知識清單17晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

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思維導圖

知識捺理

知識點01晶體和晶體類型知識點02晶體結(jié)構(gòu)與計算

知識點01晶體和晶體類型

到回酎回

一、晶體和非晶體

1.結(jié)構(gòu)判據(jù)：結(jié)構(gòu)微粒是否有序排列

2.外形判據(jù)

（1）晶體一定具有規(guī)則幾何外形

（2）具有規(guī)則幾何外形的固體不?定是晶體

3.性質(zhì)判據(jù)

（1）自范性判據(jù):本質(zhì)差異（能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)）

（2）熔點刊據(jù)；是否有固定的熔點

（3）性向判據(jù)：硬度、導熱性和導電性等物性在不同方向上是否相同

①晶體：各向異性

②非晶體：各向同性

4.獲得晶體的途徑

熔融態(tài)物質(zhì)溶質(zhì)從溶液中

氣態(tài)物質(zhì)冷卻

5.實驗鑒別

（1）常規(guī)鑒別：看固體是否有固定的熔點

（2）儀器鑒別：對固體進行X射線衍射實驗

6.非晶體、等離子體和液晶的比較

聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能

內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無章（長程無某些非晶體合金強度和硬度高、耐腐

非晶體

序，短程有序）的分布狀態(tài)的固體蝕性強，非晶態(tài)硅對光的吸收系數(shù)大

由電子、陽離子和電中性粒子組成，整

等離子體具有良好的導電性和流動性

體上呈電中性，帶電離子能自由移動

內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)既具有液體的流動性、黏度、形變性，

液晶

出有序的狀態(tài)又具有晶體的導熱性、光學性質(zhì)等

二、金屬鍵和金屬晶體

1.金屬鍵

（1）概念：金屬陽離子和自由電子之間存在的強的相互作用。

（2）本質(zhì)：金屬原子脫落下來的價蚯形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用,從而把所

有金屬原子維系在一起。

（3）成鍵粒了：金屬陽離子和自由電子

（4）存在：金屬單質(zhì)或合金

（5）特征：無方向性和無飽和性.

（6）金屬鍵的強弱比較

①原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；

②原子半徑越小，價電子數(shù)越直，金屬鍵越強。

2.金屬晶體

（1）概念：原子間以金屬鍵結(jié)合形成的晶體。

（2）用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)

通性理論解釋

當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動,但排列方式不變,

延展性

金屬陽離子與自由電子形成的電子氣沒有被破壞，所以金屬有良好的延展性。

在外加電場的作用下，金屬晶體中的電子氣在電場中定向移動而形成電流,呈現(xiàn)

導電性

良好的導電性。

電子氣中的自由電子在運動時經(jīng)常與金屬原子發(fā)生碰撞，從而引起兩者能量的交

導熱性

換。

三、分子晶體

1.概念及粒子間作用力

（1）概念：只含分子的晶體。

（2）粒子間作用力

①相鄰分了間以分子間作用力結(jié)合;

②分子內(nèi)原子之間以共價鍵結(jié)合。

2.堆積方式

項目分子密堆積分子非密堆積

作用力只有分子間作用力,無氫鍵有分子間氫鍵,它具有方向性

空間特點每個分子周圍一般有個緊鄰的分子空間利用率不高，留有相當大的空隙

舉例C60、干冰、12、02HF、N%、冰

3.常見分子晶體及物質(zhì)類別

物質(zhì)種類實例

所有非金屬氫化物

H20SNH3、CH4等

部分非金屬單質(zhì)鹵素（X2）、。2、N2、白磷（P4）、硫（$8）等

部分非金屬氧化物CO2、PQo、SO2、SO3等

幾乎所有的酸HNO3、H2so4、H3Po4、FhSiOi等

絕大多數(shù)有機物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等

4.分子晶體的物理性質(zhì)

物理性質(zhì)原因

一般熔、沸點較低，硬度較小，易揮發(fā)，易升華分子間作用力較弱

固態(tài)和熔融態(tài)一般不導電，但有的在水溶液中能導電沒有自由移動的帶電粒子

非吸性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑:極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑分子晶體的溶解性一般滿足“相似相溶”原理

四、共價晶體

1.共價晶體的結(jié)構(gòu)特點

:構(gòu)成粒子卜原子

買

價:作用力卜共價維

晶

整塊晶體是一個三維的共價

:空間結(jié)構(gòu)卜鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在單個

的小分子，是一個“巨分子”

2.共價晶體與物質(zhì)的類別

物質(zhì)種類實例

某些單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體錯、金剛石等

某些非金屬化合物碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3NJ、氮化硼（BN）等

3.共價晶體的熔、沸點

（1）特點：共價晶體具有很高的熔點。原因：共價晶體熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的

溫度。

（2）影響因素：結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。

5.離子晶體組成的認識誤區(qū)

（1）離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH』C1是離子晶體。

（2）離子晶體中除離子鍵外不一定不含其他化學鍵，如NaOH晶體中還含有極性共價鍵，7a2O2晶體中

還含有非極性共價鍵。

（3）由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCb是由金屬元素A1和非金屬元素

C1組成的分子晶體。

（4）含有金屬離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體中含有金屬陽離子。

（5）離子晶體的化學式只表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比，而不是表示其分子組成。

六、晶體類型的判斷

1.微粒判據(jù)（本質(zhì)判據(jù)）

晶體類型離子晶體分子晶體金屬晶體共價晶體

構(gòu)成微粒陰陽離子妊金屬陽離子和自由電子原子

2.作用力判據(jù)（本質(zhì)判據(jù)）

晶體類型離子晶體分了一晶體金屬晶體共價晶體

作用力離子鍵分子間作用力金屬鍵共價鍵

3.結(jié)構(gòu)判據(jù)：共價晶體為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

4.組成判據(jù)

（1）金屬晶體：金屬單質(zhì)（除汞外）與合金

（2）共價晶體：金剛石、晶體硅、二氧化硅、碳化硅

（3）離子晶體：金屬和非金屬形成的晶體及核鹽，AlCh等除外

（4）分子晶體

①典型物質(zhì)：非金屬和非金屬形成的晶體和A1C13

②反例物質(zhì)：鏤鹽及共價晶體

5.性能判據(jù)

（1）金屬晶體:導熱、導電、延展性、機械性能良好

（2）離壬晶體：硬度較大或略硬而脆，大部分易溶于水

（3）共價晶體：硬度很大，熔沸點很高，不溶于任何常見的溶劑

（4）在晶體：硬度??；熔沸點很低，常溫下呈氣體或液體；揮發(fā)性很強

6.用途判據(jù)

（1）共價晶體:常用于制作半導體材料

（2）共價晶體：常用于制作超硬、耐磨材料

（3）共價晶體：常用于制作耐高溫、耐腐蝕材料

（4）分壬晶體：常用于制作致冷劑

（5）金屬晶體：常用于制作導電材料

7.實驗判據(jù)

（1）離子晶體:熔融狀態(tài)下能導電的化合物晶體

（2）分子晶體或共價晶體:熔融狀態(tài)下不能導電的化合物晶體

（3）金屬晶體:固體和熔融狀態(tài)下都能導電的晶體

七、晶體熔沸點的比較

1.晶體熔沸點的比較

看聚集狀態(tài)固體二液體上氣體

廠（原子晶體）一鍵長理鍵能走,熔沸點高，硬度大

金屬晶體尢

看晶體類型半徑小電荷壘,熔沸點高，硬度大

-（離子晶體:

L（分子晶體）~三因素四要點

低

最

沸點

左角

看表中位置下

一

點

熔

右

沸

角

上

低

高

沸

中

點

方

上-_

最

一

2.分子晶體熔沸點的比較

「（先看分子量）f組成和結(jié)構(gòu)相似，分干量越大，熔沸點越高

f||-〔看氫鍵類型）一分子間氫鍵熔沸點以分子內(nèi)氫鍵熔沸點隨

匱I看氫鍵多少）f形成的分子間氫鍵越多,熔沸點越直

一（看分子極性）f組成相似分子蚩相近,極性分子的熔沸點邕

3.簡答模板：|晶體類型|=影響因素n|作用力唬弱|n留留

（1）共價晶體：A和B都是共價晶體，A的原子半徑小，鍵長短，鍵能大，共價鍵強，熔沸點高（硬度

大）

（2）離子晶體：A和B都是離子晶體，A的離子半徑小，離子所帶電荷多，離子鍵強（晶格能大），熔

沸點高

（3）金屬晶體：A和B都是金屬晶體，A的離子半徑小，離子所帶電荷多，金屬鍵強，熔沸點高（硬度

（4）分子晶體

①A和B都是分子晶體，A的相對分子質(zhì)量大，分子間作用力強，熔沸點高

②A和B都是分子晶體，A中存在分子間氫鍵，分子間作用力強，熔沸點高

③A和B都是分子晶體，A中存在分子內(nèi)氫鍵，分子間作用力弱，熔沸點低

（5）不同晶體

①A是離子晶體，靠較強的離子鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔

沸點高

②A是共價晶體，靠較強的共價鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔

沸點高

③A是金屬晶體，靠較強的金屬鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔

沸點高

Amwi回

易錯點一晶體與非晶體的誤判

（1）具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。

（2）晶體與#晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。

（3）晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。

易錯點二晶體性質(zhì)的誤判

（1）共價晶體一定含有共價鍵，而分子晶體可能不含共價健。

（2）含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶味中不一定含陰離子，如金屬晶體。

（3）共價晶體的熔點不一定比離子晶體高，如石英的熔點為1710℃,MgO的熔點為2852℃。

（4）金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如Na的熔點為97C,尿素的熔點為132.7°C。

易錯點三配體的誤判

（1）單核配體的確認要注意是否帶有電荷，如F、CI等,如配合物［COCI（NH3）5］C12,中心離子為CO3

+,配體是C「和NH3,而不是氯原子。

（2）有關(guān)配合物的結(jié)構(gòu)示意圖，不考慮空間結(jié)構(gòu)，但要注意配體中的配位原子一定要與中心原子或中

心離子直接相連。如［Cu（NH3）4p+中N%中N原子為配位原子，所以N原了?必須要與銅離了?直接相連。

0???

【典例01】（2023?北京卷）中國科學家首次成功制得大面積單晶石墨塊，是碳材料科學的一大進步。

下列關(guān)于金剛石、石墨、石墨煥的說法正確的是

A.三種物質(zhì)中均有碳碳原子間的。鍵B.三種物質(zhì)中的碳原子都是sp，雜化

C.三種物質(zhì)的晶體類型相同D.三種物質(zhì)均能導電

【答案】A

【解析】原子間優(yōu)先形成。鍵，三種物質(zhì)中均存在。鍵，A項正確；金剛石中所有碳原子均采用sp'雜

化，石墨中所有碳原子均采用Sp?雜化，石墨塊中苯環(huán)上的碳原子采用Sp,雜化，碳碳三鍵上的碳原子采用SP

雜化，B項錯誤；金剛石為共價晶體，石墨塊為分子晶體，石墨為混合晶體，C項錯誤；金剛石中沒有自由

移動電子，不能導電，D項錯誤。

【典例02】（2022?江蘇卷）下列說法正確的是（）

D.IVA族元素單質(zhì)的晶體類型相同

【答案】B

【典例03】（2022?湖北卷）某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤

的是（）

【答案】B

知識點02晶體結(jié)構(gòu)及計算

到回司回

一、晶體結(jié)構(gòu)

1.晶胞

（1）概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

（2）結(jié)構(gòu)：晶胞一般都是平行六面體,晶體是由無數(shù)晶胞無隙并置而成。

2.晶胞中微粒個數(shù)：均攤法

晶胞正或長方體正六棱柱正三棱柱

示意圖"田/0

6…?if

\_21

頂點上微粒

86J2_

\_2

側(cè)棱上微粒

436

2\_

上下棱微粒

444

\_2

面點上微粒

222

內(nèi)部的微粒111

3.金屬晶體的四種堆積方式

堆積面心立方體心立六方最簡單立

名稱最密堆積方堆枳密堆積方堆枳

堆積質(zhì)酸流需

模型n鬻10la

堆積Al型A2型或鉀A3型

Po型

類型或銅型型或鎂型

??■ABCABC—,?,ABAB--\

堆積

P■

方式\~YQ7~1?

（J55）*aXD*

配位

128126

數(shù)

品胞1

出M

結(jié)構(gòu)Q

投影T\J，4

忙揮￡????A/g…:泯?…j

圖

.：:：i??????????4j----------￥

4.典型離子晶體的空間構(gòu)型

類型NaCl型CsCl型立方ZnS型CaFz型

4|?

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圖示>

小°也c?卜

O~匕―0131

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7i?CMOF

?NaoaOCT0（VOZn"?礦

間隔排列的4個

結(jié)構(gòu)1/8晶胞為簡體心立8個小立方體的

小立方體的體

特點單M方結(jié)構(gòu)方結(jié)構(gòu)體心各有1個F-

心各有1個Zi?+

2+

配位Ca：8

684

數(shù)F-：4

5.常見分子晶體和共價晶體的晶胞

晶胞二氧化碳金剛石碳化硅二氧化硅

1

時也

圖示廬?快鏟

?表示TC6分子

結(jié)構(gòu)特點面心立方同ZnS將金剛石中內(nèi)將晶體硅中每個

6.

（1）結(jié)構(gòu)特點

①基本結(jié)構(gòu)：正四面體結(jié)構(gòu),中心原子配位數(shù)為4

②空間構(gòu)型：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),鍵角為109。28’，都是他雜化

（2）最小的環(huán)

被共用的最小環(huán)數(shù)

晶體最小環(huán)

原子共價鍵

金剛石元環(huán)C：12C—C鍵：6

二氧Si：12

...一十二元環(huán)Si-O鍵：6

化硅0：6

（3）化學鍵數(shù)

①金剛石：Imol金剛石中含2NA個C-C鍵

②晶體硅：lm。l晶體硅中含2NA個Si—Si鍵

③二氧化硅：1mol二氧化硅中含4NA個Si—O鍵

7.石墨的結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)特點

①基本結(jié)構(gòu)：層狀結(jié)構(gòu)

②層內(nèi)構(gòu)型：平面正六邊形結(jié)構(gòu),鍵角為120°,雜化方式：sjr

③最小碳環(huán)：有￡個碳原子，實際含2個碳原子

（2）化學鍵

①1mol石墨中含有”molC-C鍵（g鍵）

②層和層的自由電子構(gòu)成I個大巳鍵，沿層的平行方向可導電

（3）微粒間作用力

①層內(nèi)部：共價鍵

②層之間：范德華力

③石墨的大乃鍵具有金屬鍵的性質(zhì)

(4)物理性質(zhì)

①熔點：比金剛石的高，C—C鍵的鍵長比金剛石中的短

②質(zhì)地：比較柔軟，層與層間的距離比C—C鍵的鍵長長，作用力小

(5)晶體類型：混合鍵型晶體

二、晶體的有關(guān)計算

1.晶體中某些幾何體中的數(shù)量關(guān)系(晶胞參數(shù)為。)

(1)立方體體對角線=正&，面對角線=拒g

(2)面心立方晶胞相鄰的兩個面心間的距離=4

(3)正四面體中各量的關(guān)系

&

3

g-&

良

=

BO1

OE-

BE=2

①直角三角形BEC中：(BC)2=(CE)2+(BE)

9?

@BO=-BE,OE=-BE

33

③直角三角形AOB中：(AB)2=(BO)2+(AO)

2.幾種單質(zhì)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點

(1)面心立方：面對角線上的三個原子相切：4r=72a

(2)體心立方：體對角線上的三個原子相切：4r=V3tz

（3）簡單立方：側(cè)面上的原子兩兩相切：2r=la

（4）六方最密：正四面體相鄰原子兩兩相切：2r=\a

0

（5）金剛石型：內(nèi)部小立方體體對角線上的三個原子相切：8r=V3?

3.晶胞密度的計算

（2）晶胞的體積：7=Sh（S為底面積，h為高）

①立方體晶胞：V