第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

讓我們一起先觀賞幾個(gè)漂亮晶體1/45雪花2/45金剛石冰糖石墨3/45

水晶石4/45祖母綠貓眼石紫水晶黃水晶5/45明礬硅藻土鉆石食鹽石蠟雪花泡沫塑料水晶石觀察·思索請(qǐng)同學(xué)們判斷以下物質(zhì)是晶體還是非晶體：6/45晶體常識(shí)

第一節(jié)7/45一、晶體與非晶體1.概念晶體：含有規(guī)則幾何外形固體非晶體：不含有規(guī)則幾何外形固體晶體：內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律做周期性有序排列組成固體物質(zhì)。非晶體：內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）在空間相對(duì)無(wú)序排列組成固體物質(zhì)。8/45晶體SiO2和非晶體SiO2投影示意圖水晶硅藻土2.分類(lèi)依據(jù)組成晶體粒子和粒子間相互作用，將晶體分為分子晶體、原子晶體、金屬晶體、離子晶體。另外還存在許多混合晶體或過(guò)渡型晶體。9/453.晶體與非晶體本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)展現(xiàn)多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒(méi)有（不能自發(fā)展現(xiàn)多面體外形）原子排列相對(duì)無(wú)序晶體自范性條件之一是生長(zhǎng)速率適當(dāng)10/4511/45天然水晶球里瑪瑙和水晶思索：得到晶體路徑，除了冷卻方法，還有沒(méi)有其它路徑？你能列舉哪些？瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成—沒(méi)有規(guī)則外形水晶則是熔融態(tài)SiO2遲緩冷卻形成—有規(guī)則外形12/45熔融態(tài)物質(zhì)凝固氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）溶質(zhì)從溶液中析出教材P61圖3～24、得到晶體普通路徑：13/455、晶體特征(1)自范性：即晶體能自發(fā)地展現(xiàn)幾何多面體外形性質(zhì)(2)各向異性（導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等）

(3)晶體對(duì)稱性(4)有固定熔、沸點(diǎn)石墨在與層平行方向?qū)щ娐始s為在與層垂直方向上導(dǎo)電率1萬(wàn)倍本質(zhì)特征:晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)高度有序性周期性重復(fù)排列14/45問(wèn)題與思索粉末狀固體是否都為非晶體呢？那么怎樣判斷固體是晶體還是非晶體呢？一些晶體顯微照片許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形,但在光學(xué)顯微鏡下可觀察到規(guī)則晶體外形15/45（1）物理性質(zhì)差異如：外形、硬度、熔點(diǎn)、折光率6、判別晶體和非晶體

（2）區(qū)分晶體和非晶體最可靠科學(xué)方法是：對(duì)固體進(jìn)行X—射線衍射試驗(yàn)16/45小結(jié)：晶體和非晶體差異固體外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔點(diǎn)晶體非晶體本質(zhì)區(qū)分含有規(guī)則幾何外形有粒子在三維空間周期性有序排列各向異性固定不含有規(guī)則幾何外形沒(méi)有粒子排列相對(duì)無(wú)序各向同性不固定微觀粒子在三維空間是否展現(xiàn)周期性有序排列17/451、以下關(guān)于晶體與非晶體說(shuō)法正確是

A、晶體一定比非晶體熔點(diǎn)高

B、晶體有自范性但排列無(wú)序

C、非晶體無(wú)自范性而且排列無(wú)序

D、固體SiO2一定是晶體2、區(qū)分晶體與非晶體最可靠科學(xué)方法是

A、熔沸點(diǎn)B、硬度

C、顏色D、x-射線衍射試驗(yàn)CD【課堂練習(xí)】18/45學(xué)與問(wèn)玻璃結(jié)構(gòu)示意圖2、依據(jù)晶體物理性質(zhì)各向異性特點(diǎn)，人們很輕易識(shí)別用玻璃仿造假寶石。你能列舉一些可能有效方法判別假寶石嗎？1、某同學(xué)在網(wǎng)站上找到一張玻璃結(jié)構(gòu)示意圖，如右圖，這張圖說(shuō)明玻璃是不是晶體？為何？觀察對(duì)稱性、刻劃玻璃、加熱、X—射線衍射不是晶體，因?yàn)榱Ｗ优帕袩o(wú)序，沒(méi)有晶體自范性。19/452、參考答案A、采取X射線衍射試驗(yàn)，當(dāng)X射線照射假寶石時(shí)，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。B、觀看是否含有對(duì)稱性，在外形上假寶石沒(méi)有相等晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。C、用它來(lái)刻劃玻璃，真寶石硬度大，可刻劃玻璃；而假寶石硬度小，不能用來(lái)刻劃玻璃。D、加熱，真寶石沸點(diǎn)很高，而假寶石無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)熔化。E、可利用寶石折光率判別20/45二、晶體與晶胞1.晶胞：晶體中重復(fù)出現(xiàn)最基本結(jié)構(gòu)單元2、特征：（1）普通來(lái)說(shuō),晶胞都是平行六面體（2）晶體和晶胞關(guān)系：經(jīng)過(guò)上、下、左、右、前、后平移能與下一個(gè)晶胞完全重合（平移性）整塊晶體能夠看成是無(wú)數(shù)完全等同晶胞無(wú)隙并置而成

晶胞只是晶體微觀空間里一個(gè)基本單元，在它上下左右前后無(wú)隙并置地排列著無(wú)數(shù)晶胞21/45無(wú)隙并置平行六面體平行六面體22/45蜂巢與蜂室銅晶體銅晶胞晶體與晶胞關(guān)系可用蜂巢與峰室關(guān)系比喻然而蜂巢是有形，晶胞是無(wú)形，是人為劃定。問(wèn)題:銅晶體一個(gè)晶胞中含有多少個(gè)銅原子?

A:14B:4C:8D:623/45體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/43.晶胞中粒子個(gè)數(shù)計(jì)算均攤法：晶胞任意位置上一個(gè)粒子假如是被n個(gè)晶胞所共有，那么，這個(gè)粒子對(duì)每個(gè)晶胞貢獻(xiàn)就是1/n。24/452121341體心：1面上：1/2頂點(diǎn)：1/8棱上：1/4立方晶胞中原子個(gè)數(shù)2437618525/45小結(jié)：立方晶胞中對(duì)質(zhì)點(diǎn)擁有率晶胞頂角棱上面上體心立方體

1/8

1/4

1/2

1頂點(diǎn)：8×1/8=1面上：6×1/2=3總共：1+3=426/454、三種經(jīng)典立方晶胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方27/45數(shù)一數(shù)它們平均含幾個(gè)原子答案:228828/45A=4×1/8=1/2練習(xí):

1、下面晶胞中含有原子個(gè)數(shù)及其化學(xué)式

B-A+B=4×1/8=1/2A與B離子個(gè)數(shù)比等于

該物質(zhì)化學(xué)式可表示為:

1:1AB晶體化學(xué)式確定——晶胞內(nèi)不一樣微粒個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)整數(shù)比29/452、鈦酸鋇熱穩(wěn)定性好,

介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所表示。則它化學(xué)式為（）

A.BaTi8O12

B.BaTi4O6

C.BaTi2O4

D.BaTiO3BaTiOD30/453.石墨晶體層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答以下問(wèn)題：（1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為_(kāi)___個(gè)、占有碳碳鍵數(shù)為_(kāi)___個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_(kāi)______。2：32331/454、如圖所表示NaCl晶胞中，Na+占據(jù)立方體體心和12條棱棱心，Cl-占據(jù)立方體頂點(diǎn)和面心。你能推導(dǎo)氯化鈉化學(xué)式嗎?32/454、年報(bào)道硼和鎂形成化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度最高統(tǒng)計(jì)。如圖所表示是該化合物晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱上下底面還各有1個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物化學(xué)式可表示為A、MgBB、MgB2C、Mg2B

D、Mg3B2典例分析33/45Mg原子數(shù)目：12×1/6+2×1/2=3B原子數(shù)目：6故化學(xué)式可表示為

MgB2典例分析34/455、如圖所表示晶體中每個(gè)陽(yáng)離子A或陰離子B，均可被另一個(gè)離子以四面體形式包圍著，則該晶體對(duì)應(yīng)化學(xué)式為A．AB

B．A2BC．AB3

D．A2B36、某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所表示，X位于立方體頂點(diǎn)，Y位于立方體中心，晶體中距離最近兩個(gè)X與一個(gè)Y形成夾角∠XYX角度為：A.90°B.60°C.120°D.109°28′AD35/457、最近發(fā)覺(jué)一個(gè)由鈦原子和碳原子組成氣態(tài)團(tuán)簇分子，以下列圖所表示，頂角和面心原子是鈦原子，棱中心和體心原子是碳原子，它化學(xué)式是

。解析：因?yàn)楸绢}團(tuán)簇分子指是一個(gè)分子詳細(xì)結(jié)構(gòu)，并不是晶體中最小一個(gè)重復(fù)單位，不能采取均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子數(shù)目就能夠了。答案為：Ti14C1336/45碘晶胞與CO2分子距離最近CO2分子有12個(gè)37/4538/4539/45金剛石晶胞109o28′共價(jià)鍵40/4541/45109o28′SiO共價(jià)鍵42/45Na+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+比例模型（1）NaCl型晶胞43/45鈉離子和氯離子在晶胞中位置？Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+