高中化学晶体结构与性质晶体的常识

第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识知识归纳

一、晶体与非晶体

1．晶体与非晶体的本质差异：

2．获得晶体的三条途径

（1）______物质凝固；

（2）______物质冷却不经液态直接凝固（______）；

（3）______从溶液中析出。

3．晶体的特点

（1）自范性

①定义：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现规则的______，这称为晶体的______。非晶体物质没有这个特性。

②形成条件：晶体______适当。

③本质原因：晶体中粒子在______里呈现______的______排列。

（2）晶体在不同的方向上表现出不同的物理特质即______。

（3）晶体的______较固定。

（4）区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行______实验。

二、晶胞

1．概念

晶胞是晶体中最小的______。

2．结构

晶胞一般都是______，晶体是由无数晶胞“______”而成。

（1）无隙：相邻晶胞之间无任何______。

（2）并置：所有晶胞都是______排列的，取向______。

（3）所有晶胞的______及内部的原子______及几何排列是完全相同的。

【答案】一、1．有周期性没有相对无序

2．（1）熔融态（2）气态凝华（3）溶质

3．（1）多面体外形性质自范性生长的速率三维空间周期性有序

（2）各向异性（3）熔点（4）X－射线衍射

二、1．结构重复单元

2．平行六面体无隙并置（1）间隙（2）平行相同（3）形状种类

知识重点

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（如下图所示的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ρa 3

g(a 3

为晶胞的体积)，则1 mol 晶胞的质量为ρa 3

N A g ，因此有xM ＝ρa 3

N A 。

已知氟化钙晶体的晶胞如图所示。则1个晶胞中含有___个Ca 2+、___个F −。若晶体的密度为a g·cm −3，则晶胞的体积是_______(只要求列出计算式)。

【解析】计算1个晶胞的质量，依据晶体的密度与晶胞的密度相同，可由ρ=m

V

来计算晶胞的体积。 1个CaF 2晶胞中有8个Ca 2+

在顶角、6个Ca 2+

在面心，Ca 2+

数目为8×18

+6×

12=4；8个F −均在晶胞内部，F −

个数为8，即1个晶胞中含有4个Ca 2+、8个F −。1个晶胞的质量为123

478g mol 6.0210

-⨯⋅⨯，晶胞的密度为a g·cm −3

，所以晶胞的体积V=m ρ =23

4786.0210

a ⨯⨯⨯ cm 3

。 【答案】4 8 23

4786.0210

a ⨯⨯⨯ cm 3

【易错诊断】不会计算晶胞的组成，直接把化学式“CaF 2”当成一个晶体。其次，不能正确建立a 、ρ、M 与

m 之间的关系，导致计算结果错误。

好题

1．下列叙述正确的是

A ．具有规则几何外形的固体一定是晶体

B ．晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形

C ．具有各向异性的固体一定是晶体

D．晶体、非晶体都具有固定的熔点

2．下列有关晶胞的说法正确的是

A．由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式

B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用

C．若晶胞为六棱柱，顶点上的粒子为6个晶胞共用

D．晶胞中不可能存在多个粒子

3．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是

A．晶体和非晶体在熔化过程中温度都不变

B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

C．晶体熔化时不吸热，非晶体熔化时吸热

D．天上飘落的雪花，是非晶体

4．下列关于晶体的说法正确的是

A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体

B．假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品

C．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点

D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同

5．下列关于液晶的说法正确的是

A．液晶是液体和晶体的混合物

B．液晶是一种晶体

C．液晶分子在特定条件下排列比较整齐，但不稳定

D．所有物质在一定条件下都能成为液晶

6．下列关于纳米材料的叙述中，正确的是

A．包括纳米颗粒和颗粒间界面两部分

B．纳米材料属于晶体

C．纳米材料属于非晶体

D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质

7．从我们熟悉的食盐、金属、冰到贵重的钻石等都是晶体，而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是