晶体的常识
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。
《晶体的常识》课件
03
晶体生长与变化
晶体生长的过程
01
02
03
晶体生长的起点
晶体生长通常从一个小的 晶核开始，这个晶核可以 是自发形成的，也可以是 人为提供的。
晶体生长的机制
晶体通过吸附周围介质中 的离子、分子或原子，按 照一定的规律不断生长。
晶体生长的条件
晶体生长需要一定的温度 、压力、浓度等条件，这 些条件影响晶体的结构和 形态。
晶体的性质
01
02
03
04
晶体具有固定的熔点，加热至 熔点时开始融化，融化后温度
继续升高。
晶体具有各向异性，即在不同 方向上表现出不同的物理性质 ，如导热性、导电性和光学性
质等。
晶体具有一定的硬度，不同晶 体的硬度不同，与内部原子或
分子的排列密切相关。
晶体具有规则的几何外形，不 同晶体的外形也不同，与晶体 的内部结构和生长条件有关。
晶体分类
根据晶体内部结构特点，晶体可分为 金属晶体、离子晶体、共价晶体、分 子晶体等。
晶体性质
晶体具有固定的熔点、导电性、光学 性质等特点，在电子、光学、半导体 等领域有广泛应用。
晶体应用
晶体在生产生活中有广泛的应用，如 LED灯、太阳能电池、集成电路等。
对未来晶体研究的展望
新材料探索 随着科技的发展，人们对于新型 晶体材料的需求越来越高，未来 需要不断探索新的晶体材料，以 满足各种应用需求。
在生物组织工程中，通过控制生物材料的晶体结构， 可以调节细胞的生长和分化，促进组织的再生和修复
。
晶体在生物医学领域中也有着广泛的应用，如 药物研发、生物成像和生物组织工程等。
在生物成像中，晶体可以作为闪烁体，用于X射 线、CT等医学影像设备的探测器。
晶体结构与性质知识点
第三章晶体构造与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体① 晶体：是内部微粒〔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物质。
② 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征〔1〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
① 自范性：a．晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b．“自发〞过程的实现，需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
② 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是一样的。
③ 各向异性：同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④ 对称性：晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种一样的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的表达。
⑤ 最小内能：在一样的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟，其内能最小。
⑥ 稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦ 有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧ 能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体构造的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
〔2〕晶体SiO2与非晶体SiO2的区别① 晶体SiO2有规那么的几何外形，而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与内部质点的排列高度有序，而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③ 晶体SiO2具有固定的熔沸点，而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④ 晶体SiO2能使X射线产生衍射，而非晶体SiO2没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
晶体常识
6、鉴别晶体和非晶体
（1）物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率 （2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固 体进行X-射线衍射实验。
小结：晶体和非晶体的差异
固体 外观 具有规 则的几 何外形 微观结构 粒子在三 维空间周 期性有序 排列 自范性 各向 异性 各向 异性 熔点
晶体
有
固定
非晶 不具有规 粒子排列 体 则的几何 相对无序 外形
Cu晶 体结 构示 意图
NaCl晶 体结构 示意图
观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的 排列有何不同?
自然界中美丽的雪花
食糖晶体
明矾晶体
金刚石晶体 胆矾晶体
水晶 食盐 晶体
3.特点 （1）自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质 本质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列
天然水晶球里的玛瑙和水晶
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 ； EF 丙晶体的化学式为______；丁晶体的化 XY3Z 学式为______。
1、下列说法是否正确？
晶胞是晶体的最小的结构重复单元（ √ ） 不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同（ × ） 不具有规则外形的固体，如固体粉末，一定不 是晶体（ × ）
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？
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？
1 (8× 8
+6
1 ×2
)×3 =12
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 。
晶体常识
12 简单立方点阵
a=b=c，α=β=γ =90°
13 体心立方点阵
a=b=c，α=β=γ =90°
14 面心立方点阵
a=b=c，α=β=γ =90°
2.1.2 晶向指数和晶面指数
晶面（crystal plane）——晶体结构一系列原子所 构成的平面。
晶向（crystal directions）——通过晶体中任意两 个原子中心连成直线来表示晶体结构的空间的各个 方向。
距为负数则在指数上加一负号。
立方晶系中晶面指数示意图
立方晶系中两个晶面指数
晶面指数还有如下规律：
（1）某一晶面指数代表了在原点同一侧的一组想互平行且 无限大的晶面。
(2) 若晶面指数相同，但正负符号相反，则两晶面是以点 为对称中心，且相互平行的晶面。如（110）和（TT0）互相 平行。
(3) 凡晶面间距和晶面上原子分布完全相同，只是空间取 向 不 同 的 晶 面 ， 可 归 为 同 一 晶 面 族 （ crystal plane group），用{hkl}表示。如{100}包括（100）、（010）、 （001）、（T00）、（0T0）、（00T）。
的
七大晶系和十四种空间格子
七大晶系：
1.三斜晶系（triclinic system）：a≠b≠c，α≠β≠γ≠ 90° 2.单斜晶系（monoclinic system ）：a≠b≠c，α＝γ＝90°≠β 3.正交(斜方)晶系（orthogonal system ）：a≠b≠c，α＝β＝γ＝ 90° 4.四(正)方晶系（tetragonal system ）：a＝b ≠ c，α＝β＝γ＝90° 5.立方晶系（cubic system ）：a＝b＝c，α＝β＝γ＝90° 6.六方晶系（hexagonal system ）：a＝b ≠ c，α＝β＝90°，γ＝120° 7.菱形晶系（rhombohedral system）：a＝b＝c， α＝β＝γ≠90°
晶体常识(公开课)
某些晶体具有优异的物理性能，如耐高温、高强度、高硬度 等，可用于制造建筑材料，如耐火砖、玻璃纤维等。
饰品和工艺品
水晶、宝石等晶体具有独特的色彩和光泽，常被加工成各种 饰品和工艺品，如项链、手链、吊坠、耳环等。
晶体在工业生产中的应用
电子工业
晶体是制造电子元件的重要材料，如晶体管、集成电路等，能够实现电子信号的放大、传输和处 理等功能。
在结晶过程中，原子或分子会自 发地按照一定的规律排列，形成 稳定的晶体结构。
结晶过程可以通过降温、蒸发、 化学反应等方式实现，形成的晶 体结构可以通过实验手段进行表 征和观察。
03
晶体的应用
晶体在日常生活中的应用
1 2
3
光学仪器
晶体是制造眼镜、望远镜、显微镜等光学仪器的重要材料， 能够使光线发生折射、反射、衍射等现象，用于矫正视力、 观察微观世界等。
化学研究
晶体可用于研究化学反应机理和催 化剂性能等方面，能够提供反应过 程中的物质结构和化学键信息。
材料科学
晶体可用于研究新型材料和制备技 术，如纳米材料、复合材料等，有 助于推动材料科学的发展和应用。
04
晶体合成与生长
晶体合成与生长的基本原理
晶体是由原子、离子或分子在空 间按一定规律重复排列而成的固
晶体中的胶原蛋白和透明质酸等成分具有保湿、抗衰老等功效，可用于 护肤品和美容品中，改善皮肤质量和延缓衰老。
某些晶体具有抗氧化、清除自由基等生物活性，有助于延缓衰老和维护 人体健康。
THANKS
能源工业
晶体可用于制造太阳能电池板、核反应堆控制棒等，能够实现光能、热能等能源的转换和利用。
航空航天
某些晶体具有优异的力学性能和耐高温性能，可用于制造飞机、火箭等航空航天器的零部件。
高中化学选修3：晶体结构与性质知识点总结
一．晶体常识
1 ．晶体与非晶体比较
2 ．获得晶体的三条途径
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
③溶质从溶液中析出。
3 ．晶胞
晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4 ．晶胞中微粒数的计算方法 —— 均摊 法
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学中常见的晶胞为立方晶胞
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：
注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状
二．四种晶体的比较
晶体熔、沸点高低的比较方法
（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体
由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高．如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅
（3）离子晶体
一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
（4）分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
（5）金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。
三．几种典型的晶体模型。
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Na
I2
金刚石
问题探究3 怎样确定晶体的化学式？
钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压器、话筒和扩音器
中都有应用。其晶体
Ti
的结构示意图如右图
所示。则它的化学式
O
为（D）
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
B. BaTi4O6 D. BaTiO3 9
小试牛刀
根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离 子晶体的化学式：（A表示阳离子）
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
探究交流1:
①.什么是晶胞？上述铜晶体、CO2晶体、NaCl 晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？
②.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之 间是否存在空隙？
CO2晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
无隙并置
平行六 面体
2、特点：晶胞都是平 行六面体.晶胞在晶体 中“无隙并置”.
3、三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
问题探究2
铜晶体的一个晶胞中含有4个铜 原子而不是14个，为什么?
6
请看:
84 51
顶点：1/8
棱边：1/4
31
42
73
面心：1/2
2
1
1 体心：1
7
数2、一数 下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、 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?
A B
C
化学式： ABC3
问题探究4
该NaCl晶胞中，若Na+和Cl-间的 最近距离为apm，则晶体的密度ⅾ= (单位取g/cm3) (列出计算式即可)
有关晶体密度的计算
在晶体结构中确定一个具有代表性的最 小重复单元为研究对象，运用点、线、面 的量进行解答。
（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）
nM
N = A 12
真题演练
1(2016全国甲卷37节选)某镍白铜合金
的立方晶胞结构如图。
(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为
(2)若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数
a=
nm。
2、(2016全国1卷37题节选)已知Ge单晶 的晶胞参数a=565.76 pm，其密 度为__________g·cm-3（列出计 算式即可）。