认识晶体鲁科版课件.ppt

1、一、晶体的特性一、晶体的特性1、晶体有哪些特性？为什么由这些特性？、晶体有哪些特性？为什么由这些特性？2、什么是晶体？非晶体？有何区别？、什么是晶体？非晶体？有何区别？3、晶体分类的依据？分成哪几种类型？、晶体分类的依据？分成哪几种类型？4、举例说明晶体材料有哪些用途？、举例说明晶体材料有哪些用途？水晶石水晶石明明矾矾构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?定义定义内部微粒（原子、离子或分子）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在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。成的固体物质。内部微粒的排列呈现杂乱无内部微粒的

2、排列呈现杂乱无章的分布状态。章的分布状态。自范性：自范性：在适宜条件下，在适宜条件下，自发自发封闭的、规则的多面体外形。封闭的、规则的多面体外形。各向异性：各向异性：晶体在不同方向上晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。表现出不同的物理性质。固定的熔点固定的熔点（4 4）对称性）对称性:形状对称：对称轴、对称面形状对称：对称轴、对称面有这些特性的原因：有这些特性的原因：构成晶体的微粒在空间按一定规律做构成晶体的微粒在空间按一定规律做周期性重复排列周期性重复排列 3.晶体的种类晶体的种类根据根据晶体构成微粒晶体构成微粒和和相互相互作用作用不同分为四种类型：不同分为四种类型：金属阳离子、金属阳离子

3、、自由电子自由电子阴阳阴阳离子离子原子原子分子分子分子间分子间作用力作用力离子键离子键共价键共价键金属键金属键非晶体非晶体周期性有序周期性有序二、晶体结构的堆积模型二、晶体结构的堆积模型晶体为什么大都服从紧密堆积？晶体为什么大都服从紧密堆积？金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属键、离子键、分子间作用力均没有方金属键、离子键、分子间作用力均没有方向性向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引，都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能多的微粒分布于周围，并以尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较的方式降低体系的能量，使晶体变

4、得比较稳定稳定等径圆球的密堆积等径圆球的密堆积 由于金属键没有方向性，每个金属原子中的由于金属键没有方向性，每个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的三维空间堆积而体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。成的。等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方式只有一种式只有一种,即所有的圆球都在一条直线上排列即所有的圆球都在一条直线上排列;等径圆球在平面上的堆积方式很多。等径圆球在平面上的堆积方式很多。1.金属晶体的密堆积结构金属晶体的密堆积结构-在一列上的密堆积排列：在一列上的密

5、堆积排列：在一个平面上的密堆积排列：在一个平面上的密堆积排列：123456 在一个层中，最紧密的堆积方式是在一个层中，最紧密的堆积方式是:一个球与周围一个球与周围 6 个球相切个球相切，在中心的周围形成，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层个凹位，将其算为第一层-密置层密置层 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。位。(或对准或对准 2，4，6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的)-密置双层密置双层123456AB，配位数配位数:一个原子或离子周围所邻接的原一个原子或离子周围所邻接的原 子或离子数目子或离子数目.下图

6、是下图是A3型六方型六方最密堆积的前视图最密堆积的前视图ABABA 第一种是排列方式第一种是排列方式:将球对准第一将球对准第一层的球。层的球。123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成堆积方式，形成六六方方最最密堆积密堆积-A3型型 配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。两种最紧密的堆积方式。第二种排列方式第二种排列方式:是将球是将球对准第一层的对准第一层的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB 两层的位两层的位置

7、置，这是这是 C 层。层。123456123456123456123456面心立方最密堆积的前视图面心立方最密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于于是形成是形成 ABC ABC 三三层一个周期。层一个周期。得到面心得到面心立方立方最密最密堆积堆积A1型型 配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)BCAABC ABC 形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？体对角线垂直方向就是密置层体对角线垂直方向就是密置层,将它们设成将它们设成3种色彩种色彩:将视线逐步移向体对角线，将视线逐步移向体对角线，沿此线观察沿此线观察:你看到的正是你看

8、到的正是ABCABC堆积堆积！A1和和A3这两种堆积都是最紧密堆积这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为空间利用率为 74.05%。金属钾金属钾 K 的的立方体心堆积立方体心堆积 还有一种空间利用率稍低的堆积方式还有一种空间利用率稍低的堆积方式A2型型-体心立方密堆积体心立方密堆积：立方体：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。配位数配位数 8，空间利用率为，空间利用率为 68.02%。六方最密堆积六方最密堆积-A3型型 面心立方最密堆积面心立方最密堆积-A1型型体心立方密堆积体心立方密堆积 -A2型型 金属的金属的堆积方式堆

9、积方式2.离子晶体的密堆积结构离子晶体的密堆积结构-非等径圆球的密堆积非等径圆球的密堆积 由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶体可以视为不等径圆球的密堆积，即：将不同体可以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半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做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等径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的空隙中。的空隙中。如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。干冰的晶体结构图由于范德华力没有方向性由于范德华力没有方向性和饱和性，因此分子间尽可和饱和性，因此分子间尽可能

10、采取紧密排列方式，但能采取紧密排列方式，但分分子的排列方式与分子的形状子的排列方式与分子的形状有关。如：作为直线型分子有关。如：作为直线型分子的二氧化碳在空间是以的二氧化碳在空间是以A1A1型型密堆积方式形成晶体的。密堆积方式形成晶体的。4、分子晶体的堆积方式、分子晶体的堆积方式紧密堆积方式紧密堆积方式 原子晶体的堆集原子晶体的堆集 由于由于共价键具有饱和性和方向共价键具有饱和性和方向性性，就决定了一个原子周围的其就决定了一个原子周围的其他数目不仅是很有限的，而且堆他数目不仅是很有限的，而且堆集方向是一定的，所以其堆集不集方向是一定的，所以其堆集不服从紧密堆集原理服从紧密堆集原理。配位数：配位

11、数：问题：考虑问题：考虑Mg Cu CO2 NaCI晶体的配位数是晶体的配位数是多少？多少？问题：问题：1：什么是晶体？晶体有哪些特性？：什么是晶体？晶体有哪些特性？2：非等径圆球的密堆积的堆积方式如何？什么是配位数？：非等径圆球的密堆积的堆积方式如何？什么是配位数？Mg Cu NaCI晶体中的配位数是多少？晶体中的配位数是多少？3、晶体的结构微粒的堆积原则是什么？影响因素是什么？、晶体的结构微粒的堆积原则是什么？影响因素是什么？4、晶体的分类依据是什么？分为哪几类？各自的微粒、晶体的分类依据是什么？分为哪几类？各自的微粒、相互作用堆积方式如何？相互作用堆积方式如何？5、等径圆球的密堆积有几种

12、？二者关系如何？举例：、等径圆球的密堆积有几种？二者关系如何？举例：非等径圆球的密堆积如何？非等径圆球的密堆积如何？4:1):相似：都是最密堆积，相似：都是最密堆积，不同：紧密堆积的方式不同，不同：紧密堆积的方式不同，A1型密堆积型密堆积 层层与层采用与层采用ABCABC堆积方式，堆积方式，A3型密堆积型密堆积层与层采用层与层采用ABAB堆积方式，堆积方式，2）：金属晶体的密堆积为等径圆球的密堆积，离）：金属晶体的密堆积为等径圆球的密堆积，离子晶体为非等径圆球的密堆积，分子晶体中由于子晶体为非等径圆球的密堆积，分子晶体中由于范德华力无方向性和饱和性分子间尽可能采用紧范德华力无方向性和饱和性分子

13、间尽可能采用紧密堆积的排列方式密堆积的排列方式，但排列还与分子形状有关采，但排列还与分子形状有关采用紧密堆积的排列方式用紧密堆积的排列方式，可使晶体的能量最低。，可使晶体的能量最低。无形无形NCl晶体中的结构微粒：（C）（Na+）第二层的离子第二层的离子NaCl晶体的结构示意图再请看再请看：CsClCsCl晶体的结构示意图晶体的结构示意图平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置A3型型A2型型A1型型体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4晶胞中微粒数晶胞中微粒数=顶点微粒数顶点微粒数X 1/8+X 1/8+棱微粒数棱微粒数 X 1/4X 1/4 +面微粒数面微粒数X

14、1/2+X 1/2+体内微粒数体内微粒数 X 1X 11：1C2DEFXY3Z2、下图依次是金属钠、下图依次是金属钠(Na)、金属锌、金属锌(Zn)、碘、碘(12)、金刚石金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子含有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石3、钙、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钛矿晶胞结构如图所示。观察钙钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？钛、氧的微粒个数比为多少？4 4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体、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，层与层石

15、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，其键角为原子之间靠作用力相结合，其键角为120120?。分析图中每个六边形含有分析图中每个六边形含有 个碳原子。个碳原子。25、下列是、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中晶胞示意图，晶胞中Na+和和Cl的个数比是多少？的个数比是多少？(8 +6 )3=1281216、下图是、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？其中有多少个原子？NiONiO晶体结构如图，晶体结构如图，NiNi2 2与邻近的与邻近的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8-8，计算，计算NiONiO晶体密度（已知晶体密度（已知NiONiO摩尔摩尔质量为质量为74.7g74.7gmolmol-1-1)12 X 1/6+2 x +3 x 1=6作业：作业：1:90页，页，4 题上演草，题上演草，2：全练：全练：1、2课时。课时。3:熟记基本知识熟记基本知识