搜索
第一节认识晶体沾化一中：孔令杰1.晶体的特性（1）具有规则的几何外形。在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。（自范性）（2）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。（3）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。（4）有固定的熔、沸点，而非晶体没有。思考：晶体为什么有这些特性？一、晶体的特性2.晶体的概念：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体成为非晶体。如玻璃沥青石蜡。3.晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。晶体类型微粒种类微粒间相互作用实例离子晶体金属晶体原子晶体分子晶体阴、阳离子离子键金属原子原子分子金属键共价键分子间作用力氯化钠铜金刚石冰另：晶体用途（P69了解）★二、晶体结构的堆积模型组成晶体的金属原子、离子或分子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，这是因为金属键、离子键和分子间作用力没有方向性和饱和性。而以密堆积的方式可降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围6个球相切，这样形成的层称为密置层。在中心的周围形成6个凹位，将其算为第一层。1.等径圆球的密堆积（金属晶体）由于金属键没有方向性，金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球在三维空间堆积而成的。等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型最密堆积和A2型密堆积。等径圆球在列上紧密堆积只有一种，即所有原子在一条直线上。123456第二层相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)123456关键是第三层，相对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。AB，下图是A3型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---A3型。配位数12。(同层6，上下层各3)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。123456123456123456123456面心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—A1型。配位数12。(同层6，上下层各3)这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为74.05%。六方紧密堆积（A3）面心立方紧密堆积(A1)。。。。。。金属的堆积方式BCA…ABCABC…形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。2.非等径圆球的密堆积（离子晶体）由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积。小球再填充在大球所形成的空隙中。NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围直接连有6个CI-，反之亦然。3.分子晶体的密堆积分子间通过范德华力结合成晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，晶体尽可能采取紧密堆积。4.原子晶体的堆积原子通过共价键形成晶体，由于共价键的方向性和饱和性，决定一个原子周围原子数很有限，堆积方向也确定，不服从紧密堆积原理。总结：1、晶体和非晶体的根本区别在于：它们的内部微粒（原子、离子或分子）在空间是按一定规律做周期性重复排列还是呈杂乱无章的分布。2、金属晶体、离子晶体紧密堆积，分子晶体尽可能密堆积，原子晶体不满足紧密堆积原理。3、A1又叫面心立方紧密堆积，如铜；A3又叫六方紧密堆积，如镁。配位数均为12.三、晶体结构的基本单元----晶胞1.晶胞(1)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。是能够反映晶体结构特征的最小重复单元。(2)晶胞是晶体结构的基本单元，是一个平行六面体。(3)整个晶体就是晶胞重复排列而成的。可以从一个晶胞推断晶体的结构和性质。2.常见三种密堆积的晶胞六方晶胞----A3型体心立方晶胞----A2型3．确定晶体组成的方法——均摊法均摊法：指每个图形平均拥有的粒子数目。①长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。a．处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子对晶胞的贡献为b．处于棱上的离子。同时为4个晶胞其有，每个离子对晶胞的贡献为c．处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子对晶胞的贡献为d．处于体内的离子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为l。②非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。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l／3。814121顶点：顶点---1/8棱边：棱---1/4面心：面心---1/2体心：体心---13.晶胞中微粒数的计算(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。微粒数为：12×1/6+2×1/2+3=6长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶----1/8棱----1/4面----1/2心----1（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：8×1/8+6×1/2=4(3)体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：8×1/8+1=2AB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：A2BAB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练习5：下图为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有个2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比是。63∶1∶1TiOCaO：12×1/4＝3Ti:8×1/8＝1Ca：1•现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2-8所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为_____；乙晶体的化学式为_____；丙晶体的化学式为______；丁晶体的化学式为______。1:1XY2ZEFC2D某晶胞结构如图所示，晶胞中各微粒个数分别为：铜________个钡________个钇________个巩固练习：231１、在CsCl晶体中,每个Cs+同时吸引着__个Cl-?每个Cl-同时吸引着___个Cs+?４、在CsCl晶体中,每个Cs+周围与之等距离且最近的Cs+有___个?这些Cs+可围成怎样的几何图形？．２、Cs+和Cl-的数目之比为．３、整个晶体中是否存在单个的CsCl分子___．5、找出CsCl晶体的晶胞，并计算CsCl的一个晶胞中的Cs+和Cl-个数？．881︰1否6正八面体均为1练习：右图为氯化铯结构的一部分：