,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),一、晶體的特征本質(zhì):晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)在三維空間內(nèi)的有序排列1.自范性：晶體在適當(dāng)條件下自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)2.均一性：化學(xué)組成、密度各部分相同3.各向異性：強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)4.重復(fù)性：5.最小內(nèi)能：形成晶體時(shí)內(nèi)能最小(小于液、氣)6.穩(wěn)定性：內(nèi)能最小，穩(wěn)定7.有熔點(diǎn)：8.能使X射線產(chǎn)生衍射的實(shí)驗(yàn),晶體的形成的三條途徑：1.熔融態(tài)物質(zhì)凝固；2.氣態(tài)物質(zhì)凝華；3.溶質(zhì)從溶液中析出,均攤法解析晶體的計(jì)算：,頂點(diǎn):由8個(gè)晶胞共同擁有，各晶胞各分享其1/8,棱上:由4個(gè)晶胞共同擁有，各晶胞各分享其1/4,面心:由2個(gè)晶胞共同擁有，各晶胞各分享其1/2,體內(nèi):由1個(gè)晶胞擁有，該晶胞獨(dú)自擁有該粒子,長正方體,正六邊形頂點(diǎn):石墨中的每個(gè)C被3個(gè)共用，各環(huán)分享1/3,不規(guī)則,正六棱柱頂點(diǎn):晶體中原子被6個(gè)共用，各環(huán)分享1/6,正六棱柱縱棱:晶體中原子被3個(gè)共用，各環(huán)分享1/3,正三角形頂點(diǎn):每個(gè)原子被12個(gè)共用，各環(huán)分享1/12,不規(guī)則,正三角形縱棱:晶體中原子被6個(gè)共用，各環(huán)分享1/6,ABC,練習(xí)：某晶體的一部分如上圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子之比是。,1：4：2,二、分子晶體和原子晶體,概念：分子間以分子間作用力（范德華力,氫鍵）相結(jié)合的晶體要點(diǎn)：構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，分子內(nèi)的原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，相鄰分子間的相互作用是范德華力特點(diǎn)：低熔沸點(diǎn)、硬度小、易升華、不導(dǎo)電,1.分子晶體,(1)所有非金屬氫化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)部分非金屬單質(zhì)：X2,O2,H2,S8,P4,C60(除B、Si、等的單質(zhì))(3)部分非金屬氧化物:CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10(除SiO2等）(4)幾乎所有的酸：H2SO4,HNO3,H3PO4(5)絕大多數(shù)有機(jī)物晶體：乙醇，冰醋酸，蔗糖,那些晶體屬于分子晶體呢？,(1)只有范德華力，無分子間氫鍵分子密堆積,分子晶體結(jié)構(gòu)有何特征？,如果分子間作用力只是范德華力，若以一個(gè)分子為中心，其周圍通?？梢杂?2個(gè)緊鄰的分子。分子晶體的這一特征稱為分子密堆積。,每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子,為什么冰的密度小于水？,在冰的晶體中，水分子之間的主要作用力是氫鍵（范德華力為次）。這會(huì)對(duì)冰晶體的結(jié)構(gòu)造成什么樣的影響呢？,氫鍵具有方向性,分子非密堆積,每個(gè)水分子的周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。這一排列使冰晶體中的水分子的利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。,為什么冰的密度小于干冰？,干冰晶體內(nèi)只存在范德華力，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰分子。形成分子密堆積。在冰晶體中分子間作用力主要是氫鍵，一個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，形成分子非密堆積。所以干冰的密度大于冰的密度。,為什么水在40C時(shí)的密度最大？,當(dāng)冰剛剛?cè)诨梢簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子的空隙減小，密度增大。超過40C時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度逐漸減小，所以40C時(shí)水的密度最大。,2.分子間作用力包括范德華力和氫鍵作用范圍小，只有分子與分子充分接近時(shí)，才有明顯的作用，氣態(tài)分子一般不再考慮分子間作用力的存在分子間作用力很弱，能量很小，易被破壞，克服它需能量少，這就是干冰易氣化、碘易升華的原因分子間作用力能使分子間的排列有序化，不能改變分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因此只影響物質(zhì)的物理性質(zhì),1.共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是A.干冰B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.碘2.在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí)，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依減弱B.N2比白磷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高D.H2S的熔沸點(diǎn)小于H2O的熔、沸點(diǎn),課堂練習(xí),B,CD,3.下列物質(zhì)在變化過程中，只需克服分子間作用力的是()A.食鹽溶解B.鐵的熔化C.干冰升華D.氯化銨受熱分解4.當(dāng)SO3晶體熔化或氣化時(shí)，下述各項(xiàng)中發(fā)生變化的是()A.分子內(nèi)化學(xué)鍵B.分子間距離C.分子構(gòu)型D.分子間作用力5.支持固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)是A.氮原子不能形成陽離子B.銨離子不能單獨(dú)存在C.常溫下，氨是氣態(tài)物質(zhì)D.氨極易溶于水,C,BD,C,6.下列有關(guān)共價(jià)化合物的說法：具有較低的熔、沸點(diǎn)不是電解質(zhì)固態(tài)時(shí)是分子晶體都是由分子構(gòu)成液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，其中一定正確的是()A.B.C.D.7.下列分子晶體：HClHBrHICON2H2熔沸點(diǎn)由高到低的順序是()A.B.C.D.,D,C,.概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體構(gòu)成原子晶體的粒子是原子，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合。,2原子晶體（共價(jià)晶體）,金剛石,10928,共價(jià)鍵,在金剛石晶體里，每個(gè)碳原子都被相鄰的4個(gè)碳原子所包圍，以共價(jià)鍵跟這4個(gè)碳原子結(jié)合，形成正四面體。最小的碳環(huán)上有6個(gè)碳原子。,金剛石里的C-C鍵的鍵長很短（154pm），鍵能很大（347.7KJ/mol）,所以金剛石在所有晶體中硬度最大，而且熔點(diǎn)也很高（35500C）。,練習(xí)1：金剛石晶體是一種立體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，試分析；（1）晶體中最小碳環(huán)由個(gè)C原子組成？（2）晶體中每個(gè)C原子參與了條CC鍵的形成？（3）原子個(gè)數(shù)與CC鍵數(shù)之比為？,6,4,1：2,常見的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：金剛石（C）、晶體硅(Si)、晶體硼（B）、晶體鍺(Ge)等某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體某些氧化物：二氧化硅（SiO）晶體、Al2O3,練習(xí)2：有下列八種物質(zhì)：水晶、冰醋酸、白磷、氬晶體、碳化硅、干冰、金剛石和過氧化氫晶體。填空：屬于原子晶體的化合物是：；直接由原子構(gòu)成的晶體是：；含有極性鍵和非極性鍵的分子晶體是是：；屬于分子晶體的單質(zhì)是：；受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是：；受熱熔化需破壞化學(xué)鍵的是：。,水晶碳化硅,水晶碳化硅、金剛石,冰醋酸過氧化氫晶體,氬晶體、白磷,冰醋酸、氬晶體白磷干冰過氧化氫晶體,水晶碳化硅金剛石,練習(xí)3：下列物質(zhì)不存在氫鍵的是A.冰醋酸中醋酸分子之間B.液態(tài)HF中的HF分子之間C.一水合氨分子中的氨分子與水分子之間D.可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子與水分子之間,練習(xí)4：有關(guān)晶體的下列說法正確的是A.晶體中分子間作用越大，分子越穩(wěn)定B.原子晶體中原子間鍵長越短，晶體越穩(wěn)定C.原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高D.分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子的熔沸點(diǎn)越高E.微粒間通過共價(jià)鍵形成的晶體，具有高的熔沸點(diǎn)F.冰融化時(shí)水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂G.分子晶體內(nèi)一定存在共價(jià)鍵,D,BCE,5.下列有關(guān)晶體的敘述，屬于原子晶體的是：A.由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低；B.固體熔融后容易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000左右；C.由共價(jià)鍵結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；D.熔沸點(diǎn)高，硬度大。6.某單質(zhì)組成的晶體一定不是：A.離子晶體；B.分子晶體；C.原子晶體；D.金屬晶體,C,A,三、金屬晶體一、金屬鍵：1.金屬鍵：在金屬單質(zhì)晶體中,使金屬原子相互結(jié)合的強(qiáng)烈作用（金屬離子與自由電子間的強(qiáng)烈的相互作用）叫金屬鍵2.金屬晶體:金屬陽離子和自由電子之間通過金屬鍵結(jié)合而形成的晶體構(gòu)成微粒：金屬陽離子與自由電子；微粒間的作用：金屬鍵物性特點(diǎn)：大部分金屬熔點(diǎn)較高、質(zhì)硬（少數(shù)質(zhì)軟），難溶于水（K、Na、Ca等與水反應(yīng)），能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性等,3.金屬晶體Po周圍相切的Po為6,4.金屬晶體堿金屬或Fe周圍相切的原子為8,5.金屬晶體Mg、Zn、Ti周圍相切的原子為12,6.金屬晶體Cu、Ag、Au周圍相切的原子為12,NaCl晶胞,CsCl晶胞,離子晶體中存在的微粒是：,陰、陽離子,微粒間的作用力是：,離子鍵(離子內(nèi)可能存在共價(jià)鍵),哪些是離子晶體：,大多數(shù)鹽、堿、金屬氧化物,強(qiáng)調(diào)：離子晶體一定是化合物離子鍵無飽和性、無方向性,四、離子晶體,兩種晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)是否相等？,6,8,8,6,離子晶體的性質(zhì),在離子晶體中，離子間存在較強(qiáng)的離子鍵，使離子晶體的硬度較大，難于壓縮，具有較高的熔沸點(diǎn)。,一般來說：熔沸點(diǎn)的順序是原子晶體離子晶體分子晶體,離子晶體的熔點(diǎn)高低取決于離子鍵的強(qiáng)弱,離子鍵的強(qiáng)弱取決于離子半徑和所帶電荷,NaCl晶體是個(gè)大分子，晶體中無單獨(dú)的NaCl分子存在。NaCl是化學(xué)式，因而58.5可以認(rèn)為是式量，不是分子量。,離子晶體中沒有分子式，只有化學(xué)式?；瘜W(xué)式是微粒的配位數(shù)之比。,分子,原子,金屬離子和自由電子,陰、陽離子,范德華力,共價(jià)鍵,金屬鍵,離子鍵,可能的化學(xué)鍵,共價(jià)鍵,共價(jià)鍵,低,很高,變化大,高,小,很大,變化大,較大,差,差,良好,差,不導(dǎo)電,不導(dǎo)電,良好的導(dǎo)電性,不導(dǎo)電,NaCl、CsCl、CaF2,干冰、冰、Ne、HCl等,金剛石、水晶等,釙、鉀、鎂、銅,四種晶體比較,最近原子個(gè)數(shù)求算或空間構(gòu)型判斷：,1.求離Na+最近的Cl個(gè)數(shù)求離Cl最近的Na個(gè)數(shù),方法三:配位數(shù)為6，配位原子空間構(gòu)型為正八面體,方法一：找點(diǎn)法(x、y、z),方法二：排除重復(fù)計(jì)算法,2.求離Cs+最近的Cl個(gè)數(shù)求離Cl最近的Cs個(gè)數(shù),方法：配位數(shù)為8，配位原子空間構(gòu)型為正方體,3.求離Ca2最近的F個(gè)數(shù)求離F最近的Ca2+個(gè)數(shù),方法:Ca2+的配位數(shù)為8，配位原子構(gòu)型為正方體F的配位數(shù)為4，配位原子構(gòu)型為正四面體,F,Ca2,4.求離Na+最近的Na個(gè)數(shù)求離Cl最近的Cl個(gè)數(shù),方法一：找點(diǎn)法(x、y、z),方法二：排除重復(fù)計(jì)算法,5.求離CO2最近的CO2個(gè)數(shù),方法一：找點(diǎn)法(x、y、z),方法二：排除重復(fù)計(jì)算法,6.冰中，求離H2O最近的H2O個(gè)數(shù),氫鍵具有方向性,冰的結(jié)構(gòu),1下列化學(xué)式能真實(shí)表示物質(zhì)分子組成的是（）ANaOHBSiO2CCsClDSO32下列的晶體中，化學(xué)鍵種類相同，晶體類型也相同的是（）ASO2與SiO2BCO2與H2OCNaCl與HClDCCl4與KCl,D,B,課堂檢測,3下面有關(guān)離子晶體的敘述中，不正確的是（）A1mol氯化鈉中有NA個(gè)NaCl分子B氯化鈉晶體中，每個(gè)Na+周圍距離相等的Na+共有6個(gè)C氯化銫晶體中，每個(gè)CS+周圍緊鄰8個(gè)Cl-D平均每個(gè)NaCl晶胞中有4個(gè)Na+、4個(gè)Cl-,AB,520世紀(jì)80年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證明碳還以新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子。(如圖1-5)：下列說法錯(cuò)誤的是A金剛石和石墨的熔點(diǎn)肯定要比C60高B據(jù)估計(jì)C60熔點(diǎn)比金剛石和石墨要高C無論是球碳分子，還是管狀碳分子、洋蔥狀碳分子，都應(yīng)看作是碳的同素異形體D球碳分子是碳的同素異形體，而管狀碳分子、洋蔥狀碳分子則不一定,BD,6下列數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)據(jù)此做出的下列判斷中錯(cuò)誤的是A鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體B表中只有BCl3和干冰是分子晶體C同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體,B,7.某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，x位于立方體的頂點(diǎn)，Y位于立方體中心。試分析：(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著_個(gè)X，每個(gè)x同時(shí)吸引著_個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為_。(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等的X共有_個(gè)。(3)晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾XYX的度數(shù)為_。(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1，晶體密度為cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA則晶體中兩個(gè)距離最近的X中心間的距離為_。,4,8,XY2,12,10928,8.二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體模型如右圖所示。認(rèn)真觀察晶體模型并回答下列問題：(1)二氧化硅晶體中最小的環(huán)為元環(huán)。(2)每個(gè)硅原子為個(gè)最小環(huán)共有。(3)每個(gè)最小環(huán)平均擁有_個(gè)氧原子。,12,12,1,密度、摩爾質(zhì)量、晶胞邊長三者的關(guān)系,五.晶胞邊長的求法：,NaCl晶胞,1.求晶胞的邊長2.求Na最近的Cl的距離3.求相鄰兩個(gè)最近的Na間或相鄰兩個(gè)最近的Cl間的距離,四、密度的計(jì)算、空間利用率(金屬晶體)：,利用率密度,四、密度的計(jì)算、空間利用率(金屬晶體)：,利用率密度,晶體Po,利用率密度,堿金屬或Fe,利用率密度,CuAgAu,NaCl晶胞,NaCl晶胞,CsCl晶胞,CaF2晶胞,石墨,練習(xí).1986年，瑞士兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種性能良好的金屬氧化物超導(dǎo)體，使超導(dǎo)工作取得突破性進(jìn)展，為此兩位科學(xué)家獲得了1987年的Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。(1)根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu)，推算晶體中Y，Cu，Ba和O原子個(gè)數(shù)比，確定其化學(xué)式(2)根據(jù)(1)所推出的化合物的組成，計(jì)算其中Cu原子的平均化合價(jià)(該化合物中各元素的化合價(jià)為Y+3，Ba+2，Cu+2和Cu+3)試計(jì)算化合物中這兩種價(jià)態(tài)Cu原子個(gè)數(shù)比,(1)YBa2Cu3O7(2)Cu2+:Cu3+=2:1,Cu,練習(xí)：食鹽晶體是由鈉離子和氯離子組成，這兩種離子在空間按3個(gè)垂直方向都是等距離地交錯(cuò)排列。已知食鹽的摩爾質(zhì)量是58.5g/mol，密度是2.2g/cm3則食鹽中相鄰的鈉離子核間距離的數(shù)值_,4.0108cm,A3.010-8cmB3.510-8cmC4.010-8cmD5.010-8cm,練習(xí)3：如圖2，最近Cs+和Cl-間的距離是3.5510-8cm，算出CsCl晶體的密度。,(3.99gcm-3),練習(xí)：晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體，其中含有20個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角各有一個(gè)硼原子，如圖2-10所示，回答：（1）鍵角；（2）晶體硼中的硼原子數(shù)個(gè)；BB鍵條。,600,12,30,多面體中：面數(shù)+頂點(diǎn)數(shù)-棱數(shù)2,歐拉公式：,常見的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：金剛石、晶體硅、晶體硼、晶體鍺等某些非金屬化合物：碳化硅、氮化硼某些氧化物：二氧化硅、Al2O3,晶體的判斷方法方法一:從晶體的硬度、熔沸點(diǎn)等物理性質(zhì)進(jìn)行判斷方法二:從晶體的構(gòu)成微粒及微粒間作用力進(jìn)行判斷方法三:從物質(zhì)的類別，如：金屬對(duì)應(yīng)的晶體是金屬晶體，離子化合物對(duì)應(yīng)的晶體是離子晶體，記住常見的原子晶體，其余的就是分子晶體。,晶體類別的判斷：,(1)所有非金屬氫化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)部分非金屬單質(zhì)：X2,O2,H2,S8,P4,C60(除B、Si、Ge等的單質(zhì))(3)部分非金屬氧化物:CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10(除SiO2、Al2O3等的單質(zhì))(4)幾乎所有的酸：H2SO4,HNO3,H3PO4(5)絕大多數(shù)有機(jī)物晶體：乙醇，冰醋酸，蔗糖,分子晶體的常見類型,晶體類別的判斷：,晶體與單質(zhì)、化合物的交叉關(guān)系：金屬單質(zhì)一般金屬晶體(除Ge)、非金屬單質(zhì)一般分子晶體(除C、Si、Ge、B)金屬氧化物一般離子晶體(除Al2O3等)、非金屬氧化物一般分子晶體(除SiO2等)所有酸類都屬于分子晶體堿類(除氨水)一般都是離子晶體鹽類(除AlCl3)一般都是離子晶體,晶體中存在的作用力：分子晶體中一般存在范德華力(受相對(duì)分子質(zhì)量和分子極性影響)、存在分子內(nèi)共價(jià)鍵(稀有氣體不存在共價(jià)鍵)、HF/H2O/NH3/-OH/-NH2還存在氫鍵(不是化學(xué)鍵)原子晶體中只存在共價(jià)鍵(單質(zhì)是非極性鍵)金屬晶體中只存在金屬鍵離子晶體中存在離子鍵、可能存在共價(jià)鍵(如NH4Cl、NaOH、Na2O2中)石墨晶體存在共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華力,熔沸點(diǎn)大小比較：一般，原子晶體離子晶體分子晶體固態(tài)液態(tài)氣態(tài)，合金單質(zhì)原子晶體：組成相似，原子半徑越小、鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，如金剛石SiC單晶硅離子晶體：組成相似，陰陽離子半徑和越小，離子電荷越多，離子鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高金屬晶體：金屬陽離子半徑越小、自由電子越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高分子晶體：首先考慮氫鍵，再結(jié)構(gòu)相似時(shí)考慮范德華力，有機(jī)物要考慮支鏈數(shù)目,常見的非晶體有：玻璃、松香、塑料、明膠、瀝青,大多數(shù)固體是晶體,二、晶胞的分析和計(jì)算,（1）均攤法,對(duì)于長方形（正方形）頂點(diǎn)1/8、棱上1/4、面上1/2、體內(nèi)1,（2）晶胞的計(jì)算,確定化學(xué)式,求出一個(gè)晶胞所含各微粒的個(gè)數(shù)，確定最簡比。,確定邊長、密度、摩爾質(zhì)量,NA,晶胞中微粒個(gè)數(shù),晶胞的體積,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,