1、第一节第一节认识晶体认识晶体一、晶体的特性一、晶体的特性1.晶体的概念：晶体的概念：内部微粒（原子、离子或分子）在空内部微粒（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间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。的固体物质。内部原子或分子的排列呈杂乱无章的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分布状态的固体成为非晶体非晶体。如。如玻璃玻璃沥青石蜡沥青石蜡。2.晶体的特性晶体的特性（1）具有规则的几何外形。）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。的、规则的多面体外形。（自范性）（自范性）（2）各向
2、异性：晶体在不同方向上表现）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。出不同的物理性质。（3）对称性：晶体的外形和内部结构都）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。具有特有的对称性。（4）有固定的熔、沸点，）有固定的熔、沸点，而非晶体没有而非晶体没有。思考：晶体为什么有这些特性？思考：晶体为什么有这些特性？1(1)晶体为什么有自范性？晶体为什么有自范性？(2)晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？【提示提示】(1)晶体有自范性的本质原因是：晶晶体有自范性的本质原因是：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排
3、列。(2)固体不一定是晶体，如玻璃、橡胶等都是玻固体不一定是晶体，如玻璃、橡胶等都是玻璃体，不属于晶体。璃体，不属于晶体。思考感悟思考感悟3.晶体的种类晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互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。属晶体、原子晶体和分子晶体。晶体类型晶体类型微粒种类微粒种类微粒间相互微粒间相互作用作用实例实例离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体阴、阳离子阴、阳离子离子键离子键金属原子金属原子原子原子分子分子金属键金属键共价键共价键分子间作用力分子间作用力氯化钠氯化
4、钠铜铜金刚石金刚石冰冰另：晶体用途（另：晶体用途（P69P69了解）了解）鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件二、晶体结构的堆积模型二、晶体结构的堆积模型 组成晶体的金属原子、离子或分组成晶体的金属原子、离子或分子在没有其他因素影响时，在空间的排列子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从大都服从紧密堆积紧密堆积原理，这是因为金属键、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离子键和分子间作用力没有方向性和饱和性。性。而以密堆积的方式可降低体
5、系的能量，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。使晶体变得比较稳定。鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件 在一个在一个层层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切个球相切，这样形成的层称为，这样形成的层称为密置层。密置层。在中心的周围在中心的周围形成形成 6 个凹位，将其算为第一层。个凹位，将其算为第一层。1.等径圆球的密堆积（金属晶体）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
6、电子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。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等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，型最密堆积，A1型型最密堆积和最密堆积和A2 型密堆积。型密堆积。等径圆球在等径圆球在列列上紧密堆积只有一种，即所有原子上紧密堆积只有一种，即所有原子在在一条直线一条直线上。上。鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)123456 第二层第二层 相对第一层来讲最紧密的堆积方式是
7、将球对准相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)123456 关键是第三层，相对第一、二层来说，第三层可以有两种最关键是第三层，相对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。紧密的堆积方式。AB，鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件 下图是下图是A3型六方型六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。第一种是将球对准第一层的球。123
8、456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 ABAB 堆积方式，形成堆积方式，形成六方紧密堆积六方紧密堆积-A3型型。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各，上下层各 3)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件 第三层的第三层的另一种排列另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2，4，6 位，不同于位，不同于 AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C 层。层。123456123456123456鲁科版化学选修三3.1
9、认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件123456面心立方紧密堆积的前视图面心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，于是形成成 ABCABC 三层一三层一个周期。个周期。得到得到面心立方堆面心立方堆积积A1型型。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件 这两种堆积都
10、是最紧密堆积，空间利用率为这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。六方紧密堆积六方紧密堆积 （A3）面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积(A1)。金属的金属的堆积方式堆积方式鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件2.非等径圆球的密堆积（离子晶体）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堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球大球先按一定方式做等径圆球的密堆
11、积。小球再填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。充在大球所形成的空隙中。NaCl配位数为配位数为6，即每个，即每个Na+离子周围直接连有离子周围直接连有6个个CI-，反之亦然。，反之亦然。鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件3.分子晶体的密堆积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力没有方向性和饱和性，晶体尽可能采取紧密堆积。堆积。4.
12、原子晶体的堆积原子晶体的堆积原子通过共价键形成晶体，由于原子通过共价键形成晶体，由于共价键的方向共价键的方向性和饱和性性和饱和性，决定一个原子周围原子数很有限，决定一个原子周围原子数很有限，堆积方向也确定，堆积方向也确定，不服从紧密堆积原理。不服从紧密堆积原理。鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件总结：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
13、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.鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件鲁科版化学选修三认识晶体优秀ppt课件 1.晶胞是晶胞是晶体中最小结构重复单元晶体中最小结构重复单元。2.晶胞必须符合两个条件：晶胞必须符合两个条件：一是代表晶体的化学组成一是代表晶体的化学组成 二是代表晶体的对称性二是代表晶体的对称性晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同的平行六面
14、体。的平行六面体。3.晶胞按其周期性在三维空间重复排列（无隙晶胞按其周期性在三维空间重复排列（无隙并置堆砌）成晶体。可以从一个晶胞推断晶体并置堆砌）成晶体。可以从一个晶胞推断晶体的结构和性质。的结构和性质。划分晶胞要遵循划分晶胞要遵循2 2个原则：一是尽可能反映个原则：一是尽可能反映 晶体内结构的对称性；二是尽可能小。晶体内结构的对称性；二是尽可能小。三、晶体结构的基本单元三、晶体结构的基本单元晶胞晶胞三、晶体结构的基本单元三、晶体结构的基本单元晶胞晶胞简单立方晶胞简单立方晶胞认识几种晶胞：认识几种晶胞：面心立方晶胞面心立方晶胞体心立方晶胞体心立方晶胞简单单斜晶胞简单单斜晶胞A3型最密堆积及其
15、六方晶胞：型最密堆积及其六方晶胞：六方最密堆积（含三个晶胞）六方最密堆积（含三个晶胞）A1型最密堆积及其面心立方晶胞型最密堆积及其面心立方晶胞立方最密堆积立方最密堆积2.常见三种密堆积的晶胞六方晶胞六方晶胞-A3型型体心立方晶胞体心立方晶胞-A2型型晶胞中微粒数目的计算晶胞中微粒数目的计算晶胞中的不同位置的微粒是被一个或几个相邻晶胞分享的，晶胞中的不同位置的微粒是被一个或几个相邻晶胞分享的，因此一个晶胞所包含的实际内容是因此一个晶胞所包含的实际内容是“切割切割”以后的部分以后的部分3确定晶体组成的方法确定晶体组成的方法均均摊法摊法（切割法）（切割法）指每个图形平均拥有的粒子数目。指每个图形平均
16、拥有的粒子数目。顶点顶点：顶点顶点-1/8-1/8棱边棱边：棱棱-1/4-1/4面心面心：面心面心-1/2-1/2鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)体心体心：体心体心-1-1鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)氯化钠晶体面心面心体心体心棱上棱上顶点顶点氯离子氯离子钠离子钠离子思考：思考：氯化钠氯化钠晶体中钠离子晶体中钠离子和氯离子分别和氯离子分别处于晶胞的什处于晶胞的什么位置？么位置？鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张P
17、PT)氯化钠晶体结构思考：思考：与一个钠离与一个钠离子相邻最近子相邻最近且距离相等且距离相等的氯离子有的氯离子有多少个？距多少个？距离是多少？离是多少？（图示距离（图示距离为为a）123456a鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)氯化钠晶体结构思考：思考：与一个钠离与一个钠离子相邻最近子相邻最近且距离相等且距离相等的钠离子有的钠离子有多少个？距多少个？距离是多少？离是多少？（图示距离（图示距离为为a）a123456789101112鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)鲁科版化学选修三3.1认识晶体(共46张PPT)氯化铯晶
18、体 氯化铯的小晶胞铯离子：氯离子：思考：氯化铯思考：氯化铯晶体中氯离子晶体中氯离子和铯离子分别和铯离子分别处于晶胞的什处于晶胞的什么位置？么位置？NaCl晶胞晶胞CsCl晶胞晶胞计算：计算：NaCl晶胞、晶胞、CsCl晶胞中含有晶胞中含有的阴、阳离子数目分别是多少？的阴、阳离子数目分别是多少？钠离子：钠离子：1121/4 4 氯离子：氯离子：8 1/861/2 4 铯离子：铯离子：1氯离子：氯离子：8 1/8 1(对于立方体结构对于立方体结构)n位于位于顶点顶点的微粒，晶胞完全拥有其的微粒，晶胞完全拥有其1/8。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1/2。n位于位于棱
19、上棱上的微粒，晶胞完全拥有其的微粒，晶胞完全拥有其1/4。n位于位于体心体心上的微粒，微粒上的微粒，微粒完全属于完全属于该晶胞。该晶胞。结束例题分析：如图所示的晶体结构是一种具有优良的压如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。晶体内与每个晶体内与每个“T T”紧邻的氧原子数和这紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带种晶体材料的化学式分别是（各元素所带的电荷均已略去）的电荷均已略去）O O原子原子TiTi原子原子BaBa原子原子例题解析：化学式为：化学式为：BaTiOBaTiO3 3BaBa：1x11x1Ti
20、Ti：8x(1/8)8x(1/8)OO：12x(1/4)12x(1/4)O O原子原子TiTi原子原子BaBa原子原子感悟升华1、某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。试分析：（1）在一个晶胞中有）在一个晶胞中有 个个X，个个Y，所以该晶体的化，所以该晶体的化学式为学式为_。（2）晶体中距离最近的）晶体中距离最近的2个个X与一个与一个Y所形成的夹角所形成的夹角XYX角度为角度为_（填角的度数）（填角的度数）2、美国科学杂志评选2001年世界科技十大成就中，名列第五的日本青山学院大学教授秋光纯发现的金属间化合物硼化镁超导转变温度高达39K，该金属间化合物的晶体结构如
21、上图。则它的化学式为（）A.MgB B.Mg2B C.MgB2 D.Mg2B33.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：121/6+21/2+3=6 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶顶 -1/8 -1/8 棱棱-1/4 -1/4 面面-1/2 -1/2 心心-1-1（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：81/8+61/2=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。
22、微粒数为：81/8+1=2AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB练习练习2：根据离子晶体的晶根据离子晶体的晶胞胞结构，判断下结构，判断下列列离子晶体离子晶体的化学式：（的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2BAB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）ABB化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子
23、晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3练习练习5 5：下：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 。6O：121/43Ti:8 1/81Ca：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 某晶胞结某晶胞结构如图所示，构如图所示，晶胞中各微粒晶胞中
24、各微粒个数分别为：个数分别为：铜铜_个个 钡钡_个个 钇钇_个个巩固巩固练习：练习：231 、在、在CsCl晶体中晶体中,每个每个Cs+同时吸引着同时吸引着_个个Cl-?每个每个Cl-同时吸引着同时吸引着_个个Cs+?、在、在CsCl晶体中晶体中,每个每个Cs+周围与之等距离且最近的周围与之等距离且最近的Cs+有有_个个?这些这些Cs+可围成怎样的几何图形？可围成怎样的几何图形？、Cs+和和Cl-的数目之比为的数目之比为 、整个晶体中是否存在单个的、整个晶体中是否存在单个的CsCl分子分子_ 5 5、找出、找出CsCl晶体的晶胞，并计算晶体的晶胞，并计算CsCl的一个晶胞中的一个晶胞中的的Cs+和和Cl-个数？个数？8811否否6正八面体正八面体均为均为1练习：练习：右图为氯右图为氯化铯结构化铯结构的一部分：的一部分：
