Transcript 晶体常识

明
矾
观察图片,下列固体在外形上有什
么区别?
玛瑙
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
离子晶体
为什么晶体呈现规
原子晶体
则的几何外形，而非晶
晶体
分子晶体
体没有规则的几何外形
呢？你认为可能和什么
金属晶体
因素有关？
Cu晶
体结
构示
意图
NaCl晶
体结构
示意图
观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间
的排列有何不同?
一定记住
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
（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？
知道
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
许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光
学显微镜下可观察到规则的晶体外形
学与问
1、某同学在网站上找到一张
玻璃的结构示意图，如右图，
这张图说明玻璃是不是晶体？
为什么？
非晶体
玻璃的结构示意图
2、根据晶体的物理性质的各向异性的特点，
人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列
举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？
观察对称性、刻划玻璃、加热、X—射线衍射
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。
小结：晶体和非晶体的差异
固体
外观
微观结构
晶体
具有规
则的几
何外形
粒子在三
维空间周
期性有序
排列
非晶 不具有规
粒子排列
体 则的几何
相对无序
外形
自范性
有
没有
各向
异性
各向
异性
熔点
固定
各向 不固
同性 定
本质 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
区别
二﹑晶胞
1. 晶胞：描述晶体结构的基本单元
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
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。
知道
整个晶体就是由晶胞周期
性的在三维空间并置
堆砌而成的。
铜晶体
铜晶胞
晶体结构
晶胞示意图
CO2晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
思考与交流:
1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶
体的晶胞的空间构形呈什么形状？
2.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞
之间是否存在空隙？
无隙并置
平行六
面体
记住
2、特点：晶胞都是
平行六面体.晶胞在
晶体中“无隙并置”.
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
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推
知：甲晶体中A与B的离子个数比
为 1：1 ；乙晶体的化学式为 C2D ；丙
EF
晶体的化学式为______；丁晶体的化学
XY3Z
式为______。
2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、
金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含
有几个原子?
Zn
Na
I2
金刚石
3、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察
钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、
钛、氧的微粒个数比为多少？
4、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。
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中
Na+和Cl¯的个数比是多少？
6、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，
其中有多少个原子？
1
(8× 8
+6×
1
)×3
2
=12
7、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
。
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
小结：晶体和非晶体的差异
固体
外观
微观结构
晶体
具有规则
的几何外
形
粒子在三维
空间周期性
有序排列
不具有规
则的几何
外形
粒子排列相 没有
对无序
非晶
体
本质
区别
鉴别
自范性 各向异性
有
熔点
各向
异性
固定
各向
同性
不固
定
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
最科学的方法是用X—射线衍射实验
二﹑晶胞
1、概念：描述晶体结构的基本单元
2、晶胞中原子个数的计算——分摊法
顶点： 1/8
棱边：1/4
立方晶胞
面心：1/2
体心： 1
聚焦4 关于晶体的计算
【例4】 某离子晶体晶胞的结构如图所示,X位于立方体顶
点,Y位于立方体中心｡试分析:
(1)晶体中每个Y同时吸引着________________个X,每个X
4
同时吸引着______________个Y,该晶体的化学式为
8
XY2
________________｡
(2)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有
12
__________个｡
(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是
109°28′
__________｡
(4)设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1,晶体密度为ρ g·cm-3,
阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X中心
2 ·3
M
2N A 
距离为__________cm｡
解析:(1)同时吸引的原子个数即指在某原子周围距离最近且
相等的其他种类的原子个数,观察上图可知,Y位于立方体的体
心,X位于立方体的顶点,每个Y同时吸引着4个X,而每个X同时
被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X同
时吸引着8个Y,晶体的化学式应为阴､阳离子的个数比,X､Y的
个数比为4∶8,所以化学式为XY2｡
(2)晶体中每个X和与它最接近的X之间的距离应为右图所示
立方体的面对角线,在此X的上层､下层和同一层,每层均有4个
X,共有12个｡
(3)若将4个X连接,构成1个正四面体,Y位于正四面体的中心,
可联系CH4的键角,知∠XYX=109°28′｡
聚焦3 典型晶体结构的考查
【例3】 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､石墨结构中的某一种的某一部分｡
D
(1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)______________,
4
其中每个碳原子与______________个碳原子最接近且距离
原子
相等｡金刚石属于__________晶体｡
E
(2)其中代表石墨的是___________,其中每个正六边形占有
2
的碳原子数平均为__________个｡
+周围与它最接近
(3)其中代表NaCl的是__________,每个Na
A
12
且距离相等的Na+有__________个｡
C
离子
(4)代表CsCl的是_________,它属于______________晶体,
8
-紧邻｡
每个Cs+与___________个Cl
B
分子
(5)代表干冰的是_________,它属于______晶体,每个CO
2分
12
子与_________个CO
分子紧邻｡
2
(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为
石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰
__________｡
解析:根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质
｡NaCl晶体是简单立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又
与6个Na+紧邻,但观察与Na+距离最近且等距离的Na+数目时
要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+｡CsCl晶体由Cs+､Cl-构
成立方结构,但Cs+组成立方体的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方
体中心又镶入1个Cs+,可称为“体心立方”结构｡
Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-｡干冰也是立方体结构,但在立
方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子｡每个CO2分子紧
邻12个CO2分子｡金刚石的基本单元是正四面体形｡每个碳原
子紧邻4个其他碳原子｡石墨的片层由正六边形结构组成,每个
碳原子紧邻另外3个碳原子,每个碳原子为三个六边形共用,即
每个六边形占有1个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六边形
占有的碳原子数是6×
1
=2个｡
3
晶体熔点通常由粒子间作用力而定｡原子晶体中原子间共价
键牢固,熔点很高｡分子晶体的分子间作用力较弱,熔沸点较低
｡
2015年4月29日星期三