晶体常识
选修二3.1.1晶体的常识
第一节 晶体的常识 第一课时
物质的聚集状态
物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏 化学键，但不会有新的化学键形成。
固态
凝固
凝华
（放热）
（放热）
融化 升华
（吸热）（吸热）
液态
气化 （吸热） 气态
液化 （放热）
物质的聚集状态
物质的聚集状态
气态 等离子体
通常物质有三种存在状态,这
课堂练习4：计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。
晶胞1 X：6/12=1/2 化学式：
Y：6/4+3/6=2 Z：1
X2ZY4
晶胞2
Mg：12/6+2/2=3 B:（在体内） 6
化学式： MgB2
课堂练习5：科学家发现了一种由钛原子和碳 原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和 面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子
Cl-数＝8×
1 8
+6 × 12＝4
一个晶胞含4个NaCl
氯化钠的化学式为NaCl
应用：根据晶胞确定化学式。
思考与讨论：
(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？ 晶胞有三套各4根平行棱，有3套各两个平行面
(2)数一数，它们分别平均含有几个原子？
金属钠（Na）
1+8 1 =2 8
金属锌（Zn）
1+8 1 =2 8
外层冷却快，内层冷却慢；晶体生长速率适当 是保持自范性的条件之一。
晶体自范性的条件之一是生长的速率适当 玛瑙
水晶
天然水晶球里的玛瑙和水晶
玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成——没有规则外形 水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成——有规则外形 思考：除了冷却的方法，还有没有其它途径得到晶体 内部：1
第一节-晶体的常识
（3）晶体具有固定的熔点
二、晶胞
1.晶胞：描述晶体结构的基本单元 2.晶胞的结构
晶胞都是平行六面体，上下左右前后无隙 并置排列着无数晶胞。
3.确定晶胞化学式的方法——均摊法
顶点占1/8
面占1/2
棱占1/4
氯化钠晶体
一个Na+吸引多少个 Cl－ ？ 6个
一个Cl－吸引多少个 Na+ ？ 6个 NaCl晶体中Na+ 与Cl－的离 子个数比为多少？︰1 1 与Na+等距离且距离最近的Na+为多少个？ 12个
与Cl－等距离且距离最近的Cl－为多少个？ 12个
二氧化碳结构模型
与二氧化碳距离最近且等距离的二氧化碳 有多少个？ 12个
第一节 晶体的常识
一、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异 自范性 晶体 有（能自发呈现多 面体外形） 没有（不能自发呈 现多面体外形）
具有规则的几何外 形的固体叫晶体
微观结构 原子在三维空间 里呈周期性有序 排列 原子排列相对无 序
非晶 体
2.晶体呈现自范性的条件
晶体生长的速率适当Fra bibliotek3.得到晶体的一般条件
（1）熔融态物质凝固
固体粉末仍是晶体， 只因晶粒太小，肉眼 看不到而已
（2）气体物质凝华
（3）溶质从溶液中析出
4.晶体的特点
（1）晶体的外形和内部质点排列高度有序
晶体SiO2与非晶体SiO2的投影示意图
（2）晶体具有各向异性
在晶体中，不同晶面和晶面上原子排列的方式不 同和密度不同，它们之间结合力的大小也不相同， 这种性质叫做晶体的各向异性
晶体常识讲解内容
（1）晶胞具有平移性用锤子轻轻敲击具有整齐外形的晶体（如方解石），会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行的，这种现象叫做晶体的解理性。
古人由晶体解理性猜测，晶体是由无数肉眼看不见的，形状、大小、取向相同的微小几何体堆积而成的，后来，这种观念发展成晶胞的概念——整块晶体是由完全等同的晶胞无隙并置地堆积而成的。
“完全等同”可从“化学上等同”和“几何上等同”两个方面来理解。
“化学上等同”指晶胞里原子的数目和种类完全等同；“几何上等同”既指所有晶胞的形状、取向、大小等同，而且指晶胞里原子的排列（包括空间取向）完全等同。
“无隙并置”即一个晶胞与它的相邻晶胞是完全共顶角、共面、共棱的，取向一致，无间隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动，进行或不进行平移操作，整个晶体的微观结构不可区别。
晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性。
例图3-1中的晶胞是指实线小立方体呢还是指虚线大立方体？为什么？图3-1哪个是氯化钠晶胞？哪个是金刚石晶胞？[答] 图3-1中的小立方体不具有平移性，因为它与相邻的小立方体并非等同。
相反，大立方体才具有平移性，在它的上下左右前后都有无隙并置的完全等同的立方体，只是没有画出来而已，因此大立方体才是晶胞，小立方体不是晶胞。
晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱是晶胞平移性这一本质特征的必然推论。
这里的所谓“相同”，包括“化学上相同”（原子或分子相同）和“几何上相同”（原子的排列与取向），不具有平移性就不是晶胞。
部分平时的练习题中会错误的把例题中这类不属于晶胞的小正方体当成晶胞来处理，如金版教程的课时作业第10题认为四个选项所给均为晶胞，实际A和C选项都不是晶胞，但这类错误不影响用均摊法计算，正规考试也不会出现这类错误。
（2）晶胞不一定都取平行六面体可以选为晶胞的多面体很多，只要它们可无隙并置地充满整个微观空间，即具有平移性，都可以选取，如图3-3所示的五种。
但应强调指出，若不指明，三维的“习用晶胞”都是平行六面体，即图3-3中最左边的一种，就是通常所指的晶胞。
高中化学晶体的常识
A．3.0×10－8 cm C．4.0×10－8 cm
B．3.5×10－8 cm D．5.0×10－8 cm
解析：从 NaCl 晶体结构模型中分割出一个小立方 体，如图所示，a 表示其边长，d 表示两个 Na＋中心 1 1 间的距离。每个小立方体含 Na ： ×4＝ ，含 8 2
＋
1 1 1 ＋ － Cl ： ×4＝ ，即每个小立方体含 Na —Cl 离子对 个。 8 2 2
各向异性，正是内部微粒按一定规律周期性排列的结果；
晶体有规则的几何外形，但有规则几何外形的固体不一定 是晶体。
答案：C
[自学教材· 填要点]Fra bibliotek1.概念
晶胞是描述 晶体结构 的基本单元。 2．结构
习惯采用的晶胞都是 平行六面 体，晶体是由无数晶 胞 “无隙” 、“并置” 而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间无任何 间隙 。 (2)并置：所有晶胞都是 平行 排列的，取向 相同 。 (3)所有晶胞的 形状 及其内部的原子种类 、 个数 及 几何排列 是完全相同的。
1 1 乙中 A 占有： ×8＝1，B 占有 ×6＝3，C 占有 1 个，由 8 2 此推出 N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1。 丙中 D 周围 E 的个 数与 E 周围 D 的个数相同，E 周围有 8 个 D，所以 D 周 围有 8 个 E。
[答案] (1)X2Y
(2)1∶3∶1
(3)8
具有规则几何外形的固
体一定是晶体吗？
[例2] 如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试写出：
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子) ________。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比________。 (3)丙晶体中每个D周围结合E的个数________。
晶体的常识晶胞
晶体的常识晶胞物质常见的三态是气态、液态和固态。
固态物质简称为固体，在固体中，原子、分子、离子或原子团被限制在固定的位置周围振动，所以固体具有比较刚性的结构，难以被压缩。
固体可以是晶态或非晶态，晶体以其结构中原子、分子、离子或原子团的有规则排列而区别于非晶体。
晶体随处可见在日常生活中起着非常重要的作用，例如，食盐、糖、苏打、红宝石、金刚石、石英等都属于晶态。
了解晶体的特征，掌握晶体结构知识，对认识物质性质具有重要意义。
天然红宝石及制品一．晶体的特征人们常从以下三方面来区别晶体和非晶体。
1.晶体有自范性，而非晶体没有。
晶体呈自发形成的规则的几何外形，而非晶体没有一定的外形。
有些晶体很大，直接的呈现出美丽的多面体形状，如石英晶体呈菱柱或菱锥状，明矾晶体呈八面体形，雪花有多种形状，但都为六角形，我国古代早有“雪花多六出”的记载。
菱锥和菱柱状的石英晶体正八面体形的明矾晶体雪花晶体有些晶体很小，肉眼看来是细粉末，似乎没有晶面，但借助于光学显微镜或电子显微镜也可以观察到它们整齐而有规则的外形，如我们可以观察到立方体状的氯化钠、棱柱状的硫酸铜、针状的羟基氧化铁等晶粒外形。
而玻璃、沥青、石蜡等是非晶体，它们冷却凝固时不会自发形成多面体外形，没有特征的形状，所以又称无定形体。
硫酸铜晶体小颗粒和放大的结构放大的氯化钠晶体颗粒我们把晶体在适宜的条件下，能够自发的呈现封闭的规则和凸面体外形的性质叫做晶体的自范性。
晶体自范性是晶体中粒子微观空间里呈现周期性有序排列的的宏观表象。
晶体的自范性是需要在适宜的条件下才能体现的，这个适宜条件通常指生长速率适当，如果熔融态物质冷却凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。
如玛瑙石熔融态的二氧化硅快速冷却形成的，而水晶是热液缓慢冷却形成的。
缺角的氯化钠晶体在饱和氯化钠溶液中慢慢会变为完美的立方体晶体，这也是晶体自范性的一种表现。
2.晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点。
晶体常识
（4）X＋中所有电子正好充满 K、L、M三个电子层，它与 N3－形成的晶体结构如图所 示。X的元素符号（Cu ）， 与同一个N3-相连的X+有（6 ） 个。
黑球代表X+ 白球代表N3-
练习5高考链接
（2010江苏高考12分）乙炔是有机合成工业的一种 原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。 （1）CaC2中C22－与O22+互为等电子体，O22+的电子 式可表示为____________； 1mol O22+中含有的键 数目为__________________。 （2）将乙炔通入[Cu（NH3）2]Cl溶液生成Cu2C2红 棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为______。 （3）乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H2C＝CH－ C≡N）。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ____________；分子中处于同一直线上的原子数 目最多为____________。
④属于正四面体的分子构型。
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示， 通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶 体。
二．原子晶体（共价晶体）
１.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体
网状结构的晶体．
注:(1)构成微粒： 原子 (不存在单个分子或离子） (2)微粒之间的作用： 共价键 (3)气化或熔化时破坏的作用力：共价键
1
顶 角
棱上
面 上
小结:晶胞对质点的占有率
体心：
立方晶胞
1
面心： 1/2
棱边： 1/4
顶点： 1/8
学与问（教材64页: ）
学与问答案: 2
作业：
2
8
8
教材P64 3：列式计算下图晶胞中各有多少个原子
《晶体的常识》
P54
√
第一节 晶体的常识 即学即练
同步解析与测评
P55
√
第一节 晶体的常识 基础巩固
同步解析与测评
P56
√
第一节 晶体的常识 基础巩固
同步解析与测评
P56
√
第一节 晶体的常识 基础巩固
同步解析与测评
P56
√
第一节 晶体的常识
课本
P63
晶体与非晶体的本质区别是什么？
构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列 为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子， 只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。
第一节 晶体的常识
课本
P63
请理解：
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞与相邻的
晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一个晶
胞到另一个晶胞只需平移，不需转动
“完全等同”指所有晶胞的形状、内部的原子种类、个数及几
何排列完全相同。
第一节 晶体的常识
课本
P63
第一节 晶体的常识
课本
P60
一、晶体与非晶体
自范性
晶体 非晶体
微观结构
原子在三维空间里呈 周期性有序 排列
有 没有
无序 原子排列相对_________________
3.晶体与非晶体的本质区别
构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
第一节 晶体的常识
课本
P60
NaCl晶体结构示意图：
Cl-
数之比是( A．3∶9∶4 C．2∶9∶4 )
√ D．3∶8∶4
B．1∶4∶2
第一节 晶体的常识 能力提升
《晶体的常识》
1、什么是晶体？什么是非晶体？
晶体——具有规则几何外形的固体 非晶体——没有规则几何外形的固体 2、晶体有什么特点和性质？
（1） 晶体有自范性 （2）晶体具有各向异性 （3）晶体具有固定的熔点
3、晶体和非晶体的本质区别是什么？
构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周 期性的有序排列
4.晶体形成的途径
(2)在该晶体中，氧、钙、钛的粒子个数比是________。 答案 (1)6 (2)3∶1∶1
答案
学生自主学习
课堂互动探究
学习效果检测
课时作业
4
73
8
51
62
1
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和 Cl¯的个数比是多少？
该晶胞中有 4个Na+4个Cl-
1∶1
正六棱柱晶胞
顶点： 1/6 面心： 1/2 （上、下）棱：1/4 侧棱： 1/3
正确的是( A) A．ZXY3 C．ZX4Y8
B．ZX2Y6 D．ZX8Y12
4．在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性 的最小单位结构如图所示。试回答：
(1) 在 该 晶 体 中 ， 每 个 钛 离 子 周 围 与 它 最 近 且 距 离 相 等 的 钛 离 子 有 ________个。
[课堂练习]
1.下列物质都是固体,其中不是晶体的 是( A )
①橡胶 ②水晶 ③冰 ④干冰 ⑤ 冰醋酸 ⑥石蜡 ⑦玻璃
A.①⑥⑦ B.①②⑦ C.②④⑤⑦ D.①③⑥⑦
2.晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都 有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的
是( C )
A.形成晶体硅的速度越快越好 B.晶体硅没有固定的熔点 C.可用X-射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D.晶体硅与非晶体的本质区别是有固定熔点
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晶体常识一．晶体与非晶体
二.晶体类型
1.原子晶体
2.离子晶体
3.分子晶体
4.金属晶体
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>。
(4)金属晶体：
金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。
小结：
分类比较晶体的熔、沸点
首先看物质的状态，一般情况下固体>液体>气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。
同类晶体熔沸点比较思路为：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。
三．晶胞
(1)概念
描述晶体结构的基本单元。
(2)计算“均摊法”原理
（3）几种常见的晶报
CaF 2
金刚石晶胞
CsCl 晶胞
NaCl 晶胞
练习
1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。
2．下图为离子晶体空间构型示意图：(●阳离子，○阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：
A________、B________、C________。
3.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()
A．3∶9∶4 B．1∶4∶2
C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
4.(2017·天津调研)磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。
如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为()
A．Mn2Bi B．MnBi
CMnBi3D．Mn4Bi3
5.右图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。
6.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如右图所示。
则该化合物的化学式为________。
7．科学家把C60和K掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能，其晶胞如图所示。
该化合物中的K原子和C60分子的个数比为________。
晶胞的密度及微粒间距离的计算
8．某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y(○)位于立方体的中心。
试分析：
(1)该晶体的化学式为__________。
(2)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为N A，
则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
9.Cu与F形成的化合物的晶胞结构如右图所示，若晶体密度为a g·cm－3，则Cu与F最近距离为________pm。
(阿伏加德罗常数用N A表示，列出计算表达式，不用化简：图中○为Cu，为F)
10.如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g·cm－3，试计算Na ＋与S2－的最短距离________pm(阿伏加德罗常数用N
表示，只写出计算式)。
A。