搜索
第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识•闪耀着六射星光的天然蓝宝石“亚洲之星”重330克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿私密森博物馆。•“库利南二号”317.4克拉，镶在英国国王冠上•库利南大钻石是在1907年献给爱德华七世的，后被切割成几大块，其中最大一颗现在镶嵌在王室的宝杖上世界上最大的有色钻色：世界上最大的有色钻色：世界之最“库利南一号”非洲之星世界上最大的钻石“库利南一号”，重3106.75克拉，无价1905年1月8日，世界上最大的钻石柯利南大钻石在南非德兰士瓦被发现。本世界最大的钻石“莱索托诺言”食盐萘K2Cr2O7晶体什么样？晶体什么样（2）晶体什么样（3）晶体什么样（4）雪花晶体食糖晶体明矾晶体单质硫食盐晶体胆矾明矾晶体冰糖晶体水晶黄水晶黄水晶祖母绿绿宝石猫眼石紫水晶水晶石自然界中美丽的雪花观察图片,下列固体在外形上有什么区别?明矾玛瑙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一、晶体和非晶体思考为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？晶体离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体2、分类Cu晶体结构示意图NaCl晶体结构示意图干冰晶体结构宏观晶体的形貌立方晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?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.晶体与非晶体的本质差异•说明:(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象.(2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.自范性微观结构晶体非晶体有(能自发呈现多面体外形)没有(不能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序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玛瑙和水晶都是SiO2的晶体，不同的是玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶则是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。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⑵各向异性(强度、导热性、光学性质等）6晶体的特性⑴自范性（规则的几何外形）⑶有固定的熔点⑷能使X-射线产生衍射（最科学的区别晶体和非晶体的方法）•1.石墨(C)和蓝宝石(Al2O3·SiO2)是常见的晶体,其中石墨的结构呈层状,在与层垂直方向的导电率为与层平行方向上导电率的1/10000;蓝宝石在不同方向上的硬度是不同的.•2.石蜡和玻璃都是非晶体,如果将二者加热,当温度升高到一定程度后,开始软化,流动性增强,最后变成液体.整个过程温度不断上升,并且在这个过程中没有固定的熔解热效应.非晶态二氧化硅和晶态二氧化硅X-衍射粉末图谱的对比问题与思考•粉末状的固体由于没有规则的形状，所以不是晶体，对吗？某些晶体的显微照片玻璃结构示意图BOSiM1.晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图3-5玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。学与问:2.利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。（1）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体。（2）可利用宝石的折光率鉴别；（3）可利用X-射线衍射仪鉴别。1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是()A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体有自范性但排列无序C.非晶体无自范性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是()A.熔沸点B.硬度C.颜色D.x-射线衍射实验CD3.下列不属于晶体的特点是（）A.有固定的几何外形B.有各向异性C.有固定的熔点D.一定是无色透明的固体D4.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。晶体的各向异性主要表现在是：（）①硬度②导热性③导电性④光学性质A.①③B.②④C.①②③D.①②③④•D（二）区分方法：1、测定物质的熔沸点2、X-射线衍射实验3、测定物质的折射率4、测定晶体是否具有各向异性5、观察晶体的质点排列是否有序小结：晶体和非晶体的差异固体外观微观结构自范性各向异性熔点晶体非晶体本质区别具有规则的几何外形有粒子在三维空间周期性有序排列各向异性固定不具有规则的几何外形没有粒子排列相对无序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1：不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。2：A、采用X射线衍射实验，当X射线照射假宝石时，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。E、可利用宝石的折光率鉴别你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗？思考“学与问”：教材62页人造钻石和天然钻石的区别相同方面不同方面X-射线亲油性亲水性天然钻石成分硬度密度发蓝色荧光油会融在钻石表面在钻石表面水呈小珠状人造钻石发黄色荧光和磷光形成油珠在钻石表面分散流走二﹑晶胞1.晶胞：描述晶体结构的基本单元（晶体中无限重复的部分）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。宏观晶体的形貌立方铜晶体铜晶胞晶体结构晶胞示意图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？CO2晶胞平行六面体无隙并置2、特点：晶胞都是平行六面体.晶胞在晶体中“无隙并置”.晶胞中微粒个数的计算体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4为什么？12437685体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4晶胞中粒子个数计算规律晶胞顶角棱上面上中心立方体1/81/41/21均摊法：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顶角棱上面上平行六面体晶胞内部：1面上：1/2棱上：1/4顶点：1/8小结:晶胞对质点（粒子）的占有率1、体心——全部2、面心——1/23、棱上的点——1/44、顶点（具体问题具体分析）立方体——1/8三棱柱——1/12注：上述贡献的计算仅适用于离子晶体和原子晶体而不适用于分子晶体AB练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）化学式：AB练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）AB化学式：A2BBA2AB化学式：练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）ABB化学式：A练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）CABC3探究（即自学检测即课本P64学与问）:下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、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。◆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1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是A、晶体一定比非晶体的熔点高B、晶体有自范性但排列无序C、非晶体无自范性而且排列无序D、固体SiO2一定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是A、熔沸点B、硬度C、颜色D、x-射线衍射实验CD[当堂训练]3、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：该化合物的化学式为_______.CaTiO3课后作业：1、课本P641、2、3、4、（做在书上）2、（选做）登陆中国科普博览网站，输入关键词“什么是矿物”并阅读，生动有趣、受益匪浅哦。3、如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为A．ABB．A2BC．AB3D．A2B3◆4、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：A、6，6B、2，4C、2，3D、3，2◆5、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度为：A.90°B.60°C.120°D.109°28′◆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/a3NAB、a3M/8NAC、M/a3NAD、a3M/NA6、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_______.(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__________个.(3)设该化合物的相对分子质量为M，密度为阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为_______.3/cmagCaTiO36