晶体的基本性质
晶体的基本性质
自限性：晶体具有自发形成几何多面体形态的性质，这种性质成为自限性。2、均一性和异向性：因为晶体是具有格子构造的固体，同一晶体的各个部分质点分布是相同的，所以同一晶体的各个部分的性质是相同的，此即晶体的均一性；同一晶体格子中，在不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，此即晶体的异向性。3、最小内能与稳定性：晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较，具有最小内能。晶体是具有格子构造的固体，其内部质点作规律排列。这种规律排列的质点是质点间的引力与斥力达到平衡，使晶体的各个部分处于位能最低的结果。
溶剂的选择方法
溶剂的选择运用溶剂提取法的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来。医学教育网搜集整理了溶剂的选择方法内容供大家参考，助大家顺利通过初级中药师考试。
选择溶剂要注意以下三点：①溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；②溶剂不能与中药的成分起化学变化；③溶剂要经济、易得、使用安全等。
1）水：水是一种强的极性溶剂。中草药中亲水性的成分，如无机盐、糖类、分子不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被水溶出。为了增加某些成分的溶解度，也常采用酸水及碱水作为提取溶剂。酸水提取，可使生物碱与酸生成盐类而溶出，碱水提取可使有机酸、黄酮、蒽醌、内酯、香豆素以及酚类成分溶出。但用水提取易酶解甙类成分，且易霉坏变质。某些含果胶、粘液质类成分的中草药，其水提取液常常很难过滤。沸水提取时，中草药中的淀粉可被糊化，而增加过滤的困难。故含淀粉量多的中草药，不宜磨成细粉后加水煎煮。中药传统用的汤剂，多用中药饮片直火煎煮，加温可以增大中药成分的溶解度外，还可能有与其他成分产生"助溶"现象，增加了一些水中溶解度小的、亲脂性强的成分的溶解度。但多数亲脂性成分在沸水中的溶解度是不大的，既使有助溶现象存在，也不容易提取完全。如果应用大量水煎煮，就会增加蒸发浓缩时的困难，且会溶出大量杂质，给进一步分离提纯带来麻烦。中草药水提取液中含有皂甙及粘液质类成分，在减压浓缩时，还会产生大量泡沫，造成浓缩的困难。通常可在蒸馏器上装置一个汽一液分离防溅球加以克服，工业上则常用薄膜浓缩装置。医学教育网
2）亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精）、甲醇（木精）、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好，对中草药细胞的穿透能力较强。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在乙醇中的溶解度也较大。还可以根据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行提取。用乙醇提取比用水量较少，提取时间短，溶解出的水溶性杂质也少。乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小，价格便宜，来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取液不易发霉变质。由于这些原因，用乙醇提取的方法是历来最常用的方法之一。甲醇的性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），但有毒性，使用时应注意。
第四章溶剂选择
I.介绍
选择适当的溶剂可以提高反应速率，提高反应的可重复性和操作的便利性，并且能够确保目标产物的质量和产率。另外，从减少浪费以及溶剂的有效回收和重复使用上来说，溶剂的选择也是相当重要的。以上这些都对合成产品的生产效率和生产成本有着直接的影响。在研发的早期阶段，以任何方式提供的原料都是至关重要的，而溶剂的正确选择是为了能够保证在规定时间内，在难度最小化的条件下得到目标产物。
对于溶剂的分类，溶剂化，以及重要的物理参数的简单讨论如下，更多细节请参阅Reichardt关于溶剂的文章[1]。
I.A. 溶解性和主要溶剂的性质
溶剂的许多性质取决于其官能团。溶剂的类别包括
?质子性溶剂，或氢键供体的溶剂（HBD，路易斯酸），例如，H2O，NH3，CH3OH和AcOH；?氢键受体的溶剂（HBA，路易斯碱），比如，H2O，Et3N，EtOAc，THF，NMP（N-甲基吡咯烷酮）和丙酮；
?极性非质子溶剂，或称为“非羟基溶剂”，例如，DMSO和DMF；
?氯代烷烃和氟代烷烃溶剂；
?饱和烃类和不饱和烃类溶剂[1]。
当溶质被分散在溶剂中，它们就叫做被溶解。溶解，即每一个被分散的分子或者离子的周围都被溶剂分子紧密约束着。被分散在水中的分子或者离子叫做被水合。溶解可以是一个吸热的过程，也可以是放热的过程；类似的，结晶也可以是吸热或者放热的过程。（实验室中的结晶过程的放热现象可能不易被注意到,但是在放大生产时,结晶过程中反应釜的温度升高1-2℃是很普遍的）。溶剂化的程度随着离子电荷的增大和离子半径的减小而增大。不同溶剂的离子溶剂化值（包围一个溶质分子的溶剂分子数）不同。例如，Li+在环丁砜中的离子溶剂化值为1.4，在甲醇中上升至7，在乙腈中为9，在水中达到21[1]。溶剂化程度能够影响反应性。在相转移催化剂下产生裸露的阴离子只能最低限度的在有机溶剂中溶剂化，其反应性比高溶剂化的离子要大得多。极性非羟基溶剂，例如DMSO，能够将阳离子溶剂化，但C-H键不能被极化成为明显的溶剂化阴离子。因此，DMSO作为溶剂能够使NaCN以及其他亲核试剂的反应加快[2]。
“相似相溶”仍然是选择溶剂过程中的着手点。有时混合溶剂对某种化合物的溶解性比单一溶剂要好得多（见图4.8）。不同的溶剂可以分别将分子的各个部分溶剂化。
提示：利用从混合溶剂体系到优势体系溶解度的差别。假设一个化合物能够溶解在丙酮-水体系中，但在水中不溶。重结晶时可以将其溶解在丙酮-水中，丙酮挥发之后可以结晶出固体。
在定量和预测溶剂溶解分子的能力方面已经作出了许多的努力。介电常数εr是一个用来衡量溶剂极性的参数，即“衡量一种物质放入电容器极板之间后使电势降低的能力”[3]。具有强极化能力的溶剂导电性好且具有较高的介电常数。介电常数是相对于真空测量的（真空的介电常数为1.0），常用溶剂的介电常数在2（环己烷）-80（水）的范围内。也发现了一些高介电常数的化合物，例如，N-甲基甲酰胺的介电常数位182.4，甲酰胺的介电常数为111；但是，这些化合物的反应性将限制其作为溶剂应用于有机反应中.
Reichardt修订的光谱体系用于衡量溶剂的极性。相对于Betaine dye 1 (图4.1)激发态，溶剂化的增强能够更大程度上稳定其基态，基态和激发态的差值E T N在1.00（水）到约0.006（环己烷）得范围内。
I.B. 主要溶剂的物理性质
化学工作者关注合成工艺的安全性，放大反应的可靠性,所以了解溶剂重要物理性质对于选择和使用溶剂是至关重要的。其他参考书上也提供了溶剂理化性质详细的信息[4,5]。
II．根据物理性质选择溶剂
溶剂的选择通常是基于溶剂与反应物的兼容性。合成工艺的化学工作者能够很快的甄除那些能够与反应物发生化学反应的溶剂，比如，向反应物的甲醇溶液中加入n-BuLi，会产生弱碱性的LiOMe（剧烈放热！），从而不能生成预期的去质子化的反应底物。DMF可以与NaH[6]和NaBH4[7，8]在50°C发生放热反应。如果反应物与溶剂发生的反应不会对整个反应体系造成不良影响，该溶剂也可以被用于此反应，例如，即使NaBH4和乙醇可以发生反应（产生H2），如果使用过量的NaBH4进行还原反应，仍然可以使用乙醇做溶剂，而副产物NaHB(OEt)3, NaH2B(OEt)2, NaH3B(OEt)就是它们自身的还原产物。
N O
图4.1.Dye用于计算溶剂化参数E T N
表4.1. 用于放大反应的溶剂的主要物理性质
参数参考因素
极性必须符合并且能够促进预测的化学反应
凝固点对低温下进行的反应有限制
沸点高沸点溶剂可以增加反应的温度范围，避免使用高压设备。低沸点溶
剂在蒸馏过程中容易移除，但完全冷凝其蒸汽相对困难。
闪点可燃性液体挥发出的蒸汽与空气形成可燃混合物的最低温度。低沸点
的化合物通常具有低闪点。使用任何闪点低于15℃的液体都必须考
虑到其可燃的危险性，准备适当的预防措施。a
生成过氧化物主要发生在醚类溶剂中；在酮，胺和仲醇中较慢；在可能产生过氧化
物的溶剂中的反应，应该进行密切监控。b
粘性带有较大粘性的溶剂会减慢过滤速度,例如:iPrOH。
与水混溶性与水混溶性差的溶剂适合萃取处理。
共沸性放大需无水条件的反应，可以利用共沸除水干燥溶剂和反应设备；控
制水的含量对提高结晶效率至关重要；利用共沸还可以除去其他化
合物。
暴露时间TLVs（见第三章）。
a Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th ed.; Furniss, B. S.; Hannaford,A. J.; Smith, P.W. G.; Tatchell,A. R., Eds.;Addison Wesley Longman: Essex, England, 1989, p. 40.
b Kelly, R. J.,“Review of Safety Guidelines for Peroxidizable Organi
c Chemicals.” Chemical Health & Safety September/October 1996, 28.
除了能与反应物发生反应的溶剂，还有众多溶剂能够适用于放大反应。
II.A. 不适合放大反应的溶剂
通常用于实验室的许多溶剂却很少用于工业化的放大反应，表4.2列出了此类溶剂，包括其缺点和可以替换的溶剂。即使某种溶剂可以用于放大反应，也必须与其他溶剂进行对比其优越性，考虑到其他溶剂操作繁琐，成本增加，时间延长以保护操作者和设备等劣势，这些都是在放大反应中降低生产力，提高生产成本的影响因素。
在放大反应过程中使用具有危害的溶剂和试剂会造成很大的影响，比如使用苯，众所周知苯是致癌物，正是由于笨的毒性要求操作者必须穿防护服并且给予新鲜空气，还应当控制其排放及泄露，这些要求必须在任何放大反应操作之前做好准备。在反应开始操作时，可能需要更多的人手确保操作的安全进行，反应过程中需要检测苯蒸汽含量水平，放大反应操作结束后，操作者应当小心脱去可能被污染的防护服并且冲洗。防护操作者的任何设备都必须具有通过苯暴露水平的完整检测结果。图4.2中的傅-克反应，最初在实验室规模时以苯做溶剂进行[9]；工业化生产2时，只用了几当量的苯作为混合溶剂以减少大量使用苯的危险[10]。
O N
CO2H
OSO2CH
3
+
3.6 AlCl3
solvent, 10o C
(75%)O
N
CO2H
2
图4.2. 苯作溶剂的傅-克反应
表4.2. 放大反应中不常用的溶剂
溶剂不良性质可替换溶剂
Et2O 易燃性MTBE
(iPr)2O 易生成过氧化物MTBE
HMPA(hexaethyl phosphortriamide) 毒性N-Methyprrolidinone(NMP)
N-Ethylpyrrolidinone(NEP)
Pentane 易燃性Heptane
Hexane 静电易燃，神经毒性Heptane
Benzene 毒性PhCH3
CHCl3 诱发突变，环境不友好CH2Cl2
CCl4 诱发突变，环境不友好CH2Cl2
CS2 易燃性，毒性?
ClCH2CH2Cl 致癌性CH2Cl2
Ethylene glycol 毒性1,2-Propanediol HOCH2CH2OR (R=Me
or Et, the cellosolves)
毒性1,2-Propanediol 1,2-Dimethoxyethane
(glyme)
致畸性Diehoxymethane 1,4-Dioxane 致癌性Diehoxymethane
Liquid ammonia bp -33℃，使用液体时需
要特殊的设备Et2NH (bp 55℃) EtNH2 (bp 17℃)
II.B. 适用于放大反应的溶剂
选择溶解某种物质的最佳溶剂，应使其在整个反应过程及反应温度下保持液体状态，可以与适量的水互溶。溶剂的选择必须遵循安全及易于操作的原则。表4.3中列出适于放大反应的溶剂性质。溶剂的具体应用将在本章第四节进行讨论。
晶体的类型及性质
晶体的类型及性质 二. 知识重点： 1. 复习有关化学键的知识 2. 晶体的类型： （1）离子晶体 （2）原子晶体 （3）分子晶体 （4）金属晶体 4. 性质与结构的关系： 形成晶体的作用力强弱直接影响晶体的物理性质。 5. 常见的几种晶体模型：（NaCl 、CsCl 、干冰、金刚石及2SiO 等） 【典型例题】 [例1] 下列物质的熔点由高到低排列，正确的是（ ） A. Cs K Na Li >>> B. CsCl RbCl KCl NaCl >>> C. 2222I Br Cl F >>> D. 金刚石>硅>碳化硅 解析： 根据晶体类型判断熔沸点高低的规律为：（一般） 原子晶体>离子晶体>分子晶体 而同类晶体内熔、沸点高低判断规律是： 原子晶体内原子的半径越小，形成共价键的键长短，键能大则键牢固，熔沸点高。 离子晶体内阴、阳离子的半径越小，离子所带电荷越多则形成的离子键越牢固，熔沸点越高。 相同结构的分子形成晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高。
金属晶体的熔沸点高低取决于金属离子的半径和自由电子数，离子半径小，自由电子数多，则熔沸点高。 故应选A 、B 。 答案：A 、B [例2] 下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl 、CsCl 、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。 A B C D E （1）其中代表金刚石的是 （填编号字母，下同），其中每个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于 晶体。 （2）其中代表石墨的是 ，其每个正六边形占有的碳原子数平均为 个。 mol 1石墨中碳原子数与所形成的共价键数之比为 。 （3）其中表示NaCl 的是 ，每个+ Na 周围与它最接近且距离相等的+ Na 有 个。 （4）代表CsCl 的是 ，它属于 晶体，每个+ Cs 与 个- Cl 紧邻。 （5）代表干冰的是 ，它属于 晶体，每个2CO 分子与 个2CO 分子紧邻。 （6）上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为： 。 解析：解此题首先要记住几种晶体的基本模型。金刚石为D ，石墨为E ，干冰为B ， NaCl 为A ，CsCl 为C ，然后根据晶体的组成及空间构型回答后面问题。 值得注意的应为（2）和（3）、（4）、（5）中粒子紧邻的数值关系。 （2）当碳原子通过共用电子对形成六元环时，每一个碳原子被三个环所共用，则形成
晶体的类型与性质
晶体的类型与性质 一、四种晶体类型的比较 想一想 1．离子晶体中有无共价键？举例说明。离子晶体熔化时，克服了什么作用？ 2．分子晶体中存在共价键，分子晶体熔化时，共价键是否被破坏？ 3．稀有气体的单质属于什么晶体？ 4．晶体微粒间的作用力只影响晶体的物理性质吗？举例说明研究晶体性质的一般思路。 5．离子晶体在熔融状态下能导电，这与金属导电的原因是否相同？ 6．分子晶体的熔点一定低于金属晶体，这种说法对吗？为什么？ 二、四种晶体类型的判断 1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断 (1)若晶格质点是阴阳离子，质点间的作用是离子键，则该晶体是离子晶体。 (2)若晶格质点是原子，质点间的作用是共价键，则该晶体是原子晶体。 (3)若晶格质点是分子，质点间的作用是分子间作用力，则该晶体是分子晶体。 (4)若晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键，则该晶体是金属晶体。 2．依据物质的分类判断 (1)金属氧化物、强碱、绝大多数的盐类是离子晶体。 (2)大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除 有机盐外）是分子晶体。 (3)金刚石、晶体硅、碳化硅（SiC）、二氧化硅等是原子晶体。 (4)金属单质与合金是金属晶体。 3．依据晶体的熔点判断 (1)离子晶体的熔点较高。 (2)原子晶体熔点高。 (3)分子晶体熔点低。 (4)金属晶体多数熔点高，部分较低。 4．依据导电性判断 (1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。 (2)原子晶体一般为非导体。 (3)分子晶体为非导体。 (4)金属晶体是电的良导体。 5．依据硬度和机械性能判断 (1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。 (2)原子晶体硬度大。 (3)分子晶体硬度小且较脆。 (4)金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
晶体类型和性质
第一单元晶体的类型与性质 第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体 【教学目的】 1．使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型及其性质的一般特点。 2．使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。 3．初步了解分子间作用力、氢键的概念及氢键对物质性质的影响。 4．培养学生的空间想像能力和进一步认识“物质的结构决定物质的性质”的客观规律。 【教学重点】 离子晶体、分子晶体和原子晶体的概念；晶体的类型与性质的关系。 【教学难点】 离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型。 【教学用具】 多媒体电教设备、投影仪、自制课件、晶体模型等。 【课时安排】 3课时。 第一课时离子晶体 第二课时分子晶体 第三课时原子晶体 【教学方法】 观察、对比、分析、归纳相结合的方法。 【教学过程】
第一课时 【复习提问】在高一年级时，我们已经学习了化学键的有关知识。化学键是如何定义和分类的？ （化学键：相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。） 【回答】（教师矫正） 【副板书】 【提问】什么是离子化合物？什么是共价化合物？ （含有离子键的化合叫离子化合物；只含有共价键的化合叫共价化合物。）【练习】1．指出下列物质中的化学键类型。 KBr、CCl4、N2、CaO、H2S、NaOH 2．下列物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？哪些是既含离子键又含共价键的离子化合物？ Na2O、KCI、NH4Cl、HCI、O2、HNO3、Na2SO4 【讲解】我们也可以用化学键的观点概略地分析化学反应的过程。可以认为，一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。通常认为旧键断裂过程为吸收能量过程，而新键形成为放出能量过程，能量的变化在化学反应中通常表现为热量变化，所以化学反应过程通常伴随着热量的变化。化学键对化学反应中能量的变化起着决定作用。当今社会，人类所需能量绝大部分由化学反应产生，由此可见，研究化学键对物质性质的影响是多么重要啊！ 【引言】我们日常接触很多的物质是固体，其中多数固体是晶体。什么是晶体呢？ 【简介】晶体：内部原子（或分子、离子、原子集团）有规则地呈周期排列的
晶体学基础资料
竞赛要求: 初赛要求：晶体结构。晶胞。原子坐标。晶格能。晶胞中原子数或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜等。 决赛要求：晶体结构。点阵的基本概念。晶系。宏观对称元素。十四种空间点阵类型。 第七章晶体学基础 Chapter 7. The basic knowledge of crystallography §7.1 晶体结构的周期性和点阵 (Periodicity and lattices of crystal structures) 一、.晶体 远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体，如超导晶体YBaCuO、光学晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品，则推动着人类的现代化进程。 世界上的固态物质可分为二类，一类是晶态，一类是非晶态。自然界存在大量的晶体物质，如高山岩石、地下矿藏、海边砂粒、两极冰川都是晶体组成。人类制造的金属、合金器材，水泥制品及食品中的盐、糖等都属于晶体，不论它们大至成千万吨，小至毫米、微米，晶体中的原子、分子都按某种规律周期性地排列。另一类固态物质，如玻璃、明胶、碳粉、塑料制品等，它们内部的原子、分子排列杂乱无章，没有周期性规律，通常称为玻璃体、无定形物或非晶态物质。 晶体结构最基本的特征是周期性。晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期重复排列构成的固态物质，具有三维空间周期性。由于这样的内部结构，晶体具有以下性质： 1、均匀性：一块晶体内部各部分的宏观性质相同，如有相同的密度，相同的化学组成。晶体的均匀性来源于晶体由无数个极小的晶体单位（晶胞）组成，每个单位里有相同的原子、
晶体的类型与性质
晶体的类型与性质 本单元知识概要 【学习目标】 1. 了解离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的结构和性质。 2. 理解组成晶体的粒子间相互作用及其与晶体性质之间的相互关系。 3. 掌握晶体类型的判断方法。 4. 借助数学方法，培养空间想象能力。 【知识概要】 晶体的类型和性质 1. 晶体类型的判断方法 ⑴依据组成晶体的粒子和粒子间的相互作用判断 离子晶体的组成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键；原子晶体的组成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键；分子晶体的组成粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力（即范德瓦耳斯力）；金属晶体的组成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。 (2)依据物质的分类判断 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类(AlCl3除外)是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除S i O2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)、稀有气体的固态是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅、刚玉等。常温下，金属单质(汞除外)与合金都是金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度。原子晶体的熔点最高，常在1000度至几千度。分子晶体的熔点低，常在数百度以下至很低温度。多数金属晶体的熔点高，但也有
相当低的(如汞)。 ⑷ 依据导电性判断 离子晶体在水溶液中及熔化时都能导电。原子晶体一般为非导体，不能导电。分子晶体为非导体，固态、液态均不导电，但分子晶体中的电解质(主要是酸和典型非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，故溶液能导电，金属晶体是电的良导体，能导电。 ⑸ 依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。 2. 晶体熔、沸点高低的比较方法 ⑴ 离子晶体 一般地讲，化学式与结构相似的离子晶体，阴、阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔、沸点越高，如：NaCl>KCl>CsCl 。 ⑵ 原子晶体 键长(成键原子半径之和)越短，键能越大，共价键越强，熔、沸点越高。如：金刚石>碳化硅>晶体硅。 ⑶ 分子晶体 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高，如：I 2>Br 2>Cl 2>F 2；H 2Te>H 2Se>H 2S 。但具有氢键的分子晶体，如：NH 3、H 2O 、HF 等熔、沸点反常地高。绝大多数有机物属于分子晶体，其熔、沸点遵循以下规律： ① 组成和结构相似的有机物(同系物)，随相对分子质量增大，其熔、沸点升高，如：CH 4
晶体结构与性质知识总结(完善)
3-1、晶体的常识 一、晶体和非晶体 1、概述——自然界中绝大多数物质是固体，固体分为和两大类。 * 自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质。本质上，晶体的自范性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象。 * 晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形，但在显微镜下仍可看到。 * 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。 * 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的 二、晶胞 1、定义——描述晶体结构的基本单元。 2、特征—— （1）习惯采用的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。 （2）整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 <1> 所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙； <2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系 （1）处于内部的粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。 （2）处于面上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （3）处于90度棱上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （4）处于90度顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于120度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 4、例举 三、分类
晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。 3-2、分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1、定义——只含分子的晶体。 2、组成粒子——。 3、存在作用——组成粒子间的作用为（），多原子分子内部原子间的作用为。 * 分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。 * 分子间作用力于化学键。 4、物理性质 （1）熔沸点与硬度——融化和变形只需要克服，所以熔沸点、硬度，部分分子晶体还可以升华。熔融一定破坏分子间的和可能存在的键，绝不会破坏分子内部的。 同为分子晶体的不同物质，一般来说尤其对于结构组成相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越；相对分子质量相差不大的分子，极性越大熔沸点越；含氢键的熔沸点会特殊的些。 例如： （2）溶解性——遵循同性互溶原理（或说相似相溶原理）：即极性分子易溶于性溶剂（多为），如卤化氢（HX）、低级醇和低级羧酸易溶于极性溶剂水；非极性分子易溶于非极性（有机）溶剂，如硫、磷和卤素单质（X2）不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。同含氢键的溶解性会更，如乙醇、氨气与水。 5、类别范畴 （1）除C、Si、B外的非金属单质，如卤素、氧气和臭氧、硫（S8）、白磷（P4）、足球烯（C60）、稀有气体等。 （2）除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN等外的非金属互化物，包括非金属氢化物和氧化物，如氨（NH3）、冰（H2O）、干冰（CO2）、三氧化硫（SO3）等。 （3）所有的酸分子（纯酸而非溶液）。 （4）大多有机物。 （5）除汞外常温下为液态和气态的物质。 （6）能升华的物质。如干冰、碘、等。 6、结构例析 如果分子间作用力只有范德华力，其分子占晶胞六面体的个顶角和个面心，若以一个分子为中心，其周围通常有个紧邻分子，这一特征称为分子密堆积，如O2、C60、CO2、I2等。 （1）干冰 固态的，色透明晶体，外形像冰，分子间作用力只有，熔点较，常压能升华，常作制冷剂或人工降雨。 二氧化碳分子占据立方体晶胞的个面心和个顶角，与每个二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有个，若正方体棱长为a，则这两个相邻的CO2的距离为。 （2）冰 固态的，色透明晶体，水分子间作用力除外，还有，氢键虽远小于共价键，但明显大于范德华力，所以冰的硬度较，熔点相对较。 每个水分子与周围距离最近且相等的水分子有个，这几个水分子形成一个的空间构型，晶体中水分子与氢键的个数之比为。这一排列使冰中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以冰的密度于液体水（4C的水密度最大，通常认为是1）。 （3）天然气水合物 ——可燃冰·海底储存的潜在能源，甲烷分子处于水分子形成笼子里，形式多样。 二、原子晶体 1、定义——相邻间以键结合而成空间网状的晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构的
四种晶体性质比较
四种晶体性质比较1．晶体 (1)晶体与非晶体 (2)得到晶体的途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接_______________。 ③溶质从溶液中析出。 (3)晶胞 ①概念 描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——无隙并置 a．无隙：相邻晶胞之间没有____________。 b．并置：所有晶胞______排列、取向相同。 (4)晶格能 ①定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_________________。 ②影响因素 a．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。 b．离子的半径：离子的半径________，晶格能越大。 ③与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度___________。2．四种晶体类型的比较
3.晶体熔沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：________________＞离子晶体＞____________。 ②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)同种晶体类型熔、沸点的比较
①原子晶体： 原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→ ②离子晶体： a ．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，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO____MgCl 2______NaCl______CsCl 。 b ．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 ③分子晶体： a ．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、沸点反常地高。如H 2O ＞H 2Te ＞H 2Se ＞H 2S 。 b ．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，如SnH 4＞GeH 4＞SiH 4＞CH 4。 c ．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____________，如CO ＞N 2，CH 3OH ＞CH 3CH 3。 d ．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 ④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，如熔、沸点：Na ＜Mg ＜Al 。 2．在下列物质中：NaCl 、NaOH 、Na 2S 、H 2O 2、Na 2S 2、(NH 4)2S 、CO 2、CCl 4、C 2H 2、SiO 2、SiC 、晶体硅、金刚石。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是________；
晶体的类型和性质
高三化学教案:晶体的类型和性质 1.四种基本晶体类型 分类 晶体质点间作用力 物理性质 熔化时的变化 代表物 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 混合型晶体 要求： 物理性质应从熔、沸点、硬度、导电性等方面展开并回答。 熔化时的变化应从化学键或分子间作用力的破坏，以及破坏后成为的粒子来回答。 代表物应从物质的分类来回答，不能回答一些具体的物质。 2.四种基本晶体类型的判断方法 (1)从概念，物质分类上看，由__________组成，通过_________和_________强烈相互作用而形成的晶体为金属晶体。
构成晶体质点为_________，这些质点间通过_________间作用力，而形成的晶体为分子晶体。共价化合物一般为_________晶体，但SiO2、SiC为_________晶体;离子化合物一定为 _________晶体 (2)由晶体的物理性质来看 ①根据导电性，一般地：熔融或固态时都不导电的是_________晶体或_________晶体，熔融或固态都能导电的为_________晶体;固态时不导电，熔化或溶于水时能导电的一般为 _________晶体;液态、固态、熔融都不能导电，但溶于水后能导电的晶体是_________晶体。一种称为过渡型或混合型晶体是_________，该晶体_________导电 ②根据机械性能：具有高硬度，质脆的为_________晶体，较硬且脆的为_________晶体，硬度较差但较脆的为 _________晶体，有延展性的为_________晶体。 ③根据熔、沸点：_________晶体与_________晶体高于 _________晶体。_________晶体熔沸点有的高，有的低。 3.典型晶体的粒子数 物质 晶型 重复单位几何形状 粒子数 NaCl 每个Cl- 周围与它最近等距的Na+有______个 CsCl 立方体 每个Cs+(Cl-)等距的Cl-(Cs+)有______个 金刚石
晶体的基本性质
晶体的基本性质 自限性：晶体具有自发形成几何多面体形态的性质，这种性质成为自限性。2、均一性和异向性：因为晶体是具有格子构造的固体，同一晶体的各个部分质点分布是相同的，所以同一晶体的各个部分的性质是相同的，此即晶体的均一性；同一晶体格子中，在不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，此即晶体的异向性。3、最小内能与稳定性：晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较，具有最小内能。晶体是具有格子构造的固体，其内部质点作规律排列。这种规律排列的质点是质点间的引力与斥力达到平衡，使晶体的各个部分处于位能最低的结果。 溶剂的选择方法 溶剂的选择运用溶剂提取法的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来。医学教育网搜集整理了溶剂的选择方法内容供大家参考，助大家顺利通过初级中药师考试。 选择溶剂要注意以下三点：①溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；②溶剂不能与中药的成分起化学变化；③溶剂要经济、易得、使用安全等。 1）水：水是一种强的极性溶剂。中草药中亲水性的成分，如无机盐、糖类、分子不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被水溶出。为了增加某些成分的溶解度，也常采用酸水及碱水作为提取溶剂。酸水提取，可使生物碱与酸生成盐类而溶出，碱水提取可使有机酸、黄酮、蒽醌、内酯、香豆素以及酚类成分溶出。但用水提取易酶解甙类成分，且易霉坏变质。某些含果胶、粘液质类成分的中草药，其水提取液常常很难过滤。沸水提取时，中草药中的淀粉可被糊化，而增加过滤的困难。故含淀粉量多的中草药，不宜磨成细粉后加水煎煮。中药传统用的汤剂，多用中药饮片直火煎煮，加温可以增大中药成分的溶解度外，还可能有与其他成分产生"助溶"现象，增加了一些水中溶解度小的、亲脂性强的成分的溶解度。但多数亲脂性成分在沸水中的溶解度是不大的，既使有助溶现象存在，也不容易提取完全。如果应用大量水煎煮，就会增加蒸发浓缩时的困难，且会溶出大量杂质，给进一步分离提纯带来麻烦。中草药水提取液中含有皂甙及粘液质类成分，在减压浓缩时，还会产生大量泡沫，造成浓缩的困难。通常可在蒸馏器上装置一个汽一液分离防溅球加以克服，工业上则常用薄膜浓缩装置。医学教育网 2）亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精）、甲醇（木精）、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好，对中草药细胞的穿透能力较强。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在乙醇中的溶解度也较大。还可以根据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行提取。用乙醇提取比用水量较少，提取时间短，溶解出的水溶性杂质也少。乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小，价格便宜，来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取液不易发霉变质。由于这些原因，用乙醇提取的方法是历来最常用的方法之一。甲醇的性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），但有毒性，使用时应注意。 第四章溶剂选择
高中化学精讲晶体的类型与性质
高中化学58个考点精讲 16、晶体的类型与性质 1．复习重点 1．离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体组成粒子，粒子间作用力、熔沸点、硬度、导电性； 2．影响晶体熔点和沸点的因素； 3．分子间作用力及其对物质熔点、沸点等物理性质的影响。 2．难点聚焦 （4）晶体性质的比较:比较晶体的硬度大小、熔沸点高低等物理性质的依据是： （5）非极性分子和极性分子 分子空间构型对称，正负电荷重心重合的分子叫非极性分子。 分子空间构型不对称，正负电荷重心不重合的分子叫极性分子。 （6）共价键与离子键之间没有绝对的界限
3．例题精讲 [例1]（98’全国）下列分子所有原子都满足8电子的结构的是（ ） A. 光气（2COCl ） B. 六氟化硫 C. 二氟化氙 D. 三氟化硼 分析：从光气的结构式O Cl C Cl --|| 可以看出各原子最外层都满足8电子结构，应选A 。 硫最外层有6个电子，氟已然形成8个电子，分别形成共价的二氟化物，六氟化物后，最外层必然超过8个电子。 3BF 中B 原子最外层只有6个电子，可见3BF 是一种“缺电子化合物” 。 [例2] 下图是NaCl 晶体结构的示意图：（1）若用+ -?Na - -Cl O ，请将位置表示出来；（2）每个+ Na 周围与它最接近且距离相等的+ Na 有 个。 分析：解答此类问题常用的是“分割法”——从晶体中分出最小的结构单元，或将最小的结构单元分成若干个面。 答案：12 x —平面 y —平面 z —平面 [例3] 在金刚石结构中，碳原子与共价键数目之比 。 分析：取一结构单元，1个C 原子连4条键，一条键为二个原子所共用，为每个C 原子只提供2y ，所以C 原子与C C -键数目之比：2:12 1 4:1=? 答案：2:1 [例4] 如下图，是某晶体最小的结构单元，试写出其化学式。
晶体的基本性质
晶体的基本性质 一晶体的基本性质 定义——为一切晶体所共有的，并能以此与其他性质的物质相区别的性质。 本质——晶体的格子构造所决定的。 1.自限性（自范性） 晶体在生长过程中，在适当的条件下，可以自发地形成几何凸多面体外形的性质。 晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的直接反映。晶面、晶棱和角顶分别与格子构造中的面网、行列和结点相对应。 布拉维法则 实际晶体通常由面网密度大的面网所包围——晶体上的实际晶面平行于对应空间格子中面网密度大的面网，且面网密度越大，相应晶面的重要性越大。 1855（1866，1885）年，布拉维（法国）根据晶体上不同晶面的相对生长速度与面网上结点的密度成反比的推论导出的。该法则阐明了晶面发育的基本规律。 晶面生长速度（growth velocity）?a?a单位时间内晶面在其垂直方向上增长的厚度。 当晶面上结点密度大时，面网间距也大，面网对外来质点的引力小，生长速度慢，晶面横向扩展，最终保留在晶体上；而晶面上结点密度小时，面网间距也小。面网对外来质点引力大，生长速度快，横向逐渐缩小以致于晶面最终消失。 2.均一性 指晶体中各个部分的物理性质和化学性质是相同的。 由于质点周期性重复排列，晶体的任何一部分在结构上都是相同的，由此，由结构决定的一切物理性质，如密度、导热性、膨胀性等也都具有均一性。 非晶体、液体和气体具有统计均一性 晶体取决于其格子构造，称为结晶均一性 3.异向性（各向异性） 同一格子构造中，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这就是晶体的异向性。 例：蓝晶石的硬度。 矿物的解理 Z(AA)＝4-5 Y(BB)＝6.5-7 4.对称性 晶体相同的性质在不同方向或位置上作有规律的重复。 宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性，宏观对称是晶体分类的基础。 微观结构对称——格子状构造本身就是质点在三维空间呈周期性重复的体现，从这个意义上说，所以的晶体都是对称的。 5.最小内能性 在相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体状态相比较，其内能最
高三化学晶体的类型和性质单元测试
晶体的类型和性质单元测试 一、选择题 1．含有非极性键的离子化合物是 ( ) A．C2H2 B．Na2O2 C．(NH4)2S D．CaC2 2．下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是 ( ) A．金刚石，晶体硅，二氧化硅，碳化硅 B．Cl4>CBr4>CCl4>CH4 C．MgO>H20>02>N2 D．金刚石>生铁>纯铁>钠 3．有下列两组命题 A组B组 Ⅰ．H—I键键能大于H—Cl键键能①HI比HCI稳定 Ⅱ．H—I键键能小于H—C1键键能②HCl比HI稳定 Ⅲ．HI分子间作用力大于HCl分子间作用力③HI沸点比HCl高 Ⅳ．HI分子间作用力小于HCl分子间作用力④HI沸点比HCl低 B组中命题正确，且能用A组命题加以正确解释的是 A.Ⅰ① B．Ⅱ② C．Ⅲ③ D．Ⅳ④ 4．据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60，试推测出该物质不可能具有的性质是 A．N60易溶于水 B．稳定性，N60 四种晶体性质比较 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 四种晶体性质比较 1．晶体 (1)晶体与非晶体 (2)得到晶体的途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接_______________。 ③溶质从溶液中析出。 (3)晶胞 ①概念 描述晶体结构的基本单元。 ②晶体中晶胞的排列——无隙并置 a．无隙：相邻晶胞之间没有____________。 b．并置：所有晶胞______排列、取向相同。 (4)晶格能 ①定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_________________。 ②影响因素 a．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。 b．离子的半径：离子的半径________，晶格能越大。 ③与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度___________。2．四种晶体类型的比较 3.晶体熔沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：________________＞离子晶体＞____________。 ②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)同种晶体类型熔、沸点的比较 ①原子晶体： 原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→ ②离子晶体： a．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，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点： MgO____MgCl 2______ NaCl______CsCl。 b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 ③分子晶体： a．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 点反常地高。如H 2O＞H 2 Te＞H 2 Se＞H 2 S。 b．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，如 SnH 4＞GeH 4 ＞SiH 4 ＞CH 4 。 c．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____________，如CO＞N 2，CH 3 OH＞CH 3 CH 3 。 d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 ④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，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 2．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na 2S、H 2 O 2 、Na 2 S 2 、(NH 4 ) 2 S、CO 2 、CCl 4 、 C 2H 2 、SiO 2 、SiC、晶体硅、金刚石。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是________； (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________； (3)其中既含有离子键，又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________； (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________； 晶体的类型与性质知识规律总结 晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体 定义离子间通过离子 键相结合而成的 晶体 分子间以分子间作用 力相结合的晶体 相邻原子间以共价 键相结合而形成的 空间网状结构的晶 体 金属阳离子和自 由电子之间的较 强作用形成的单 质晶体 构成粒子阴、阳离子分子原子金属离子、自由电 子 粒子间作用力 离子间肯定有离 子键，可能有原子 间的共价键 分子间：分子间作用 力。可能有分子内共 价键（稀有气体例外） 共价键 金属离子和自由 电子之间较强的 相互作用 代表物NaCl，NaOH，MgSO4干冰，I2，P4，H2O 金刚石，SiC，晶体 硅，SiO2 镁、铁、金、钠 熔、沸点熔点、沸点较高熔点、沸点低熔点、沸点高熔点、沸点差异较大（金属晶体熔沸点一般较高，少部 分低） 导热性不良不良不良良好 导电性固态不导电，熔化 或溶于水导电 固态和液态不导电， 溶于水可能导电 不导电。有的能导 电，如晶体硅，但金 刚石不导电。 晶体、熔化时都导 电 硬度硬度较大硬度很小硬度很大硬度差异较大 溶解性多数易溶于水等 极性溶剂 相似相溶难溶解 难溶于水（钠、钙 等与水反应） 决定熔点、 沸点高主要 因素 离子键强弱分子间作用力大小共价键强弱金属键强弱 二、几种典型的晶体结构 ①、NaCl晶体 1)在NaCl晶体的每个晶胞中，Na+占据的位置有 2 种。顶点8个，面 心6个 2)Cl-占据的位置有 2 种。棱上12个，体心1个 3)在NaCl晶体中，每个Na+周围与之等距离且最近的Na+有 12 个；每个Cl-周围与之等距离且最近的Cl-有12 个。 4)在NaCl晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-，每个Cl-同时也吸引着 6个Na+，向空间延伸，形成NaCl晶体。 5)每个晶胞平均占有 4 个Na+和 4 个Cl-。1molNaCl能构成这样的晶胞个。 6) Na+与其等距紧邻的6个Cl-围成的空间构型为_____正八面体_________ ②、CsCl晶体 1)每个Cs+同时吸引着 8 个Cl-，每个Cl-同时吸引着 8 个Cs+； 2)在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它等距离且最近的Cs+有6个，每个Cl-周围与它等距离且最近的Cl-有 6 个； 3)一个CsCl晶胞有 1 个Cs+和 1 个Cl-组成；4)在CsCl晶体中，Cs+与Cl-的个数比为 1：1 。 ③、金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展，键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子，但六个碳原子不在同一平面上。 ④石墨（如图4、5）：层状结构，每一层内，碳原子以正六边形排列成平面的网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。每个正六边形平均拥有两个碳原子、3个C－C。片层间存在范德华力，是混合型晶体。熔点比金刚石高。石墨为层状结构，各层之间以范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。在金刚石中每个碳原子与相邻的四个碳原子经共价键结合形成正四面体结构，碳原子所有外层电子均参与成键，无自由电子，所以不导电。而石墨晶体中，每个碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连，在同一平面内形成正六边形的环。这样每个碳原子上仍有一个电子未参与成键，电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导电。 ⑤干冰（如图6）：分子晶体，每个CO2分子周围紧邻其他12个CO2分子。平均每个CO2晶胞中含4个CO2分子。 1、晶体类型判别： 分子晶体：大部分有机物、几乎所有酸、大多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物。 原子晶体：仅有几种，晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、金刚砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）、氮化硼（BN）、二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、石英等； 金属晶体：金属单质、合金； 离子晶体：含离子键的物质，多数碱、大部分盐、多数金属氧化物； 2、不同晶体的熔沸点由不同因素决定： 离子晶体的熔沸点主要由离子半径和离子所带电荷数（离子键强弱）决定，分子晶体的熔沸点主要由相对分子质量的大小决定，原子晶体的熔沸点主要由晶体中共价键的强弱决定，且共价键越强，熔点越高。 3晶体熔沸点高低的判断？ （1）不同类型晶体的熔沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体（除少数外）＞分子晶体；金属晶体熔沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞（常温下是液体）。 （2）同类型晶体的熔沸点： ①原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。如金刚石＞氮化硅＞晶体硅。 ②分子晶体： 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔沸点越高。如CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4。 若相对分子质量相同，如互为同分异构体，一般支链数越多，熔沸点越低，特殊情况下分子越对称，则熔沸点越高。 若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔沸点特别高。 ③ 金属晶体：所带电荷数越大，原子半径越小，则金属键越强，熔沸点越高。如Al ＞Mg ＞Na ＞K 。 ④ 离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强，熔沸点越高。如KF ＞KCl ＞KBr ＞KI 。 1． 60C 与现代足球(如图6-1)有很相似的结构，它与石墨互为 ( ) A ．同位素 B ．同素异形体 C ．同分异构体 D ．同系物 2．下列物质为固态时，必定是分子晶体的是 ( ) A ．酸性氧化物 B ．非金属单质 C ．碱性氧化物 D ．含氧酸 3．金属的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是 ( ) A ．易导电 B ．易导热 C ．有延展性 D ．易锈蚀 4．氮化硅(43N Si )是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛的用途，它属于 ( ) A ．原子晶体 B ．分子晶体 C ．金属晶体 D ．离子晶体 5．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K 时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是 ( ) A ．水由液态变为玻璃态，体积缩小 B ．水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C ．玻璃态是水的一种特殊状态 D ．玻璃态水是分子晶体 6．下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是 ( ) A ．2O 、2I 、Hg 、Mg B ．2CO 、KCI 、2SiO C ．Na 、K 、Rb 、Cs D ．SiC 、NaCl 、2SO 7．下列每组物质发生状态变化所克服的微粒间的相互作用力属于同种类型的是 ( ) A ．食盐和蔗糖熔化 B ．金属钠和晶体硫熔化 C ．碘和干冰升华 D ．二氧化硅和氧化钠熔化 10．关于晶体的下列说法正确的是 ( ) A ．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B ．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C ．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D ．稀有气体原子序数越大，沸点越高 11．下列各组物质各自形成的晶体，均属于分子晶体的化合物的是 ( ) A ．3NH 、HD 、810H C B ．3PCl 、2CO 、42SO H 第六章晶体结构与晶体材料 教学目的： 掌握晶体的概念及晶体结构的特点；掌握晶体的宏观对称性；熟悉晶体的基本性质；了解晶体缺陷的重要性。 教学重点： 晶体材料：石英晶体与压电材料、钛酸钡晶体与非线性光学材料、BGO晶体材料。教学难点： 晶体的对称性与晶系。 第一节晶体的结构特点 一、晶体 晶体是由原子或分子按照一定的周期性规律在空间重复排列而成的固体物质。 二、晶体结构的特点 1. 晶体结构的特点 以NaCl晶体为例讨论晶体结构的特点。 NaCl是食盐的主要成分，市售粗盐经过重结晶可得到纯净、漂亮的NaCl晶体。NaCl晶体呈立方体外形，肉眼可以看到平滑的晶面，尖锐的顶角和笔直的棱边。NaCl晶体整齐的外形反映了晶体的内部结构规整性。用X射线衍射法测定的NaCl的晶体结构，如图6-1所示。 2. 晶胞 晶胞晶胞是晶体的一个基本结构单位，它的形状是一个平行六面体。图6-1给出了NaCl晶体的一个晶胞，无数的这种晶胞在空间规则地重复排列就形成NaCl晶体。 要确定晶体的结构，首先要知道晶胞的大小和形状，其次要知道晶胞中原子的种类、数目和原子的坐标位置。 晶胞的大小和形状由晶胞参数规定。若把晶胞放在坐标系中，如图6-2所示，它的三条棱边a，b，c和三条棱边两两之间的夹角α，β，γ合称为晶胞参数。如NaCl晶体的晶胞参数为：a=b=c=562.8 pm，α=β=γ=90°，这种晶胞称为立方晶胞。NaCl晶体中Na+与Cl-以离子键结合，所以NaCl晶体称为离子晶体。在NaCl晶体中，一个Na+周围配有6个Cl-(配位数为6)。这6个配位Cl-形成一个八面体，Na+处于八面体的空隙中。同样地，以一个Cl-为中心，周围也配有6个Na+，Cl-也处于Na+的八面体空隙中。由此可见，NaCl只是个化学式，整块NaCl 晶体是个巨大的分子，把NaCl看作一个分子(或分子式)是不确切的。 3. 结构基元 结构基元是指晶体中作周期性规律重复排列的那一部分内容。它是晶体中重复排列的基本单位，必须满足化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同和周围环境相同的条件。晶胞中含一个结构基元的称为素晶胞，含2个和2个以上结构基元的称复晶胞。图6-1的NaCl晶胞中含4个Na—Cl结构基元，是面心立方型式的复晶胞。图6-3给出了CsCl晶体和金属钨晶体的晶胞结构。CsCl晶胞中只含1个结构基元(Cs—Cl)，所以是素晶胞，它是立方晶胞，故称为简单立方。四种晶体性质比较
晶体的类型与性质知识总结
晶体的类型和性质
第六章 晶结构与晶体材料