第三章晶體結構與性質(zhì)第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識物質(zhì)的三態(tài)變化是物理變化，變化時克服分子間作用力或破壞化學鍵，但不會有新的化學鍵形成。固態(tài)凝固/

凝華(放熱)

融化

升華

(放熱)(吸熱)

(吸熱)導入新課氣化

(吸熱)液化(放熱)液態(tài)氣態(tài)你知道嗎

日常生活中所接觸到的物質(zhì)會有哪些狀態(tài)呢?固態(tài)

：液

態(tài)

：氣態(tài)：那么雷電和極光里的物質(zhì)又是什么狀態(tài)的呢?解，產(chǎn)生電子和陽離子等。這種由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈

電中性的

物

質(zhì)

聚

集

體稱為等離子體。特點等離子體是一種特殊的氣體等離子體具有良好的

導電性和

流動性

◎物質(zhì)的聚集狀態(tài)一、等離子體氣態(tài)物質(zhì)在

高溫

或者在外加電場激發(fā)下，分子發(fā)生分物質(zhì)的聚集狀態(tài)二、液晶介于_

液態(tài)

和_

晶態(tài)

之間的物質(zhì)狀態(tài)流動性、黏度、形變性等

導熱性、光學性質(zhì)等←液晶的溫度范圍液晶T?(

澄

清

點

)固體T?(

熔

點

)溫度逐漸升高液體思考與討論1.如何使氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體?高溫加熱氣體或用紫外線、X射線和Y

射線照射氣體，都能使氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。2.為什么液晶具有顯示功能?液晶的顯示功能與液晶材料內(nèi)部分子的有序排列有關，在施加

電場時，液晶分子能夠沿電場方向有序排列，而移去電場后，

液晶分子又恢復到原來的狀態(tài)，所以液晶具有顯示功能。晶體與非晶體藍色的硫酸銅

(CuSO?·5H?0)蠟狀的白磷

(P?)黃色的硫黃

(S?)紫黑色的碘

(I?)>絕大多數(shù)常見的固體是晶體>只有如玻璃、炭黑之類的物質(zhì)屬于非晶體思考：晶體與非晶體有什么本質(zhì)差異呢?晶體與非晶體炭黑又稱無定形體玻璃又稱玻璃體判斷下列物質(zhì)是晶體還是非晶體思考與討論3.晶體有哪些特性?如何理解①自范性：晶體能自發(fā)呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列(晶體內(nèi)部粒子排列

的有序性),非晶體粒子的排列則相對無序，無自范性。②各向異性：同一晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)原因：同一晶體在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的，因此，晶體的物

理性質(zhì)常常隨方向的不同而有所差異。非晶體則不具有物理性質(zhì)各向異性

的特點思考與討論③晶體的熔點固定，非晶體沒有固定的熔點。④晶體能使X-射線產(chǎn)生衍射晶體物質(zhì)能使X-射線產(chǎn)生衍射，非晶體只有散射效應。物

質(zhì)晶

體非晶體結構特征結構微粒周期性有序排列結構微粒無

序

排

列性質(zhì)特征自范性熔

點異同表現(xiàn)有固定各向異性無不固定各向同性二者區(qū)別方法間接方法科學方法看是否有

固定

的

熔

點對固

體

進

行

X

射

線

衍

射

實

驗晶體和非晶體的比較思考與討論4.判斷下圖哪個是晶體融化的圖，哪個是非晶體融化的圖像，為什么?硅石玻璃體(Si

、0

不規(guī)則排列)石英晶體(Si

、0

規(guī)則排列)自范性微觀結構晶體有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)微粒在三維空間里呈周期性有

序排列非晶體沒有(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)微粒排列相對無序晶體與非晶體晶體和非晶體的本質(zhì)差異晶體與非晶體晶體的自范性一定條件下，晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一：晶體生長速率適當瑪瑙

熔融態(tài)的SiO?

快速冷卻形成的，無晶體外形水晶

熔融態(tài)的SiO?

緩慢冷卻形成的，呈現(xiàn)晶體外形巖漿里熔融態(tài)的SiO?

侵入地殼內(nèi)的空洞

冷卻形成的天然水晶球晶體與非晶體晶體與非晶體思考與討論5.為什么非晶體沒有晶體所具有的各向異性和自范性?因為非晶體的內(nèi)部微粒的排列是相對無序的。6.晶體一定是固體，固體一定是晶體嗎?晶體一定是固體，固體不一定是晶體，如玻璃、橡膠等。7.晶體組成均一，那么晶體一定是透明的嗎?不一定。思考與討論8.晶體的自范性、各向異性是由哪些因素引起的?晶體內(nèi)部微粒在空間內(nèi)按照一定規(guī)律做周期性重復排列，使晶體

具有規(guī)則的幾何外形，內(nèi)部微粒在各個方向上不同排列是晶體具有各項異性的本質(zhì)原因。晶體類型構成微粒微粒間的相互作用實例離子晶體陰、陽離子離子鍵NaCI金屬晶體金屬陽離子、自由電子金屬鍵銅共價晶體原子共價鍵金剛石分子晶體分子分子間作用力冰晶體與非晶體根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間相互作用的不同。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)從溶液中析出晶體與非晶體從飽和硫酸銅溶液中析出的硫酸銅晶體獲得晶體

的途徑從熔融態(tài)結晶出的硫晶體升華得到的碘晶體常規(guī)的晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看

作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類個數(shù)及幾何排列是完全相同的?！盁o隙”:相鄰晶胞之間沒有任何間

隙“并置”:所有晶胞都是

平行

排列的，取向相同晶胞概念晶體結構中最小的重復單元形狀常規(guī)的晶胞是大小、形狀完全相同的平行六面體類型六方最密堆積--六方晶胞面心立方最密堆積--面心立方晶胞“切割法”計算某晶胞中的微粒，如果被n個晶胞所共有，則微粒

的1/n屬于該晶胞晶胞位于頂點：同為8個晶胞所共有，1/8粒子屬于該晶胞位于棱上：同為4個晶胞所共有，1/4粒子屬于該晶胞位于面上：同為2個晶胞所共有，1/2粒子屬于該晶胞位于內(nèi)部：整個粒子都屬于該晶胞晶胞中粒子個數(shù)的計算一、平行六面體晶胞粒子類型簡單立方體心立方面心立方結構特點在平面六面體的8個頂

角上有粒子除8個頂角上有粒

子外，平行六面體

的體心上還有1個

粒子除8個頂角上有粒子外，

平行六面體的6個面的

面心上均有1個粒子一個晶胞的

原子數(shù)工2晶胞中粒子個數(shù)的計算晶胞中粒子個數(shù)的計算二、非平行六面體晶胞晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定，如正六棱柱形晶胞，頂點上的每個微粒對晶胞的貢獻為1/6,水平棱邊為1/4,豎直棱邊為1/3,面為1/2,內(nèi)部為1頂角：1/6側(cè)棱：1/3上、下棱：1/4面上：1/2內(nèi)部：1思考與討論9.晶胞有幾套平行棱?有幾套平行面?10.下圖依次是金屬鈉(Na)、

金屬鋅(Zn)、

碘

(I?)、

金剛

石

(C)

晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，他們分別平均含有幾個原子?金屬鈉(C)金屬鋅(Zn)

碘(I?)

金剛石(C)思考與討論11.由晶胞構成的晶體，其化學式是否表示一個分子中原子的數(shù)目?不表示，只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數(shù)比12.計算晶胞中的微粒數(shù)目為什么采用均攤法??整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞無隙并置而成。所謂無隙是指相鄰細胞之間沒有任何間隙，所謂并置是指所有晶胞都平行排列，取向相同。位于晶胞頂點、棱上、面上的微粒不完全屬于晶胞，只占該微粒的1/n,

因此，需采用均攤法。通過晶體的X射線衍射實驗獲得衍射圖后，經(jīng)過計算可以從衍射圖形獲得晶體結構的有關信息。晶體結構的測定形成性自評1.

下列途徑不能得到晶體的是(

)A.

熔融態(tài)

SiO?

快速冷卻B.

熔融態(tài)SiO?

熱液緩慢冷卻C.FeCl?蒸氣冷凝D.CuSO?溶液蒸發(fā)濃縮后冷卻解析：晶體呈現(xiàn)自范性是需要一定條件的，即晶體生長的速率要適當。

熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻時不能得到晶體，如熔融態(tài)SiO?

快速冷卻得到看不到晶體外形的瑪瑙，熱液緩慢冷卻則形成水晶。FeCl?、AlCl

?等固體均易

升華，其蒸氣凝華則得到晶體。CuSO?

溶液蒸發(fā)濃縮后冷卻析出膽礬晶體

(CuSO?·5H?O)。答案：A2.關于晶體的自范性，下列敘述正確的是(A.破損的晶體能夠在固態(tài)時自動變成規(guī)則的多面體B.缺角的氯化鈉晶體在飽和NaC1溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w

塊C.圓形容器中結出的冰是圓形的體現(xiàn)了晶體的自范性D.

由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性解析：晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉

的規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一適宜條件一般指的是自動結晶析出的條件，A選項所述過程不可能實現(xiàn)；C

選項中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；D項中玻璃是非晶體。答案：B3.

晶體具有各向異性。如藍晶石(Al?O?

·SiO?)在不同方向上的硬

度不同；又如石墨與層垂直的方向上的電導率是與層平行的方向上的

電導率的1/10?。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導熱性③導電性

④光學性質(zhì)A.①③

B.②④C.①②③D.①②③④解析：晶體的各向異性主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。答案：D4.鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結構如圖所示。

Pb?+處于立

方晶胞頂角，Ba2+處于晶胞中心，O2-

處于晶胞面心，則該化合物的化學式為(

)A.BaPbO?B.BaPb?O?C.BaPbO

D.BaPbO?解析：1個晶胞中有1個

Ba2+,Pb?+的個數(shù)為,O2-

的個數(shù)為

,故化學式為BaPbO?。答案：A5.下圖是CsC1晶體的一個晶胞，相鄰的兩個Cs

的核間距為a

cm。

NA為阿伏加德羅常數(shù)，

CsCl

的相對分子質(zhì)量用M表示，則CsCl

晶體

的密度為(解析：由均攤法求得

CsCl

晶胞含有1個

Cs

和1個

Cl,

其質(zhì)量是

M/NA,

再由相鄰的兩個Cs

的核間距為a

cm,

求出該晶胞的體積是a3,所以晶胞的密度是晶體的密度和晶胞的密度是相同的。答案：D解析：根據(jù)均攤法可知，該晶胞中K

的個數(shù)為

,C60

的個數(shù)為

所以該物質(zhì)中K和

C60的個數(shù)之比為6:2=3:1。答案：C6.

科學家把C60和

K

摻雜在一起制造出的物質(zhì)具有超導性能，其晶胞結構如圖所示。該物質(zhì)中K和

C60的個數(shù)之比為(

)A.1:1

B.2:1

C.3:1

D.4:17.釔鋇銅氧是一種新型節(jié)能高溫超導體，其晶胞結構如圖所示。研究發(fā)現(xiàn)，此高溫超導體中的Cu

元素有兩種價態(tài)，分別為+2和+3,

Y元素的化合價為+3,Ba元素的化合價為+2。(1)該物質(zhì)的化學式為

YBa?Cu?O?

O(2)該物質(zhì)中Cu2+與Cu3+的個數(shù)比為

2:1

O解析：本題的疑難之處一是不會計算晶胞中氧