1、晶体结构与性质总复习晶体结构与性质总复习祖祖 母母 绿绿金刚石金刚石猫 眼 石 紫水晶 思考：思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？每种位置各有几个？胞的什么位置？每种位置各有几个？钠钠离子：顶点离子：顶点8个个 面心面心6个个氯氯离子：棱上离子：棱上12个个 体心体心1个个食食盐盐晶晶体体的的微微观观结结构构Na+Cl-由无数个晶胞并有规则地排列组成了宏观晶体由无数个晶胞并有规则地排列组成了宏观晶体体心：体心：1二、晶胞中微粒的计算方法：均摊法二、晶胞中微粒的计算方法：均摊法面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8n位于位于
2、顶点顶点的微粒，晶胞完全拥有其的微粒，晶胞完全拥有其 。n位于位于面心面心的微粒，晶胞完全拥有其的微粒，晶胞完全拥有其 。n位于位于棱上棱上的微粒，晶胞完全拥有其的微粒，晶胞完全拥有其 。n位于位于体心体心上的微粒，微粒上的微粒，微粒 该晶胞。该晶胞。1/81/21/4完全属于完全属于一、离一、离 子子 晶晶 体体1.定义定义：阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体微粒间的作用力：微粒间的作用力：构成微粒：构成微粒：组成元素：组成元素：离子键离子键（静电引力和斥力）（静电引力和斥力）离子离子一般由金属元素和非金属元素组一般由金属元素和非金属元素组成成所有的离子化合
3、物都是离子晶体所有的离子化合物都是离子晶体特殊：特殊：AlCl3、NH4Cl等等常见的离子晶体：常见的离子晶体：强碱、部分金属氧化物、强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。绝大部分盐类。练习练习 根据离子晶体的定义根据离子晶体的定义,判断下列固体，判断下列固体，哪些属于离子晶体？哪些属于离子晶体？1.SiO1.SiO2 2 2.CsCl 3.NaOH 4.2.CsCl 3.NaOH 4.冰糖冰糖(C(C1212H H2222O O1111)5.BaSO5.BaSO4 4 6.I 6.I2 2 7.P 7.P2 2O O5 5 8.NH 8.NH4 4NONO3 3Na+Cl-Cl-Na+Na+N
4、a+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食盐（晶体）的形成食盐（晶体）的形成以以离子键离子键结合结合可见：可见：在在NaClNaCl晶晶体中，钠离子、体中，钠离子、氯离子按一定的氯离子按一定的规律在空间排列规律在空间排列成立方体。成立方体。(1)(1)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数每个晶胞含钠离子、氯离子的个数顶点占顶点占1/81/8；棱占棱占1
5、/41/4；面心占面心占1/21/2；体心占体心占1 1 氯离子：氯离子：钠离子：钠离子：4621881411241晶晶体体的的微微观观结结构构NaClNaCl计计算算方方法法小结小结:在在NaClNaCl晶体中晶体中,(填存填存在或不存在在或不存在)分子分子,存在许多存在许多 离离子和子和 离子离子,以以 键相结合键相结合,阴阳离子的个数比为阴阳离子的个数比为 ，因，因此此NaClNaCl表示的含义是表示的含义是 .食食盐盐的的晶晶体体结结构构图图Na+Cl-315624154236思考：思考：6思考：思考：6与一个氯离子与一个氯离子相邻最近且距相邻最近且距离相等的氯离离相等的氯离子有多少个
6、？子有多少个？食盐的食盐的晶体晶体结构图结构图 距离是多少？距离是多少？(图示距离为图示距离为a)a)思考：思考：a12 个个2a123456789101112aa?小结小结66与一个氯离子相邻最近与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有且距离相等的氯离子有多少个？多少个？距离是多少？距离是多少？(图示距离为图示距离为a)a)12 个个2aa氯离子氯离子铯离子铯离子 1 1、每个晶胞含、每个晶胞含 铯铯离子、离子、氯离子？氯离子？2 2、在氯化铯晶体中，每、在氯化铯晶体中，每个个CsCs+周围与之最接近且周围与之最接近且距离相等的距离相等的ClCl-共有共有 ；这几个这几个ClCl-在空间构成
7、的在空间构成的几何构型为几何构型为 。氯化铯晶体氯化铯晶体1个个1个个3 3、在氯化铯晶体中，每个、在氯化铯晶体中，每个ClCl-周围与之周围与之最接近且距离相等的最接近且距离相等的CsCs+共有共有 ；这几；这几个个CsCs+在空间构成的几何构型为在空间构成的几何构型为 。1230465 5CaFCaF2 2的晶胞的晶胞1、现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：、现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：可推知：可推知：甲晶体中甲晶体中 A与与B的个数比是的个数比是_,乙晶体的化学式是乙晶体的化学式是_,丙晶体的化学式是丙晶体的化学式是_丁晶体的化学式是丁晶体的化学式是_AB甲甲DC乙乙丙丙EF
8、1 81/8=1 1C2DEFXY3Z练练 习习XYZ丁丁2、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物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构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2练练 习习Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：
9、原子的数目：6故化学式可表示故化学式可表示为为 MgB24、如图所示晶体中每个阳离子、如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子或阴离子B，均可被，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学式为AAB BA2B CAB3 DA2B3练练 习习5、图示为高温超导领域的一种化合物、图示为高温超导领域的一种化合物钙钛钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最）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接近且距离相等的钛离子共有_
10、个。个。2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比是比是 。6解：解：O：121/43 Ti:8 1/81 Ca：1 练练 习习1、离子晶体的物理性质：、离子晶体的物理性质：大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。固体不导电，水溶液或者熔融状态下一般均导电固体不导电，水溶液或者熔融状态下一般均导电；熔沸点较高，难压缩，难挥发，硬而脆；熔沸点较高，难压缩，难挥发，硬而脆；离子晶体的性质离子晶体的性质 思考：思考：为什么离子晶体熔沸点较高，硬度较大？为什么离子晶体熔沸点较高，硬度较大？离子晶体中存在较强的离子键离子晶体中存
11、在较强的离子键,削弱或破坏这些离子削弱或破坏这些离子键键,都需要较多的能量都需要较多的能量二.晶格能 1定义定义:_形成1摩离子晶体_的能量，单位_，通常取_。2大小及其他量的关系大小及其他量的关系 (1)晶格能是最能反映离子晶体_的数 据。(2)在离子晶体中，离子半径越_，离子所带的电荷数越_，则晶格能越大。(3)晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越_，形成的离子晶体就越_，而且熔点越_，硬度越_。气态离子所释放kJmol1或Jmol1kJmol1稳定性小多强稳定高大 思考：思考：NaCl晶体不导电，但在熔融状态或水溶液时能晶体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电？导电？2、当晶体受热熔化时
12、，由于温度的升高，离子的运、当晶体受热熔化时，由于温度的升高，离子的运动加快，克服了阴、阳离子间的引力，产生了能自由移动加快，克服了阴、阳离子间的引力，产生了能自由移动的阴、阳离子，所以熔融的动的阴、阳离子，所以熔融的NaCl能导电。能导电。3、当晶体溶于水时，由于水分子的作用，使、当晶体溶于水时，由于水分子的作用，使Na+和和Cl-之间的作用力减弱，之间的作用力减弱，NaCl成为能自由移动的水合钠离子成为能自由移动的水合钠离子和水合氯离子，所以和水合氯离子，所以NaCl水溶液能导电。水溶液能导电。离子晶体的性质离子晶体的性质 1、NaCl晶体虽然由离子构成，但因为离子间存在晶体虽然由离子构成
13、，但因为离子间存在较强的离子键，离子不能自由移动，所以固态时不能较强的离子键，离子不能自由移动，所以固态时不能导电导电 一些事实数据一些事实数据:离子晶体离子晶体熔点熔点沸点沸点NaClNaCl80180114131413CsClCsCl64564512901290问题问题:根据上述离子晶体熔沸点根据上述离子晶体熔沸点,比较比较CsClCsCl和和NaClNaCl中离子键的强度中离子键的强度.由此能得出怎样的结论由此能得出怎样的结论?离子晶体的性质离子晶体的性质 为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？Na+半径比半径比Cs+小小 Na+与与Cl-的相互作用比的相互作用比Cs+
14、与与Cl-的相互作用强的相互作用强 Na+与与Cs+均带一个单位正电荷，均带一个单位正电荷，阴离子均为氯离子。阴离子均为氯离子。NaCl晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。熔沸点越高。F=q1q2Kr2离子晶体的性质离子晶体的性质如：如：NaF NaCl NaBr NaI 课课 堂堂 总总 结结离子晶体类型离子晶体类型NaOH,NaNaOH,Na2 2O,NaCl,NHO,NaCl,NH4 4Cl,BaSOC
15、l,BaSO4 4等等构成离子晶体的微粒构成离子晶体的微粒微粒间的相互作用微粒间的相互作用化学式代表的意义化学式代表的意义硬度硬度熔沸点熔沸点导电性导电性阴，阳离子阴，阳离子离子键离子键阴，阳离子个数比阴，阳离子个数比较大较大较高较高固态不导电，熔化或水溶液可固态不导电，熔化或水溶液可导电。导电。1下列物质中，属于离子晶体的是下列物质中，属于离子晶体的是_；含共；含共价键的离子晶体是价键的离子晶体是_。A、KBr B、NaOH C、HCl D、CO2 E、NH4Cl F、I2 2下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.离子晶体中只含离子键离子晶体中只含离子键 B.不同元素组成的多原子分子里的
16、化学不同元素组成的多原子分子里的化学 键一定是极性键键一定是极性键 C.共价化合物分子里一定不含离子键共价化合物分子里一定不含离子键 D.非极性键只存在于双原子单质分子里非极性键只存在于双原子单质分子里练练 习习ABEBEC3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.离子晶体在固态时不能导电是因为其中没有离子离子晶体在固态时不能导电是因为其中没有离子.B.B.离子晶体中也可能含有共价键离子晶体中也可能含有共价键.C.C.离子晶体中一个阳离子只能与一个阴离子形成离子键离子晶体中一个阳离子只能与一个阴离子形成离子键.D.D.离子晶体中阴离子与阳离子数总是相等的离子晶体中阴离子与阳离子数
17、总是相等的.E.E.离子晶体中离子键越强，其熔沸点越高，硬度越大离子晶体中离子键越强，其熔沸点越高，硬度越大.F.F.离子晶体中肯定含有金属阳离子。离子晶体中肯定含有金属阳离子。练练 习习BE1 23 45 68 78 4 4、中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构，它向三维空间延晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。伸得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻与邻近的近的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摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7
18、gmolmol-1-1)解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2 2个数均为个数均为:即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiO.NiO.其质量为其质量为:而此小正方体体积为而此小正方体体积为(a(a1010-8-8)3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：74.7g6.02102312（个）（个）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g.-362.0a3=练练 习习变式变式 (1)(1)NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，设相同，设NiONiO的摩尔质的摩尔
19、质量量M g/mol,M g/mol,密度为密度为g/mL,g/mL,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A,求晶求晶胞中两个距离最近的氧离胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少子中心间的距离为多少cm?cm?练练 习习2M2NA3(2)(2)天然的和大部分人工制备的天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在晶体都存在各种缺陷，例如在某种某种NiONiO晶体中就存在以下缺陷：晶体中就存在以下缺陷：一个一个NiNi2+2+空缺，另有两个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中呈电中性，但化合物中NiN
20、i和和O O的的比值却发生了变化。某氧化镍比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为样品组成为NiNi0.970.97O,O,试计算该晶试计算该晶体中体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的离子数之比。的离子数之比。参考答案：参考答案：NiNi3+3+：NiNi2+2+6 6：9191练练 习习二、分二、分 子子 晶晶 体体 有何事实证明分子间存在作用力？有何事实证明分子间存在作用力？说明了物质的分子间存在着作用力说明了物质的分子间存在着作用力气态气态液态液态固态固态降温加压降温加压降温降温分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子无规则运动分子无规则运动分子有规则排列分子有规则排列这种
21、分子间的作用力又叫做这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力范德瓦耳斯力。1 1、定义：、定义：分子间通过分子间通过分子间作用力分子间作用力结合而成晶体。结合而成晶体。分子间作用分子间作用 力力化化 学学 键键存在于何种存在于何种微粒之间微粒之间 相互作用相互作用 的强弱的强弱分子与分子分子与分子间的作用力间的作用力相邻原子间相邻原子间的相互作用的相互作用弱弱（几到几十（几到几十kJ/molkJ/mol）强强（120120800 kJ/mol800 kJ/mol）F2Cl2Br2I2F2Cl2Br2I2沸点熔点相对分子质量0-50-100-150-200-250501001502002505010
22、0 150200250温度/卤素单质的熔、沸点与相对分子质量的关系 分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响0-50-100-150-200-25050100150200250100300200400温度/相对分子质量500CF4CCl4CBr4CF4CCl4CBr4CI4沸点熔点四卤化碳的熔沸点与相对原子质量的关系 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。-150
23、-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/周期一些氢化物的沸点 分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响分子间作用力对物质的熔点、沸点的影响 氢键氢键 氢键的表示法氢键的表示法：“”而且要在而且要在同一直线同一直线上上氢键的形成条件氢键的形成条件 H 原子与吸引电子能力强的原子（原子与吸引电子能力强的原子（N、O、F）相连）相连 几近几近“裸露裸露”的的H 核带部分正电荷核带部分正电荷与另一分子中与另一分子中带部分负带部分负电荷的原子电荷的原子形成形成静电吸引静电吸引
24、作用作用氢键的基本特征氢键的基本特征 它比化学键弱而比范德华力强，其键能约在它比化学键弱而比范德华力强，其键能约在1040kJmol-1。是一种存在于分子之间的作用力。是一种存在于分子之间的作用力。一种比较强的分子间作用力一种比较强的分子间作用力水分子水分子间间的氢键的氢键HOHHOHHOHHOHHOH氢键氢键共价键共价键氢键的存在使冰的体积增大氢键的存在使冰的体积增大,密度减小密度减小.为什么冰会浮在水面上为什么冰会浮在水面上,该性质对于水生动物的生存有何重要的意该性质对于水生动物的生存有何重要的意义义?氢键对物质性质的影响 对物质的溶解性的影响对物质的溶解性的影响 对物质的熔沸点的影响对物
25、质的熔沸点的影响 丙烷的相对分子质量与乙醇相近，为什么在常温下，丙烷是气体，而乙醇是液体？乙酸（CH3COOH）的沸点（118）比正庚烷（C7H14）的沸点高（98）而比正辛烷(C8H16)的沸点（125）低，但乙酸的相对分子质量（M=60）却比庚烷（M=100）或正辛烷（M=114）低，这是为什么？为什么乙醇可与水互溶，但在汽油中溶解度较小？解释含有OH的有机物在水中的溶解性的基本规律。使物质的熔沸点升高使物质的熔沸点升高.使物质在水中的溶解度增大使物质在水中的溶解度增大.2 2、构成分子晶体的微粒：、构成分子晶体的微粒：4 4、实例：、实例：3 3、分子晶体中的作用力：、分子晶体中的作用力
26、：大多数有机物（如各种烃，醇、醛、羧酸等）大多数有机物（如各种烃，醇、醛、羧酸等）稀有气体（如氦，氖，氩）稀有气体（如氦，氖，氩）非金属氢化物（如氨，氯化氢）非金属氢化物（如氨，氯化氢）非金属氧化物（如一氧化碳，二氧化硫）非金属氧化物（如一氧化碳，二氧化硫）无机含氧酸（如硫酸、硝酸等）无机含氧酸（如硫酸、硝酸等）多数非金属单质（如卤素，氧气）多数非金属单质（如卤素，氧气）分子分子分子分子内内是共价键（单原子分子内不存在共价键）是共价键（单原子分子内不存在共价键）分子分子间间是分子间作用力（氢键是一种特殊的分子间作用力）是分子间作用力（氢键是一种特殊的分子间作用力）干冰的晶体结构图2：已知：已知
27、：CO2晶体的密度为晶体的密度为1.56 gcm-3，求：两个求：两个CO2分子质点间最短的距离。分子质点间最短的距离。12a5.72108 cm5、分子晶体物理性质、分子晶体物理性质例例1 1、最近，科学家研制得一种新的分子，它具有最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为空心的类似足球状结构，分子式为C C60。下列说法正。下列说法正确的是（确的是（）（A A）C C6060是一种新型的化合物是一种新型的化合物（B B）C C6060和石墨都是碳的同素异形体和石墨都是碳的同素异形体（C C）C C6060中含离子键中含离子键 （D D）C C6060的分子量为的分
28、子量为720 BD 单质单质121260=72060=720共价键共价键点评：点评：遇到不熟悉的物质，在判断时要把握好一些遇到不熟悉的物质，在判断时要把握好一些关键词和关键信息，判断要有理有据，还要有一定关键词和关键信息，判断要有理有据，还要有一定的灵活性。的灵活性。例例2、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团族分子，如图所示。顶角和面心的原成的气态团族分子，如图所示。顶角和面心的原子是子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（则它的化学式是（）（A）TiC （B）Ti6C7 （C）Ti14C
29、13 （D）Ti13C14碳原子碳原子钛原子钛原子C 例例3、纳米材料的表面粒子占总粒子的比例极大，、纳米材料的表面粒子占总粒子的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状与氯化钠晶胞（如图）纳米颗粒的大小和形状与氯化钠晶胞（如图）的大小和形状相同，则这种纳米颗粒的表面粒的大小和形状相同，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为（子数与总粒子数的比值为（）（A）7：8 （B）13：14（C）25：26 （D）26：27D D金金刚刚石石晶晶体体结结构构碳碳化化硅硅晶晶体体结结构构一一.原子晶体原子晶体相邻相邻 间通过间通过
30、 结合而结合而成的具有成的具有 结构的晶体结构的晶体2 2、组成微粒、组成微粒:3 3、微粒间作用力、微粒间作用力:1 1、定义：、定义：共价键共价键空间网状空间网状原子原子原子原子共价键共价键二、原子二、原子 晶晶 体体 4 4、常见的原子晶体、常见的原子晶体 某些非金属单质：某些非金属单质：金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）等）等 某些非金属化合物：某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体 氮化硅（氮化硅（SiSi3 3N N4 4）晶体）晶体 某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅（二
31、氧化硅（SiOSiO）晶体）晶体10928 共价键金刚石的晶体结构示意图金刚石晶体金刚石晶体基本单元：基本单元：六元环六元环 个碳原子形个碳原子形成一个成一个 环环每个碳原子每个碳原子与与 个碳原子个碳原子相连；相连；4 4六六 元元晶体中碳原子与晶体中碳原子与C-CC-C键数目键数目比比 。1 1：2 2SiSi原子和原子和O O原子原子构成构成SiOSiO2 2晶体的微粒是什么？晶体的微粒是什么？每个每个SiSi原子与原子与 个个O O原原子以共价键相结合子以共价键相结合,构成构成 什么形状。什么形状。4 4每个每个O O原子与原子与 个个SiSi原子以共价键相结合原子以共价键相结合2晶体
32、中晶体中SiSi原子与原子与O O原子个数比为原子个数比为 。1 1：2 2晶体中晶体中SiSi原子与原子与Si-OSi-O键数目之比为键数目之比为 。1 1：4 41212晶体中最小的环有晶体中最小的环有 个原子。个原子。SiO（6个硅个硅 6个氧）个氧）正四面体形正四面体形二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图观察观察思考思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？5 5、原子晶体的特点原子晶体的特点、晶体中、晶体中 单个分子存在；化学式只单个分子存在；化学式只代表代表 。没没 有有原子个数之比原子个数之比、熔、沸点、
33、熔、沸点 ；硬度；硬度 ；溶溶于一般溶剂；于一般溶剂；导电。导电。很很 高高很很 大大难难不不在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键在原子晶体中，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相结合，而且形成空间立体网状结构5 5、影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱共价键的强弱键长的大小键长的大小 一般原子半径越小，键长越一般原子半径越小，键长越 ，键能越，键能越 ，原子晶体的熔沸点越原子晶体的熔沸点越 ，硬度越，硬度越 。大大高高大大问题问题1 1、请解释为什么金刚石、硅和锗的熔点和硬度依、请解释为什么金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次
34、下降？比较原子晶体次下降？比较原子晶体SiSi、SiCSiC、金刚石的熔点高低。、金刚石的熔点高低。问题问题2 2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种。这种说法对吗？为什么？说法对吗？为什么？短短石墨石墨层状结构层状结构层内层内：六边形六边形碳原子以共价键结合碳原子以共价键结合平面网状结构平面网状结构层间：分子间作用力层间：分子间作用力熔点高熔点高容易滑动，硬度小容易滑动，硬度小能导电能导电过渡型晶体或混合型晶体过渡型晶体或混合型晶体三、混合型三、混合型 晶晶 体体图中平均每个正六边形占有图中平均每个正六边形占有C C原子数为原子数为_个、占有的碳碳键数为个、占
35、有的碳碳键数为_个。个。2 23 31 1、氮化硅、氮化硅(Si(Si3 3N N4 4)是一种新型的耐高温耐磨材料是一种新型的耐高温耐磨材料,在工业上有广泛的应用在工业上有广泛的应用,它属于它属于 （）A.A.原子晶体原子晶体 B.B.分子晶体分子晶体 C.C.金属晶体金属晶体 D.D.离子晶体离子晶体A A2.2.下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用（力），属同种类型的是用（力），属同种类型的是 ()()（A A）碘和干冰的升华）碘和干冰的升华（B B）二氧化硅和生石灰的熔化二氧化硅和生石灰的熔化（C C）氯化钠和铁的熔化）氯化钠和铁的
36、熔化 （D D）水和四氯化碳的蒸发）水和四氯化碳的蒸发A DA D 均为分子晶体均为分子晶体均为分子晶体均为分子晶体原子晶体，离子晶体原子晶体，离子晶体离子晶体，金属晶体离子晶体，金属晶体3 3、下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，、下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是晶体类型也相同的是 ()()（A A）SOSO2 2 和和 SiOSiO2 2 （B B）COCO2 2 和和 H H2 2O O （C C）NaCl NaCl 和和 HCl HCl （D D）CClCCl4 4 和和 KClKClB 4 4、下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作下列各组物质气化或熔
37、化时，所克服的微粒间的作用（力），属同种类型的是用（力），属同种类型的是 ()()（A A）碘和干冰的升华）碘和干冰的升华（B B）二氧化硅和生石灰的熔化）二氧化硅和生石灰的熔化（C C）氯化钠和铁的熔化）氯化钠和铁的熔化 （D D）水和四氯化碳的蒸发）水和四氯化碳的蒸发 A D 6、用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，同时用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮松，同时用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜，这种化合物可以原子结合成碳氮化合物薄膜，这种化合物可以比金刚石更坚硬，其原因可能是（比金刚石更坚硬，其原因可能是（）A碳、氮原子构成网状
38、结构的晶体碳、氮原子构成网状结构的晶体 B碳、碳、氮的单质化学性质的均不活泼氮的单质化学性质的均不活泼C碳、氮键比金刚石中的碳碳键更短碳、氮键比金刚石中的碳碳键更短 D氮原子最外层电子数比碳原子多氮原子最外层电子数比碳原子多ACAC四、金属四、金属 晶晶 体体 一一、金属共同的物理性质金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢?二、金属的结构二、金属的结构 问题：构成金属晶体的粒子有哪些？问题：构成金属晶体的粒子有哪些？组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子1.
39、“1.“电子气理论电子气理论”(自由电子理论自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的的“电子气电子气”,被所有原子所共用，从而把所有被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。的原子维系在一起。2.2.金属键强弱判断金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小金属键阳离子所带电荷多、半径小金属键 强，熔沸点高强，熔沸点高(相对于相对于同类型同类型的晶体而言的晶体而言)。3 3、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体如熔点：如熔点：LiNaKRbCs，NaMgAl。注意：合金的熔沸点一般比它各组分金属的熔沸
40、点低。注意：合金的熔沸点一般比它各组分金属的熔沸点低。说明：金属的密度、硬度、熔点等物理性质，主要与金属原子本身、金属的密度、硬度、熔点等物理性质，主要与金属原子本身、金属晶体中金属原子的堆积方式等因素有关，故没有一定的规律金属晶体中金属原子的堆积方式等因素有关，故没有一定的规律。所以金属晶体的熔沸点高低悬殊，硬度差异大，良好的导电、导热所以金属晶体的熔沸点高低悬殊，硬度差异大，良好的导电、导热性和延展性，一般不溶于水或与水反应。性和延展性，一般不溶于水或与水反应。【讨论讨论1 1】金属为什么易导电金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由在金属晶体中，存在着许多自由电子，这
41、些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下下自由电子自由电子就会就会发生定向运动发生定向运动，因而形成电流，所以，因而形成电流，所以金属容易导电。金属容易导电。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系【讨论讨论2 2】金属为什么易导热？金属为什么易导热？金属容易导热，是由于金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。从而使整块金属达到相同的温度。【讨论讨论3 3】金属
42、为什么具有较好的延展性？金属为什么具有较好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相相互作用没有方向性互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。作用下，发生形变也不易断裂。自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子位错位错+资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇硬度最小的金
43、属是硬度最小的金属是-铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬最活泼的金属是最活泼的金属是-铯铯最稳定的金属是最稳定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是-金金四四.金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型（2）金属晶体的原子在二维平面堆积模型金属晶体的原子在二维平面堆积模型 二维平面堆积方式二维平面堆积方式行列对齐行列对齐,四球一空四球一空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错行列相错,三球一空三球一空 最紧密排列最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层配位数：4配位数：6 三维空间堆积方式三维空间堆积方式.简单立方堆积简单立方堆积非密置层的三维
44、堆积方式非密置层的三维堆积方式晶胞内原子数：晶胞内原子数：配位数：配位数：空间利用率：空间利用率：典型金属：典型金属：立方晶胞立方晶胞（钋）（钋）Po5261NaNa、K K、CrCr、MoMo、W W等等属于体心立方堆积属于体心立方堆积。.体心立方堆积（钾型）体心立方堆积（钾型）这是非密置层另一种堆积方这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中属原子形成的凹穴中,得到的得到的是是体心立方堆积体心立方堆积。.体心立方堆积（钾型）体心立方堆积（钾型）晶胞内原子数：晶胞内原子数：2配位数：配位数：8空间利用率：空间利用率：68 典型金属：典型金属：K
45、、Na、Fe体心立方晶胞体心立方晶胞第一层第一层 ：三维空间堆积方式三维空间堆积方式密置层的三维堆积方式密置层的三维堆积方式123456 第二层第二层：对第一层来讲最紧密的堆积方式是将对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准球对准1，3，5 位。位。(或对准或对准 2，4，6 位，其情形是一位，其情形是一样的样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。最紧密的堆积方式。六方堆积六方堆积面心立方面心立方堆积堆积 上图是此种六方上图是此种六方堆积的前视图堆积的前视图ABABA 第一种：第一种：将第三层球对准
46、第一层的球将第三层球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个于是每两层形成一个周期，即周期，即 AB AB 堆积方堆积方式，形成六方堆积式，形成六方堆积。配位数配位数 12 (同层同层 6，上下层各上下层各 3).六方堆积（镁型）六方堆积（镁型）镁、锌、钛等属于六方堆积镁、锌、钛等属于六方堆积 BABABA镁型晶胞的抽取BAB六方晶胞晶胞内原子数：晶胞内原子数：2配位数：配位数：12空间利用率：空间利用率：74典型金属：典型金属：Mg Zn Ti 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 1 1，3 3，5 5 位位，不同不同于于 AB AB
47、两层的位置两层的位置，这是这是 C C 层。层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形成于是形成 ABC ABC 三层一个周期。三层一个周期。这种堆积方式可划分出面心这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。立方晶胞。配位数配位数 12 12 (同层同层 6 6，上下层各上下层各 3 3 ).面心立方面心立方堆积（铜型）堆积（铜型）金、银、铜、铝等属于面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积 铜型（铜型（面心立方最密堆积)BAACCB1 ABC铜型面心立方晶胞的抽取BBAC ABC ABC 形
48、式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。来加以说明。空间利用率高为空间利用率高为74。简单立方堆积简单立方堆积配位数配位数=6空间利用率空间利用率=52.36%体心立方堆积体心立方堆积 体心立方晶胞体心立方晶胞配位数配位数=8空间利用率空间利用率=68.02%六方堆积六方堆积 六方晶胞六方晶胞配位数配位数=12空间利用率空间利用率=74.05%面心立方堆积面心立方堆积面心立方晶胞面心立方晶胞配位数配位数=12空间利用率空间利用率=74.05%堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑
49、色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手黑色至深钢灰色。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、铅笔用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。芯等。知识拓展石墨知识拓展石墨石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨石墨 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为
50、什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。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，故熔沸点很高。强的共价键，故熔沸点很高。金刚石的熔点是3550,石墨的熔点是36523697(升华)。石墨熔点高于金刚石。石墨应该是混合型晶体石墨应该是混合型晶体而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.421010m,金刚石晶体内共价键的键长是1.551
