1、晶体结构与性质复习晶体结构与性质复习一一 晶体与非晶体晶体与非晶体晶体晶体非晶体非晶体本质本质自范性自范性其他其他原子在三维空间里原子在三维空间里呈周期性有序排列呈周期性有序排列原子在三维空间里原子在三维空间里排列无序排列无序有有无无各向异性各向异性各向同性各向同性二、四种晶体二、四种晶体晶体类型晶体类型 典型实例典型实例构成粒子构成粒子作用力作用力 离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体 NaOH、NaCl、Na2O等等HCl、Cl2、CO2、He、P4、S等等金刚石、金刚石、SiC、SiO2、Si、B等等Na、Al Fe、Cu等等阴、阳阴、阳离子离子分子分子原子
2、原子金属离子金属离子自由电子自由电子离子键离子键分子间作分子间作用力用力共价键共价键金属键金属键晶体类型晶体类型 熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性 离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体 较高较高较硬较硬 不导电不导电（溶于水（溶于水或熔融态或熔融态下导电）下导电）很低很低很高很高差别较大差别较大很大很大很小很小不导电不导电不导电不导电（硅为（硅为半导体）半导体）良好良好差别较大差别较大（一）物质的熔点与晶体类型的关系（一）物质的熔点与晶体类型的关系1、若晶体类型不同，一般情况下：、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体。原子晶体离子晶体分子晶体。2、
3、若晶体类型相同，则有：、若晶体类型相同，则有：(1)分子晶体中分子晶体中(不含氢键时不含氢键时)，分子组成和结构相似，分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。高。(2)原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。键键长越短，键能越大，熔点越高。(3)金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。
4、(4)离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。越高。（二）电子气理论：（二）电子气理论：经典的金属键理论叫做经典的金属键理论叫做“电子电子气理论气理论”。它把金属键形象地。它把金属键形象地描绘成从金属原子上描绘成从金属原子上“脱落脱落”下来的大量自由电子形成可与下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的气体相比拟的带负电的“电子电子气气”，金属原子则，金属原子则“浸泡浸泡”在在“电子气电子气”的的“海洋海洋”之中。之中。金属导热性的解释金属导热性的解释自由电
5、子在运动时经常与金属离子碰撞，引起自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。自由电子在通过碰撞，把能量传给金属离子。自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块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。金属达到相同的温度。金属延展性的解释金属延展性的解释 当金属受到外力作用时，晶体中当金属受到外力作用时，晶
6、体中的各原子层就会发生相对滑动，的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。属都有良好的延展性。气态离子形成气态离子形成1 1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。或指摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值
7、。或指拆开拆开1mol1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。的能量。（三）、离子晶体的晶格能（三）、离子晶体的晶格能晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。三、晶胞三、晶胞1、描述晶体结构的基本单元、描述晶体结构的基本单元2、晶胞都是平行六面体、晶胞都是平行六面体,晶胞在晶体中晶胞在晶体中“无隙并置无隙并置”4、晶胞中原子个数的计算、晶胞中原子个数的计算均摊法均摊法顶点顶点1/8 棱边棱边1/4 面心面心1/2 体心体心13、晶胞、晶胞8顶点顶点同同 4平行棱边同平行棱边同 2对面同
8、对面同 名称名称示意图示意图代表物质代表物质晶胞原子数晶胞原子数边长边长a与原子半径与原子半径r关系关系密度密度空间利用率空间利用率简单立方简单立方配位数配位数钋钋16a=2rm/v=M/NAa34/3r3a3=52%名称名称示意图示意图代表物质代表物质晶胞原子数晶胞原子数边长边长a与原子半径与原子半径r关系关系密度密度空间利用率空间利用率体心立方体心立方配位数配位数钾，钠，铁钾，钠，铁283 a=4rm/v=2M/NAa324/3r3a3=68%名称名称示意图示意图代表物质代表物质晶胞原子数晶胞原子数边长边长a与原子半径与原子半径r关系关系密度密度空间利用率空间利用率面心立方面心立方铜，银，
9、金铜，银，金42 a=4rm/v=4M/NAa344/3r3a3=74%配位数配位数面心立方面心立方12C60的晶胞的晶胞干冰的晶胞干冰的晶胞名称名称示意图示意图代表物质代表物质晶胞原子数晶胞原子数空间利用率空间利用率六方六方配位数配位数镁，锌，钛镁，锌，钛21274%名称名称示意图示意图晶胞原子数晶胞原子数边长边长a与原子半径与原子半径r关系关系密度密度空间利用率空间利用率金刚石型金刚石型配位数配位数843 a=8r84/3r3a3=34%m/v=8M/NAa3石墨晶体的层状石墨晶体的层状结构中，每一个结构中，每一个最小的碳环完全最小的碳环完全拥有碳原子数为拥有碳原子数为_，每个，每个C完全
10、完全拥有拥有CC数为数为_23氯化铯型氯化铯型配位数配位数Cs+Cl-88氯化钠型氯化钠型配位数配位数Na+Cl-66CaCa2+2+配位数：配位数：8氟化钙型氟化钙型F-配位数：配位数：4氟化钙型氟化钙型ZnS型型配位数配位数Zn2+S2-44决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素（1 1）几何因素）几何因素 晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比（2 2）电荷因素）电荷因素 晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比（3 3）键性因素）键性因素 离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素四、堆积四、堆积平面堆积平面堆积非密置层非密置层密置层密置层立体堆积：立体堆积：非密置层非密置层12
11、3456123456密置层密置层ABABA123456123456ABCAABC五、统一五、统一六方六方:镁型镁型 面心立方面心立方:铜型铜型 BCACaTiO3钙钙-钛矿晶胞结构钛矿晶胞结构如图所示。如图所示。求该晶体的化学式求该晶体的化学式六、练习六、练习 A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2B如图所示硼和镁形成的化合物的晶体结构单元：镁如图所示硼和镁形成的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原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个个镁原子，镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为式可
12、表示为()12123030晶体硼的基本结构单元都是晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体由硼原子组成的正二十面体,其中含有其中含有2020个等边三角形和个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形各有一个原子，试观察图形回答。这个基本结构单元由回答。这个基本结构单元由 _ _ _个硼原子组成，共含有个硼原子组成，共含有_ _ 个个B-BB-B键。键。一种由钛原子和碳原子构成一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳棱的中心和体心的原子
13、是碳原子，它的化学式是原子，它的化学式是 。C60分子是形如球状的多面分子是形如球状的多面体，分子只含有五边形和六体，分子只含有五边形和六边形；边形；多面体遵循欧拉定理：多面体遵循欧拉定理：顶点数顶点数+面数面数-棱边数棱边数=2 求：一个求：一个C60分子中有几个分子中有几个五边形和几个六边形？五边形和几个六边形？先求棱边数：每个顶点伸出三条棱，而每条棱又总是由先求棱边数：每个顶点伸出三条棱，而每条棱又总是由两个顶点共有，所以，每个顶点单独伸出的棱有两个顶点共有，所以，每个顶点单独伸出的棱有3 31/2=1.51/2=1.5条，条，6060个顶点共伸出的棱为个顶点共伸出的棱为60601.5=
14、901.5=90条。条。依据欧拉定理可写出：依据欧拉定理可写出：60+x+y-90=2 60+x+y-90=2 依据棱边数守恒：（依据棱边数守恒：（5x+6y5x+6y）/2=90 /2=90 联立解得联立解得 x=12x=12，y=20y=20(1)(1)设设C C6060分子中含有分子中含有x x个五边形和个五边形和y y个六边形个六边形也可根据顶点数守恒：也可根据顶点数守恒：5/3x+2y=60 5/3x+2y=60 代替代替B下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是能的是_A、Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s);H B、Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);H C、Na(s)=Na(g);HD、Na(g)-e-=Na+(g);HE、1/2Cl2(g)=Cl(g);HF、Cl(g)+e-=Cl-(g);H
