

(3) 。

3.晶胞(1)概念描述晶体结构的 。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙:相邻晶胞之间没有 。

②并置:所有晶胞 排列、 相同。

四种晶体的比较基础自查(理一理)温馨提示:(1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高,如MgO的熔点为2 852℃,石英的熔点为1 710℃。

(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为97℃,尿素的熔点为132.7℃。

联动思考(想一想)若某物质中有阳离子,一定有阴离子吗?提示:在金属晶体中,只存在金属离子和自由电子,不存在金属中性原子和阴离子。

在金属晶体中:(1)含金属阳离子的晶体中不一定含阴离子。

(2)含阳离子的晶体中不一定含有离子键。

晶体类型的判断1.依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断离子晶体的粒子是阴、阳离子,粒子间的作用是离子键;原子晶体的粒子是原子,原子间的作用是共价键;分子晶体的粒子是分子,分子间的作用为分子间作用力,即范德华力;金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子,粒子间的作用是金属键。

2.依据物质的性质分类判断金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。

金属单质与合金属于金属晶体。

3.依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高,常在几百至一千多度。

人教版高中化学选修3课件-金属晶体

人教版高中化学选修3课件-金属晶体

知识点二
金属晶体的结构
1.金属晶体的原子堆积模型
2.晶胞中原子的空间利用率的计算方法 (1)以面心立方晶胞为例,求晶胞中原子的空间利用率
图乙是面心立方晶胞的结构剖面图,晶胞的面对角线为金 属原子半径的 4 倍。设金属原子的半径为 R,则晶胞的面对角线 为 4R,晶胞立方体的体积为(2 2R)3。每个面心立方晶胞中实际 含有 4 个金属原子,4 个金属原子的体积为 4×43πR3,因此晶胞 中原子的空间利用率为42×432πRR33×100%=74%。
Hale Waihona Puke ①该晶胞“实际”拥有的铜原子是____4____个。
②该晶胞称为_____C___(填序号)。
A.立方晶胞
B.体心立方晶胞
C.面心立方晶胞 D.简单立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为 a cm, Cu 的相对原子质量为 64, 金属铜的密度为 ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为___ρ2_·5a_63__m_o_l_-_1(用
1金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但 金属键并没有被破坏。
2金属晶体中只有金属阳离子,无阴离子。 3原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如金属钨的 熔点就高于一般的原子晶体。 4分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低,如汞常温下 是液体,熔点很低。
1.晶体中有阳离子,一定有阴离子吗?反之, 晶体中有阴离子,一定有阳离子吗?
(4)颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光 由于金属原子以最紧密堆积状态排列,内部存在自由电子, 所以当光辐射到它的表面上时,自由电子可以吸收所有频率的 光,然后很快释放出各种频率的光,这就使得绝大多数金属呈 现银灰色以至银白色光泽,金属能反射照射到其表面的光而具 有光泽。而金属在粉末状态时,金属的晶面取向杂乱,晶格排 列不规则,吸收可见光后辐射不出去,所以金属粉末常呈暗灰 色或黑色。

第一章第三节实际金属的晶体结构

第一章第三节实际金属的晶体结构
面心立方易发生:正常顺序为ABC ABC ABC 异常顺序可能为ABC AB ABC ABC ┕引起能量(层错能)升高
奥氏体和α黄铜中存在大量层错,而铝中则看不到层错。
不同结构晶粒
5 相界
之间的界面
相界
晶界
金属材料内部的晶粒 (a)固溶处理的1Cr18Ni9Ti不锈钢中同一类的等轴晶粒(600×)
6 位错密度
定义:单位体积内位错线包含的总长度(或穿过单位截 面积的位错线数目)
ρ=L/V
nl n
S l S
式中 l为晶体长度,n为位错线数目,S晶体截面积。 一般退火金属晶体中为1010~1012cm-2数量级,经剧
烈冷加工的金属晶体中,为1015~1016cm-2
金属强度和位错的关系
晶须中:ρ= 10m/cm3
பைடு நூலகம்
间隙原子引起的 晶格畸变
3 置换原子
占据原来基体原子平 衡位置的异类原子
产生晶格畸变 是一种热平衡缺陷
┕ 平衡浓度为固溶度或溶解度 (比间隙原子的固溶度要大得多)
三种点缺陷均为热平衡缺 陷,均造成晶格畸变,对 金属的性能产生影响。
小原子置换引起的 晶格畸变
➢ 线缺陷
线缺陷:即位错(分为刃型位错和螺旋位错)。它是
开平衡位置后,进入晶格点的间隙位置,变成间隙原子, 而在原来的位置上形成一个空位,这种缺陷称为弗兰克 尔空位。
弗兰克尔缺陷
空位的移动: 处于不断的运动、消失和形成过程中
遇到周围空位
换位
迁移至晶体表面
消失
遇到间隙原子
消失
a
b
c
d
e
f
空位的移动
空位的浓度: 浓度随温度变化而改变 温度↑,浓度↑; 温度↓,浓度↓ 但空位的平衡浓度是很小的(如铜:一般为10-5数量级) 在空位周围的原子会偏离平衡位置出现弹性畸变区

最新人教版选修三高中化学物质结构与性质第三章第三节金属晶体第2课时课件ppt

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2019/2/18
5
金属晶体的原子堆积模型
平面上金属原子紧密排列的两种方式
2
2
3 4 5
1
4
3
1
6
配位数为4
2019/2/18
配位数为6
6
金属晶体的原子堆积模型
• 4个小球形成一个四边形空隙,一种空隙。
2019/2/18
7
金属晶体的原子堆积模型
• 3个小球形成一个三角形空隙,两种空隙。 • 一种: △ 见“ ” • 另一种: ▽ 见“ ”
空间利用率: 晶体的空间被微粒占满的体积百分数 用来表示紧密堆积程度
2019/2/18 3
金属晶体的原子堆积模型
• 金属原子尽可能地互相接近,尽量占据较小的空 间。 • ——紧密堆积
2019/2/18 4
金属晶体的原子堆积模型
活动与探究1: 平面上金属原子紧密排列的方式 • 从蓝色盒子里取出: • 4组乒乓球(3个排成一条直线的) • 将乒乓球放置在平面上,排成4排,使球面 紧密接触,有哪些排列方式?
22
金属晶体的原子堆积模型
体心立方堆积的空间占有率 =68% 体对角线长为c
面对角线长为b 棱线长为a 球半径为r c2=b2+a2 b2=a2+a2 c=4r (4r)2=3a2
2019/2/18 23
金属晶体的原子堆积模型
2019/2/18
24
金属晶体的原子堆积模型
活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式
• ①配位数: 12
同层 6,上下层各 3
1
9
7 6 1 6 2
2 8
3 4
5
3
5
4

分子晶体.ppt

分子晶体.ppt

能可表示为
U ( R)
2 N
A12
R
1 2
A6
R
6
式中
' , ' N 1
A12
j
a12 j
N1
A6
a6
j
j
a j是参考原子i与其它任一原子j的距离rij同最近邻原子间
距R的比值( a j rij R )。试计算面心立方的A6和A12。
(1)只计及最近邻原子; (2)计及最近邻和次近邻原子。
U(r)
N 2
ui
N 2
N
' u(rij )
j 1
势能曲线
U (r ) N
2
N
'
j
4
r
12
r
6
设R为最近邻两个原子间的距离,则 rij a j R
' U ( R) N 2
N j
4
ajR
12
ajR
6
U ( R)
2 N
A1
2
R
12
A6
R
6
心不再重合,导致非极性分子发生极化产生偶极矩,这种偶极 矩称为诱导偶极矩。诱图2导偶极矩与极性 分子偶极矩之间的作
-
用力是一种诱导力,称4-为范德瓦耳斯 - 德拜力。极性分子与非 极性分子之间的相互作2极用如图 所示。
性 分 子 与 非 极 性 分 子 之 间 的 相 互 作 用
极性分子与非极性分子之间的相互作用
一对分子间的互作用势能为: u(r)
A r6
B r 12

u(r )
4
12
6
r r
---著名的雷纳德-琼斯势

第三节金属晶体结构ppt课件

第三节金属晶体结构ppt课件

=4
则:
16
V球 =
πr3 3
C B
B
C CC C A
A BBB B C
立方F
8个顶角
n1
=

1 8
=1
6个面心
n2
=

1 2
=3
⑵立方面心晶胞的体积
V晶 = a3
c
C B
B
C CC C A
b a A BBB B C
立方F
每层采取最紧 密堆积
a
A
B
a
D
C
(100)晶面
∵⊿ABC是直角三角形。根据勾股定律得有:
……
第4层 A 第2层 C 第2层 B 第1层 A
A1型最紧密堆积
2.A1型堆积的晶胞类型
根据晶胞划分的规则,我们可从金属的 A1 型最紧密堆积中抽取出立方 面心晶胞。
第4层 A 第2层 C 第2层 B 第1层 A
抽取出
A1型最紧密堆积
BCCC A
B
CC
A BB B堆积 C C堆积
B 堆积和 C 堆积——(111)晶面 c
b a
3.立方面心晶胞的正八面体空隙
立方面心晶胞
立方面心晶胞内 的正八面体空隙
3个晶胞共有的正八面 体空隙
即,立方面心晶胞有两种八
面体空隙。
3个晶胞共用 顶点
⑴6各面心“点”构成的晶
晶胞1、3的 面心
胞内八面体空隙。 ⑵3个晶胞共同拥有的八面
体空隙(共用1条棱边) 。
二、A3型最紧密堆积及其晶胞
The A3 type is most close to pile up and its crystal lattice

高二化学选修晶体结构与性质全章

高二化学选修晶体结构与性质全章
(C)晶胞的示意图,数一数,它们分别平均含几个原子?
钠、锌晶胞都是:8×1/8+1=2; 碘:(8×1/8+6×1/2)×2=8; 金刚石:8×1/8+6×1/2+4=8。

典例分析 例: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

6、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶 胞)的结构.请回答: (1)该化合物的化学式为_C_a_T_i_O_3_. (2)在该化合物晶体中,与某个钛离 子距离最近且相等的其他钛离子共
有____6______个.
(3)设该化合物的相对分子质量为M, 密度为 ag / cm3 阿伏加德罗常数为
氧(O2)的晶体结构
碳60的晶胞
(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 )
冰中1个水分子周围有4个水分子
冰的结构
4、晶体结构特征
(1)密堆积 只有范德华力,无分子间氢键——分子
密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12 个紧邻的分子,如:C60、干冰 、I2、O2。 (2)非密堆积
NA,则晶体中钙离子与钛离子之间 的最短距离为_______.
7、如图是CsCl晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元) 已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为acm,氯化铯 的相对分子质量为M,NA为阿佛加德
罗常数,则CsCl晶体的密度为
(单位:克/cm3)
A、8M/a3NA C、M/a3NA

实际金属的晶体结构

实际金属的晶体结构

一、实际金属的多晶体结构
图2-11 刃型位错示意图
晶界上原子的排列是不规则的,并受到相邻晶粒位向的影响而取折衷位置。
由于多晶体中各个晶粒的内部构造是相同的,只是排列的位向不同,而各个方向上原子分布的密度大致平均,故多晶体表现出各向同
性,也叫“伪无向性”。
在实际金属中,晶体内部由于结晶条件或加工等方面的影响,使原子排列规则受到破坏,表现出原子排列的不完整性,称它为晶体缺
• 晶界的特点:晶界处能量高,易被腐蚀,熔点比晶内 低,晶界处杂质多,阻碍位错的运动,使金属不易发 生塑性变形(常温下,细晶粒金属的强度比粗晶粒金 属高)等。
第二章 金属与合金的晶体结构
• 图2-12 晶界结构示意图
第二章 金属与合金的晶体结构
• 亚晶界实际上是由一系列刃型位借所形成的小角 度晶界,如图2-13所示。由于亚晶界处原子排列 同样要产生晶格畸变,因而亚晶界对金属性能有 着与晶界相似的影响。
• 由于多晶体中各个晶粒的内部构造是相同的,只是 排列的位向不同,而各个方向上原子分布的密度大 致平均,故多晶体表现出各向同性,也叫“伪无向 性”。
多晶体中,晶粒之间存在着晶界。
第二章 金属与合金的晶体结构
一、实际金属的多晶体结构
晶界的特点:晶界处能量高,易被腐蚀,熔点比晶内低,晶界处杂质多,阻碍位错的运动,使金属不易发生塑性变形(常温下,细晶
第二章 金属与合金的晶体结构
第三节 实际金属的晶体结构
•一、实际金属的多晶体结构 •二、金属的晶体缺陷 •1.空位和间隙原子 •2.位错 •3.晶界和亚晶界
第二章 金属与合金的晶体结构
• 单晶体是指具有一致结晶位向的晶体(图2-9a), 表现出各向异性。而实际的金属都是由许多结晶位 向不同的单晶体组成的聚合体,称为多晶体,如图 2-9b所示。每一个小的单晶体叫做晶粒。晶粒与晶 粒之间的界面叫做晶界。

2021_2022学年高中化学第三章晶体结构与性质第三节金属晶体课件新人教版选修3

2021_2022学年高中化学第三章晶体结构与性质第三节金属晶体课件新人教版选修3
电性、导热性和延展性等。
答案:C
重点难点探究
重要考向探究
随堂检测
考向二 金属晶体的堆积模型及熔点的比较
【例题2】 下列说法正确的是(
)
A.金属钙的熔点低于金属钾的熔点
B.如果金属晶体失去自由电子,金属晶体将不复存在
C.金属晶体中Fe、Ag等为面心立方最密堆积
D.金属晶体中W、Ti等为体心立方堆积
解析:Ca原子的半径小于K原子,且Ca的价电子数大于K原子,所
积,Mg、Zn、Ti等属于六方最密堆积。
重点难点探究
重要考向探究
随堂检测
成功体验2下列有关金属的说法正确的是(
)
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.钠型和铜型的原子堆积方式空间利用率最高
C.金属晶体中大量自由电子的高速运动使金属具有良好的导热

D.金属具有光泽,是因为金属阳离子堆积精密对光的反射
自主检测
3.用电子气理论解释为什么金属具有优良的延展性、导电性和
导热性?
提示:(1)当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相
对滑动,但排列方式不变,金属离子与自由电子形成的金属键没有
被破坏,所以金属具有良好的延展性。(2)在外加电场的作用下,金
属晶体中的自由电子做定向移动形成”?
提示:“电子气理论”的内容为金属原子脱落下来的价电子形成遍
布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而把所有的金属原子
维系在一起。
2.金属原子是通过何种键型形成的晶体?有哪些优良性质?
提示:金属原子通过金属键形成的晶体叫金属晶体。其具有优良
的导电性、导热性和延展性。
阅读思考
重点难点探究
重要考向探究
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原子坐标 平均每个晶胞中的原子个数
0, 0, 0
8×1/8=1
1/2, 1/2, 1/2 1/2, 0, 1/2 1/2, 0, 0
1 2×1/2=1 4×1/4=1
3-2-4 素晶胞与复晶胞 -体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞
晶胞是描述晶体结构的基本单元,分为素晶胞和复晶胞。 素晶胞(P):是晶体微观空间中的最小基本单元,不能再小。 素晶胞中的原子集合相当于晶体微观空间原子作周期性平移的 最小集合,叫做结构基元。 复晶胞:素晶胞的多倍体。分为:
Li + < Na + < K + < Rb + < Cs + 同周期的主族元素,从左至右离子电荷数升高,最高价离子 半径减小。Na + > Mg 2 + > Al 3 +。过渡元素规律不明显。
3-5-2 离 子 键
1. 定义:阴阳离子之间用库仑力相互作用形成的化学键。
2. 形成过程:
Na (3s1) - e
4.了解常见的分子晶体、原子晶体。
3-1 晶 体
3-1-1 晶体的宏观特征
远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、 祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观,棱角分明的形状和艳丽的 色彩,震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上,成 为权力与财富的象征。
而现代人类合成出来晶体,如超导晶体YBaCuO、光学晶 体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品,则推动 着人类的现代化进程。
(6) 带隙的大小对固体物质的性质至关重要。
金属晶体的特点: 1. 导电性好 2. 导热性好 3. 具有金属光泽 4. 延展性好 以上四个特点均可由电子气理论和能带理论解释。 5. 熔点和硬度 一般说金属单电子多时,金属键强,
熔点高,硬度大。如W,m.p. 达3500 K;K 和 Na 单电子 少,金属键弱,熔点低,硬度小。
Na + 2s2 2p6,Cl- 3s2 3p6 , 只转移少数的电子就达到稀有气体稳定结构。 ★ 形成离子键时释放能量多 Na( s ) + 1/2Cl2( g ) = NaCl( s ) H = -410.9 kJ·mol-1
4. 离子键的特征是:A. 作用力的实质是静电引力 B. 既无方向性又没有饱和性
+
位错 金属离子
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
金属原子
3. 能带理论
理论要点: (1)原子单独存在时的能级(1s、2s、2p…)在n个原子构成的 一块金属中形成相应的能带 (1s、2s、2p…);一个能带就是一 组能量十分接近的分子轨道,其总数等于构成能带的相应原子 轨道的总和。
660 ℃ 1800 ℃
2. 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 的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。
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
自由电子
5. 离子性百分数 理想的离子键是阴阳离子的电子完全归己所有,完全不
共用。非极性共价键中的共用电子对是不偏不倚的被两个原 子共用。若两原子电负性不同,共用电子对偏向电负性大的 一方,形成极性共价键。
第二种情况:金属的满带与空带或满带与导带之间没 有带隙,是重叠的,电子受激从满带进入重叠着的空带或 者导带,引起导电。
(5)能带理论是一种既能解释导体,又能解释半导体和 绝缘体性质的理论,还能定量的计算引入杂质引起的固 体能带结构的变化而导致固体性质的变化。
(a)(b)导体;(c)本征半导体;(d)绝缘体;(e)(f)掺杂半导体
整个晶体是由完全等同的晶胞无隙并置的堆积而成的。
晶胞是晶体中具有代表性的基本重复单位。
晶胞包括二个要素:一是晶胞的大小、型式,另一是晶 胞的内容。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的 夹角α、β、γ所确定。晶胞的内容由组成晶胞的原子或分子及 它们在晶胞中的位置所决定。
晶胞具有平移性。
Unit cell
3-1-2 晶体的微观特征-平移对称性
在晶体的微观空间中,原子呈现周期性的整齐排列。对于 理想的完美晶体,这种周期性是单调的,不变的。这是晶体的 普遍特征,叫做平移对称性。
宏观晶体的规则外形正是晶体的微观特征的体现。
3-2 晶 胞 (Unit cell)
3-2-1 晶胞基本特征
晶体的解理性:用锤子轻击具有整齐外形的晶体(如方 解石),会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行 的,这种现象叫晶体的解理性。
NaCl
Unit cell
CsCl
可以选为晶胞的多面体很多,三维的“习用晶胞”是平行 六面体,叫做布拉维晶胞。
3-2-2 布拉维系
布拉维晶胞的边长与夹角叫晶胞参数。共有7种不同几何 特征的三维晶胞,称为布拉维系(Bravais system)。
立方 cubic (c) a=b=c,α=β=γ=90° 四方 tetragonal (t) a=b≠c, α =β=γ=90° 六方 hexagonal (h) a=b≠c, α=β=90°, γ=120° 正交 orthorhomic (o) a≠b≠c, α=β=γ=90°
体心晶胞(2倍体),符号I; 面心晶胞(4倍体),符号F; 底心晶胞(2倍体),符号A(B﹑C)
体心晶胞的特征是晶胞内任一原子作体心平移[原子坐标 +(1/2, 1/2, 1/2)]必得到与它完全相同的原子。
面心晶胞的特征:可作面心平移,即所有原子均可作在其 原子坐标上+1/2, 1/2, 0; 0, 1/2, 1/2; 1/2, 0, 1/2的平移而得到周围 环境完全相同的原子。
A
12
B
6
3
A
54
B
A 空间占有率=74.05%
4. 立方面心最密堆积
第一、二层中堆积方式和六方最密堆积相同,第三层是将 球对准第一层的 2,4,6 位,不同于 AB 两层的位置,这是 C 层。第四层再排 A,于是形成 ABC ABC 三层一个周期。
B
12 A
6
3
54
C
B
空间占有率=74.05%
A
3n 个 2p n 个 2s
n 个 1s Li
3n 个 2p n 个 2s
Be
(4)能带理论对金属导电的解释:
第一种情况:金属具有部分充满电子的能带,即导带, 在外电场作用下,导带中的电子受激,能量升高,进入同 一能带的空轨道,沿电场的正极方向移动,同时,导带中 原先充满电子的分子轨道因失去电子形成带正电的空穴, 沿电场的负极移动,引起导电。
1. 原子化热与金属键
金属键的强度可以用原子化热等来衡量。 金属 原子化热是指 1 mol 金属变成相互远离的气态原子 吸收的热量。金属原子化热数值小时,其熔点低, 质地软;反之则熔点高,硬度大。
例如 原子化热
m.p. b.p.
Na 108.4 kJ∙mol-1
97.5 ℃ 880 ℃
Al 326.4 kJ∙mol-1
(2) 按能带填充电子的情况不同,可把能带分为满带 (价带),空带和导带三类。
以 Li 为例, 1s2 2s1 2p0, 1s 轨道充满电子,故组成 的能带充满电子,称为满带。2s 轨道电子半充满,组成 的能带电子也半满,称为导带。2p 能带中无电子,称为 空带。
(3)能带与能带之间存在能量的间隙,简称带隙,又 叫“禁带宽度”。可分为三类:带隙很大,带隙不大,没有 带隙(相邻两能带在能量上重叠)。
3. 离子半径
离子半径是根据晶体中正负离子平衡核间距估算出来的。 有多种表述,本书采用泡林(离子)半径。
具有同一电子结构的正负离子中,负离子半径一般比正离子 半径大。F - > Na + 同一元素不同价态的离子,电荷高的半径小。Fe2+ > Fe3+ 同一主族,从上到下,电荷数相同的离子半径依次增大。
3-5 离 子 晶 体
典型的离子晶体是指由带电的原子-阴离子和阳离子通 过离子键相互作用形成的晶体。如KCl晶体中存在K+和Cl-, K+和Cl-之间的相互作用力是离子键。
广义地说,所有存在大量阴阳离子的晶体都是离子晶体。 如在KNO3晶体中,K+和NO3-之间的化学键是离子键,但在 NO3-内的化学键是共价键。 NO3-叫做多原子离子或复杂离子。
3. 六方最密堆积
在第一层中,最紧密的堆积方式,是一个球与周围 6 个球 相切,在中心的周围形成 6 个凹位。
第二层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 )
12
6
3
54
12
6
3
54
第三层是将球对准第一层的球,于是每两层形成一个周期, 即 AB AB 堆积方式,形成六方紧密堆积。
3-4-2 金属晶体的堆积模型
把金属晶体看成是由直径相等的圆球状金属原子在三维空 间堆积构成的模型叫做金属晶体的堆积模型 。
六方紧密堆积
面心立方紧密堆积 体心立方堆积
1. 体心立方堆积
金属原子分别占据立方晶胞的顶点位置和体心位 置,空间占有率=68.02% 。
2. 简单立方堆积
金属原子只占据立方晶胞的顶点位置,空间占有 率=52.36% ,是很不稳定的堆积方式。
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