第一节晶体的常识.

第一节晶体的常识第三章晶体结构与性质你知道固体有晶体和非晶体之分吗？能否举例说明？一、晶体与非晶体胆矾明矾晶体冰糖晶体水晶水晶石祖母绿绿宝石猫眼石紫水晶黄水晶黄水晶NaCl晶体结构示意图：Na+Cl-金刚石晶体结构示意图干冰晶体结构玻璃结构示意图BOSiM晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图1、什么是晶体？什么是非晶体？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2、晶体有什么特点和性质？特点和性质：（1）晶体有自范性（几何外形和内部质点排列的高度有序性，非晶体没有）（2）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性）（3）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点）3、晶体和非晶体的本质区别是什么？★晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。3、晶体与非晶体的本质区别在于——构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列4、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.思考:根据已有知识,举例说明如何制得晶体?（1）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。5.如何鉴别晶体和非晶体?1、某同学在网站找到一张玻璃的结构示意图如图所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么?3、根据晶体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。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗?◆思考与交流:P62二﹑晶胞1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞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。晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的晶胞“无隙并置”而成（晶胞间无间隙，平行排列）金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是怎样的？平行六面体无隙并置思考：铜晶胞P63含有4个铜原子，为什么不是14个？2、晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/4晶体空间结构Cl-Na+12345678立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8小结:晶胞对质点的占有率学与问P64: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。◆P89,9:2001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A、MgBB、MgB2C、Mg2BD、Mg3B2典例分析Mg原子的数目：12×1/6+2×1/2=3B原子的数目：6故化学式可表示为MgB2典例分析本节小结：一、晶体与非晶体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2、特点和性质：（1）晶体有自范性（2）晶体具有各向异性（3）晶体具有固定的熔点3、晶体与非晶体的本质区别在于——构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列5、晶体和非晶体的鉴别4、晶体形成的途径：立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8二﹑晶胞1、概念：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞2、晶胞中原子个数的计算第二节分子晶体和原子晶体制作:田俊良１.概念分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力．一．分子晶体碘晶体结构分子晶体有哪些物理特性,为什么？由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：①较低的熔点和沸点②较小的硬度。③一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。2.分子晶体的物理特性•(1)非金属氢化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX•(2)酸：H2SO4,HNO3,H3PO4•(3)部分非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60•(4)部分非金属氧化物:CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10•(5)大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体4.晶体分子结构特征•（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2）•（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3）分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有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个水分子冰的结构分子的非密堆积CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。思考与交流１.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体．构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。二．原子晶体（共价晶体）金刚石对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的（1）熔点和沸点高（2）硬度大（3）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂2.原子晶体的物理特性3.常见的原子晶体•某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等•某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体•某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶体、Al2O3109º28´共价键180º109º28´SiO共价键解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石＞碳化硅＞晶体硅交流与研讨1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨•1、石墨为什么很软？•2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。第三节金属键金属晶体一.金属键描述金属键的最简单的理论是“电子气”理论该理论把金属键描述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”.这些电子不是专属于某几个特定的金属离子,而是均匀分布于整个晶体中,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起.金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”中.1.定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。2.形成成键微粒:金属阳离子和自由电子存在:金属单质和合金中3.金属键的特征:无饱和性无方向性4.金属的共性:具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的（1）导电性（2）导热性（3）延展性通常情况下金属内部电子的运动是不固定的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流导电物质电解质溶液或熔融液金属晶体状态导电粒子升温时导电能力导电本质相对滑动5.金属的特性金属NaMgAlCr原子外围电子排步3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/KJ*mol-1108.4146.4326.4397.5熔点/℃97.565066019006.影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。金属原子在二维平面里放置两种方式:二.金属晶体的原子堆积模型这样得到的是简单立方堆积,自然界只有钋(Po)采用这种排列.1.简单立方堆积得到的是体心立方堆积，如金属K等。2.体心立方堆积123456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)123456AB，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。3.六方最密堆积下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数12。(同层6，上下层各3)六方最密堆积分解图第三层的另一种排列方式，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。1234561234561234564.面心立方最密堆积123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数12。(同层6，上下层各3)