《认识晶体》 课件1

7、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气
态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子
是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，
它的化学式是
。
解析：由于本题团簇分子指的 是一个分子的具体结构，并不 是晶体中的最小的一个重复单 位，不能采用均摊法分析，所 以只需数出该结构内两种原子 的数目就可以了。答案为：
金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中， 金属键、离子键、分子间作用力均没有方 向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引 尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积 的方式降低体系的能量，使晶体变得比较 稳定
1.金属晶体的密堆积结构-----等径圆球的密堆积
由于金属键没有方向性，每个金属原子中的 电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶 体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而 成的。
5、等径圆球的密堆积有几种？二者关系如何？举例： 非等径圆球的密堆积如何？
4:1):相似：都是最密堆积，
不同：紧密堆积的方式不同，A1型密堆积 层 与层采用…ABCABC…堆积方式，A3型密堆积
层与层采用…ABAB…堆积方式，
2）：金属晶体的密堆积为等径圆球的密堆积，离 子晶体为非等径圆球的密堆积，分子晶体中由于 范德华力无方向性和饱和性分子间尽可能采用紧 密堆积的排列方式 ，但排列还与分子形状有关采 用紧密堆积的排列方式 ，可使晶体的能量最低。
等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方 式只有一种,即所有的圆球都在一条直线上排列; 等径圆球在平面上的堆积方式很多。
在一列上的密堆积排列： 在一个平面上的密堆积排列：
配位数:一个原子或离子周围所邻接的原 子或离子数目.
在一个层中，最紧密的堆积方式是:一个球与周围 6 个球相切
，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层----密置层
如NaCl配位数为6，即每个Na+离子 周围直接连有6个CI-，反之亦然。
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 的堆积方式－ 紧密堆积方式
由于范德华力没有方向性 和饱和性，因此分子间尽可 能采取紧密排列方式，但分 子的排列方式与分子的形状 有关。如：作为直线型分子 的二氧化碳在空间是以A1型 密堆积方式形成晶体的。
体对角线垂直方向就是密置层, 将它们设成3种色彩:
将视线逐步移向体对角线， 沿此线观察:
你看到的正是…ABCABC…堆积！
A1和A3这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。
还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型---体心立方密堆积 ：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切 。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
一、晶体和非晶体 1、定义： 晶体——内部微粒（原子、离子或分子） 在空间按一定规律做周期性重复排列构 成的固体物质。 非晶体——内部微粒的排列呈现杂乱无 章的分布状态。
2、特点和性质： （1）自范性：在适宜条件下，晶体能自发地呈 现封闭的、规则的多面体外形。——是晶体中粒 子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表现
Zn
Na
I2
金刚石
3、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察 钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、 钛、氧的微粒个数比为多少？
4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体 ——石墨，如图所示。它是层状结构，层与层 之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳 原子之间靠作用力相结合，其键角为120ْ。 分析图中每个六边形含有2 个碳原子。
3、三种典型立方晶体结构
六方最密 堆积
A3型
体心立方 密堆积
A2型
面心立方 最密堆积
A1型
4.晶胞中原子个数的计算
均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是 被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个 原子分得的份额就是1/x
体心：1 面心：1/2 棱边：1/4 顶点：1/8
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/8+棱微粒数 X 1/4 +面微粒数X 1/2 +体内微粒数 X 1
5、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中 Na+和Cl¯的个数比是多少？
6、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图， 其中有多少个原子？
(8×
1 8
+
6
×
1 2
)×3
=12
NiO晶体结构如图，Ni2＋与邻近的O2-核间距为 a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔 质量为74.7g·mol-1)
3.晶体的种类
根据晶体构成微粒和相互 作用不同分为四种类型：
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
构成微 粒
阴阳 离子
金属阳离子、 自由电子
原子
微粒间 的作用 离子键 金属键 共价键
分子
分子间 作用力
学与问
某同学在网站上找到一张玻 璃的结构示意图，如右图， 这张图说明玻璃是不是晶体？ 为什么？
非晶体
第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5
位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )----密置双层
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有
两种最紧密的堆积方式。
第一种是排列方式:将球对准第一
下图是A3型六方 最密堆积的前视图
层的球。
12
A
原子晶体的堆集
由于共价键具有饱和性和方向 性，就决定了一个原子周围的其 他数目不仅是很有限的，而且堆 集方向是一定的，所以其堆集不 服从紧密堆集原理。
配位数：
问题：考虑Mg Cu 多少？
CO2 NaCI晶体的配位数是
问题：
1：什么是晶体？晶体有哪些特性？ 2：非等径圆球的密堆积的堆积方式如何？什么是配位数？ Mg Cu NaCI晶体中的配位数是多少？ 3、晶体的结构微粒的堆积原则是什么？影响因素是什么？ 4、晶体的分类依据是什么？分为哪几类？各自的微粒、 相互作用堆积方式如何？
玻璃的结构示意图
固体 外观 微观结构 自范性 各向 熔点 异性
具有规 粒子在三 晶体 则的几 维空间周 有
何外形 期性有序 排列
各向 异性
固定
非晶 体
不具有规 则的几何 外形
粒子排列 相对无序
没有
各向 不固 同性 定
本质 区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
二、晶体结构的堆积模型
晶体为什么大都服从紧密堆积？
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推 知：甲晶体中A与B的离子个数比 为 1：1 ；乙晶体的化学式为 C2D ；
丙晶体的化学式为__E_F___；丁晶体的化 学式为__X_Y_3Z__。
2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、 金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均 含有几个原子?
Ti14C13
2：假如：晶胞是六方柱型，晶胞中 微粒数如何算？
晶胞中微粒数=顶点微粒数X 1/6+棱微粒数X 1/3 +面微粒数 X 1/2 +体内微粒数 X 1
12 X 1/6 + 2 x ½ + 3 x 1 = 6
小结：晶胞
1、概念：描述晶体结构的基本单元
2、晶胞中原子个数的计算——分摊法
顶点： 1/8
立方晶胞
棱边：1/4 面心：1/2
体心：1
作业： [1]:90页，4 题上演草， [2]：全练：1、2课时。 [3]:熟记基本知识
是形成 ABC ABC 三
A
层一个周期。 得到面心
立方最密堆积—A1型
C
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A 面心立方最密堆积的前视图
面心立方最密堆积
ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
C B A
…ABCABC…堆积如何看出? 请来个逆向思维:
一、晶体的特性
1、晶体有哪些特性？为什么由这些特性？ 2、什么是晶体？非晶体？有何区别？ 3、晶体分类的依据？分成哪几种类型？ 4、举例说明晶体材料有哪些用途？
水晶石
明 矾
观察图片,下列固体在外形上有什么区别?
玛瑙
Cu晶 体结 构示 意图
NaCl晶 体结构 示意图
构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?
6
3
B
54
A
于是每两层形成一个周期，
B
即 AB AB 堆积方式，形成六
方配最位密堆数积1--2-A。3型( 同层 6，上下层各 3 )
A
六方最密堆积
第二种排列方式: 是将球 对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位 置，这是 C 层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于
三﹑晶胞
1. 晶胞：描述晶体结构的基本单元
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比 喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为 划定的。
第二层的离子
NａCl晶体中的结构微粒： （Cｌ－） （Na+）
NaCl晶体的结构示意图 再请看：CsCl晶体的结构示意图
CsCl晶体的结构：
金属的 堆积方式
金属钾 K 的 立方体心堆积
六方最密堆积 ------A3型 面心立方最密堆积-------A1型 体心立方密堆积 ------A2型
氯化钠的晶体结构
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
ZnS型离子晶体
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2. 离子晶体的密堆积结构---非等径圆球的密堆积