第三章晶体结构与性质复习PPT课件
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Chapter3
晶体结构与性质
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2021/2/12
一、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的区别
自范性
晶体 有(能自发呈现多面体外 形)
非晶体 没有(不能自发呈现多面 体外形)
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
(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里 呈现周期性的有序排列的宏观表象.
Cu
74%
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12
2021/2/12
五.离子晶体
NaCl和CsCl的晶胞
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2021/2/12
NaCl晶体 每个Na+同时吸引6个Cl- 每个Cl-同时吸引6个Na+
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2021/2/12
CsCl晶体
在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近 且距离相等的Cs+(或Cl-)共有 8个 ；这几个Cs+(或 Cl-)在空间构成的几何构型为 立方体 ；在每个Cs+
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2021/2/12
离子晶体 原子晶体 分子晶体
1.金属氧化 物（K2O、 Na2O2） 2.强碱 （NaOH、 KOH、
Ba(OH )2 3.绝大多数 的盐类
1.金刚石、 石墨、晶体 硅、晶体硼
2. SiC 、 SiO2晶体、 BN晶体
1.大多数非金属单质: X2,O2,H2, S8,P4, C60 （除金 刚石、石墨、晶体硅、晶体 硼外）
2021/2/12
四、金属晶体的原子堆积模型 原子在二维平面上的两种放置方式－非密置层和密置层
非密置层
配位数为４
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密置层
配位数为６
2021/2/12
二、金属晶体的原子堆积模型
三维堆积－四种方式
简由
单非
立 方
密 置 层
堆一
积层
一
钾型
层 堆
体心
积
立方
而
成
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配位数
４
６
８
(2)电荷因素----正负离子的电荷比
CaF2 晶体中正离子配位数8,负离子配位数为 。
TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数 为多少？
(3)键性因素----离子键的纯粹程度
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2021/2/12
2.晶格能
• 1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负 离子形成1mol离子晶体所释放的能量.
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2021/2/12
二.晶胞
• 1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
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2021/2/12
立方晶体中晶胞对质点的占有率
晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该 晶胞
体心： 1
立方晶胞
面心： 1/2 棱边： 1/4
2021/2/12
二、金属晶体的原子堆积模型
Ａ Ｂ Ａ
镁型
Ｃ Ｂ Ａ
铜型
金属晶体的两种最密堆积方式
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2021/2/12
三、金属晶体的四种堆积模型对比
堆积模型 典型代表 空间利用率 配位数
晶胞
简单立方
Po
52%
6
钾型( bcp )
K
68%
8
镁型(hcp)
Mg
74%
12
铜型(ccp)
⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较
①离子晶体： 阴、阳离子电荷数越大，半径越小 熔沸点越高
②原子晶体：
原子半径越小→键长越短→键能越大 熔沸点越高
③分子晶体： 组成和结构相似的分子晶体
相对分子质量越大，分子的极性越大
④金属晶体： 金属阳离子电荷数越高，半径越小
熔沸点越高 熔沸点越高
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周围距离相等且最近的Cs+共有 6 个 ；这几个 Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 正八面体；
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2021/2/12
1.离子晶体中离子的配位数的决定因素
(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r- )
r+/r- 0.225－0.414 0.414－0.732 0.732－1.00
• 2.影响晶格能的因素: • (1)与正负离子电荷成正比 • (2)与核间距成反比(与半径成反比) • 3.晶格能与离子晶体的物理性质: • 晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬
度越大.
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2021/2/12
晶体中微粒的排列、个数及密度的计算
在氯化钠晶体中， 每个Na+周围与 之最接近且距离 相等的Cl-共有 个；6 这几个Cl-在 空间构成的几何 构型 为 正八面体 。
• (2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.
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2021/2/12
2.晶体形成的途径
• 熔融态物质凝固. • 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). • 溶质从溶液中析出.
3.晶体的特性
• 有规则的几何外形
• 有固定的熔沸点
• 物理性质(强度、导热性、光学性质等）各 向异性
2.气态氢化物:
H2O,NH3,CH4,HX 3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2（除SiO2外） 3.酸:H2SO4,HNO3 4.大多数有机物:乙醇，蔗糖 （除有机盐）
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2021/2/12
晶体熔沸点高低的判断
⑴不同晶体类型的熔沸点比较
一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）
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2021/2/12
每个CO2分子周围有多 少个与之最近且等距离
的CO2分子？距离为多 少？（设晶胞边长为a）
12个
a
AD=CD=a/2
AC=AB
=
2a 2
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2021/2/12
三.四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 晶体粒子 阴、阳离子
粒子间作 离子键 用力
熔沸点 较高
硬度
较硬
溶解性
原子晶体 分子晶体 金属晶体
原子 共价键
分子
金属阳离子、自 由电子
分子间作用 金属键 力
很ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 很硬
较低 一般较软
一般较高，少部 分低 ,一般较硬， 少部分软
难溶解 相似相溶
导电情况 固体不导电， 不导电 一般不导电 良导体 熔化或溶于水 （除硅） 后导电
顶点： 1/8
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2021/2/12
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为2____个。 碳原子数目与碳碳化3学键数 目之比为_______.
2:3
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晶体结构与性质
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2021/2/12
一、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的区别
自范性
晶体 有(能自发呈现多面体外 形)
非晶体 没有(不能自发呈现多面 体外形)
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
(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里 呈现周期性的有序排列的宏观表象.
Cu
74%
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12
2021/2/12
五.离子晶体
NaCl和CsCl的晶胞
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2021/2/12
NaCl晶体 每个Na+同时吸引6个Cl- 每个Cl-同时吸引6个Na+
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2021/2/12
CsCl晶体
在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近 且距离相等的Cs+(或Cl-)共有 8个 ；这几个Cs+(或 Cl-)在空间构成的几何构型为 立方体 ；在每个Cs+
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2021/2/12
离子晶体 原子晶体 分子晶体
1.金属氧化 物（K2O、 Na2O2） 2.强碱 （NaOH、 KOH、
Ba(OH )2 3.绝大多数 的盐类
1.金刚石、 石墨、晶体 硅、晶体硼
2. SiC 、 SiO2晶体、 BN晶体
1.大多数非金属单质: X2,O2,H2, S8,P4, C60 （除金 刚石、石墨、晶体硅、晶体 硼外）
2021/2/12
四、金属晶体的原子堆积模型 原子在二维平面上的两种放置方式－非密置层和密置层
非密置层
配位数为４
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密置层
配位数为６
2021/2/12
二、金属晶体的原子堆积模型
三维堆积－四种方式
简由
单非
立 方
密 置 层
堆一
积层
一
钾型
层 堆
体心
积
立方
而
成
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配位数
４
６
８
(2)电荷因素----正负离子的电荷比
CaF2 晶体中正离子配位数8,负离子配位数为 。
TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数 为多少？
(3)键性因素----离子键的纯粹程度
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2.晶格能
• 1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负 离子形成1mol离子晶体所释放的能量.
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二.晶胞
• 1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
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立方晶体中晶胞对质点的占有率
晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该 晶胞
体心： 1
立方晶胞
面心： 1/2 棱边： 1/4
2021/2/12
二、金属晶体的原子堆积模型
Ａ Ｂ Ａ
镁型
Ｃ Ｂ Ａ
铜型
金属晶体的两种最密堆积方式
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三、金属晶体的四种堆积模型对比
堆积模型 典型代表 空间利用率 配位数
晶胞
简单立方
Po
52%
6
钾型( bcp )
K
68%
8
镁型(hcp)
Mg
74%
12
铜型(ccp)
⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较
①离子晶体： 阴、阳离子电荷数越大，半径越小 熔沸点越高
②原子晶体：
原子半径越小→键长越短→键能越大 熔沸点越高
③分子晶体： 组成和结构相似的分子晶体
相对分子质量越大，分子的极性越大
④金属晶体： 金属阳离子电荷数越高，半径越小
熔沸点越高 熔沸点越高
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周围距离相等且最近的Cs+共有 6 个 ；这几个 Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为 正八面体；
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1.离子晶体中离子的配位数的决定因素
(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r- )
r+/r- 0.225－0.414 0.414－0.732 0.732－1.00
• 2.影响晶格能的因素: • (1)与正负离子电荷成正比 • (2)与核间距成反比(与半径成反比) • 3.晶格能与离子晶体的物理性质: • 晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬
度越大.
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晶体中微粒的排列、个数及密度的计算
在氯化钠晶体中， 每个Na+周围与 之最接近且距离 相等的Cl-共有 个；6 这几个Cl-在 空间构成的几何 构型 为 正八面体 。
• (2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.
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2.晶体形成的途径
• 熔融态物质凝固. • 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). • 溶质从溶液中析出.
3.晶体的特性
• 有规则的几何外形
• 有固定的熔沸点
• 物理性质(强度、导热性、光学性质等）各 向异性
2.气态氢化物:
H2O,NH3,CH4,HX 3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2（除SiO2外） 3.酸:H2SO4,HNO3 4.大多数有机物:乙醇，蔗糖 （除有机盐）
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晶体熔沸点高低的判断
⑴不同晶体类型的熔沸点比较
一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）
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2021/2/12
每个CO2分子周围有多 少个与之最近且等距离
的CO2分子？距离为多 少？（设晶胞边长为a）
12个
a
AD=CD=a/2
AC=AB
=
2a 2
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2021/2/12
三.四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 晶体粒子 阴、阳离子
粒子间作 离子键 用力
熔沸点 较高
硬度
较硬
溶解性
原子晶体 分子晶体 金属晶体
原子 共价键
分子
金属阳离子、自 由电子
分子间作用 金属键 力
很ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 很硬
较低 一般较软
一般较高，少部 分低 ,一般较硬， 少部分软
难溶解 相似相溶
导电情况 固体不导电， 不导电 一般不导电 良导体 熔化或溶于水 （除硅） 后导电
顶点： 1/8
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2021/2/12
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为2____个。 碳原子数目与碳碳化3学键数 目之比为_______.
2:3
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