分子结构与晶体结构
晶体结构的分类
晶体结构的分类晶体结构是材料科学中重要的研究对象之一，它描述了材料原子、分子或离子的排列方式和周期性。
根据晶体结构的不同，可以将其分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
1. 分子晶体：分子晶体是由分子构成的晶体。
它的特点是分子内部的化学键比较强，而分子之间的相互作用较弱。
分子晶体通常以共价键或极性键相连，如氢键和范德华力。
这些相互作用力比较弱，所以分子晶体的熔点一般较低。
此外，分子晶体在晶格中的排列方式通常较为规则，呈现出较强的周期性。
分子晶体的典型代表是冰，其晶体结构由水分子通过氢键排列而成。
2. 离子晶体：离子晶体是由阳离子和阴离子组成的晶体。
它的特点是阳离子和阴离子之间以离子键（电荷引力）相互作用，这种相互作用力比较强，所以离子晶体的熔点一般较高。
离子晶体的结构较为紧密，离子之间形成了三维晶格。
离子晶体的典型代表有氯化钠（NaCl）和氧化镁（MgO）。
在离子晶体中，阳离子和阴离子的比例需要满足电中性条件。
3. 金属晶体：金属晶体是由金属原子构成的晶体。
金属晶体的特点是金属原子之间形成了金属键，即金属原子间的价电子自由流动形成了电子云。
金属键的强度较弱，所以金属晶体的熔点一般较低。
金属晶体的结构通常是一个由正离子核组成的细胞，正离子核之间被电子云均匀地包围着。
典型的金属晶体有铁、铜和铝等。
除了以上三类晶体，还存在着复合晶体和非晶体。
复合晶体是由两种或多种物质组成的晶体，这些物质可以是离子、分子或金属。
复合晶体的结构较为复杂，几种物质相互依存形成了一个复杂的三维结构。
非晶体是一种无定形的材料，在结构上没有明确的周期性。
非晶体通常是通过快速冷却或高压制备而成，如玻璃和聚合物材料。
综上所述，晶体结构根据其构成单位和相互作用类型的不同，可以分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
通过深入研究晶体结构与性质之间的关系，可以揭示材料的物理、化学和力学特性，为材料设计和应用提供理论依据。
化学键分子结构与晶体结构
化学键分子结构与晶体结构化学竞赛辅导测试题第一题:人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素。
按已知的原子结构规律，118号元素应是第__ 第__族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是__（气、液、固选一填入）态。
近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第__周期第____族元素。
第二题金属多卤化物中一般没有F离子，但少数一些含有F离子的多卤化物可以稳定存在，BaFBr就是一例。
在BaFBr晶体的四方晶胞（a=b≠c，α=β=γ=90°）中，Ba离子占据晶胞的体心附近与顶点的位置，F离子在晶体中构成一层层正方形网格，Br离子可看作构成类似F离子的网格，不同的是Br离子是ABAB型堆积的。
问：1、你认为金属多卤化物中一般没有F离子的主要原因是什么：2、在右边的框中画出BaFBr的晶胞：3、晶体中同种离子的空间环境是否均相同？是否相同＿＿＿＿分析：4、F、Br离子的阳离子配位数分别为多少：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿第三题（18分）碳化硅（SiC）俗名“金刚砂”，有类似金刚石的结构和性质。
其空间结构中碳硅原子相间排列，右图所示为碳化硅的晶胞（其中●为碳原子，○为硅原子）。
已知：碳原子半径为7.7×10－11m，硅原子半径为1.17×10－10m，SiC晶体密度为3.217g/cm3）1．SiC是晶体，碳、硅原子杂化类型都是，键角都是，三个碳原子和三个硅原子相间构成一个式（船、椅）六元环。
2．如右图所示碳化硅晶胞，从立方体对角线的视角观察，画出一维空间上碳、硅原子的分布规律（注意原子的比例大小和相对位置，至少画两个周期）3．从与对角线垂直的平面上观察一层碳原子的分布，请在二维平面是画出碳原子的分布规律（用●表示，至少画15个原子，假设片层碳原子间分别相切）；计算二维空间上原子数、切点数和空隙数的比例关系再考虑该片层结构的上下各与其相邻的两个碳原子片层。
金刚石分子结构
金刚石分子结构
一、引言
金刚石是一种非常重要的材料，因其硬度高、导热性好等特点被广泛应用于工业领域。
本文将介绍金刚石分子结构的相关知识，包括其晶体结构、化学组成、电子结构等方面。
二、金刚石晶体结构
金刚石属于菱晶系，其晶体结构为立方晶系。
每个碳原子与四个相邻的碳原子形成四面体结构，共同构成了一个三维网格。
这种网格被称为钻石晶格，也是金刚石硬度高的主要原因之一。
三、金刚石化学组成
金刚石的化学式为C，即由纯碳元素组成。
每个碳原子与周围四个碳原子共享电子对形成共价键。
这些共价键非常牢固，使得金刚石具有极高的硬度和稳定性。
四、金刚石电子结构
由于每个碳原子都与周围四个碳原子形成了共价键，因此金刚石分子中的电子是非常紧密地绑定在一起的。
这种紧密的电子排布使得金刚石具有良好的导电性和导热性。
五、金刚石分子结构的应用
金刚石在工业领域中有着广泛的应用。
由于其硬度高、耐磨损、导热性好等特点，被用于制造切割工具、钻头等高强度工具。
此外，金刚石还被用于制造电子元件、光学器件等高科技领域。
六、结论
金刚石分子结构是由纯碳元素组成的立方晶系晶体结构。
其硬度高、导电性好等特点使得其在工业中有着广泛的应用。
了解金刚石分子结构对于深入理解其物理特性以及开发新型材料具有重要意义。
分子结构(思维导图)
分子结构
离子键
正负电子之间的静电引力形成的化学键
无饱和性、方向性，但受空间限制，不能无限作用力通常很强
1
大小用晶格能衡量
离子
离子半径
决定引力的重要因素
离子半径越小，离子间引力越大，化合物熔点越高
电子构型
共价键
价键理论
轨道杂化理论分子轨道理论
金属键
改性共价键理论金属键不具有方向性和饱和性
能带理论
2
分子间力和氢键
分子间力=范德华力
色散力
诱导力取向力
分子的极性
大小用偶极矩衡量
偶极矩越大，分子极性越大
氢键具有饱和性和方向性
晶体结构
离子晶体
正负离子通过离子键形成的晶体
NaCl型CsCl型ZnS型
离子所带电荷与离子半径
离子极化力
离子（主要阳离子）使其他粒子极化变形的能力
原子晶体
共价键的结合力较强，大硬度，高熔点
熔融态不易导电
分子晶体
结合力弱，熔点低，硬度小
固态、熔融态都不导电
金属晶体
体心立方晶格面心立方密堆积晶格
六方密堆积晶格过渡型晶体
链状结构晶体
层状结构晶体
备注：
1. 晶格能：气态正离子和气态负离子结合成1mol 离子晶体时所释放的能量
2. 化学键>氢键>范德华力。
3.2.1分子晶体和共价晶体课件人教版选择性必修2
人教版(202X) 选择性必修二 第三章晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体
3.两种典型共价晶体例析 (1)金刚石
天然金刚石呈 现多面体外形
宏观辨识
金刚石的结构
金刚石的晶胞
微观探析
人教版(202X) 选择性必修二 第三章晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体
碳原子数：
8×
1 8
+6×
1 2
+4=8
碳共价原键子数含：4×
1 2
=2
在金刚石中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻4个碳原子结合，键角为109。28′， 即金刚石中的碳采用sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
在金刚石中，C－C共价键键长154pm很短，键能347.7KJ/mol很大，这一结构使金刚石在
以及透明的水晶都低温石英。
黄沙
花岗岩
石英矿
水晶
人教版(202X) 选择性必修二 第三章晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体
②低温石英的结构是怎样的
在低温石英的结构中， 一个硅原子与四个氧 原子通过共价键形成 硅氧四面体，顶角相 连的硅氧四面体形成 螺旋上升的长链。这 一结构决定了它具有 手性，被广泛用作压 电材料，如制作石英 手表。
素养目标： 通过分子晶体、共价晶体的分析研究，发展“宏观辨识与微观探析”、
“证据推理与模型认知”的学科核心素养。
人教版(202X) 选择性必修二 第三章晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体
学习任务1：一、分子晶体
1.什么是分子晶体 只含分子的晶体称为分子晶体。
晶体结构与性质—分子晶体和原子晶体
〖知识梳理〗一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的本质差异：2.获得晶体的途径：3.晶体的特性：二、晶胞1.概念：描述晶体结构的基本单元_。
2.结构：3.一个晶胞平均占有的原子数：例如：金属铜的一个晶胞的原子数=【自我检测】1.辨析下列说法的正误：(1)晶体一定是固体，固体一定是晶体。
( )(2)晶体有规则的几何外形，有规则几何外形的固体都是晶体。
( )(3)晶胞顶点上的粒子均是1/8属于该晶胞。
( )(4)晶胞是晶体中最小的结构单元。
( )2.下列物质中属于晶体的是( )A.海盐B.玻璃C.陶瓷D.胆矾3.下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是 ( )A.具有规则几何外形的固体均为晶体B.晶体具有自范性，非晶体没有自范性C.晶体研碎后即变为非晶体D.将玻璃加工成规则的固体即变成晶体4.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 ( ) 1186482⨯+⨯=A.熔、沸点B.硬度C.颜色D.X-射线衍射实验5.下列有关获得晶体的途径，错误的是( )A.从熔融态结晶出来的硫B.熔融态物质急速冷却C.凝华得到的碘D.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜6.下列关于晶体的说法正确的是( )A.将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体B.假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品C.石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同【核心归纳●重点突破】一、晶体与非晶体的区别与联系1.晶体与非晶体的区别：2.晶体与非晶体的判定方法：【微思考】(1)将晶体和非晶体分别加热各有什么现象？提示：加热晶体，温度达到熔点时晶体开始熔化，在全部熔化以前，继续加热，温度基本保持不变，完全熔化后，温度才开始升高，所以晶体有固定的熔点。
加热非晶体时，温度升高到某一程度后非晶体开始软化，流动性增强，最后变为液体。
从软化到完全熔化，中间经过较大的温度范围，所以非晶体无固定的熔点。
(2)熔融态物质冷却时都能得到晶体吗？提示：熔融态物质冷却时，不一定得到晶体，一是该物质本身是非晶体，不具有自范性，如玻璃的冷却得不到晶体，二是晶体的自范性是有一定条件的，如某些晶体熔化后，若冷却速度过快，微粒不能很好地规则排列，就得不到晶体。
金属的分子结构名词解释
金属的分子结构名词解释金属是一类具有特殊特性和广泛应用的物质，其结构与其他材料有着明显的区别。
金属的分子结构是指金属中原子的排列方式以及原子之间的相互作用。
下面将对金属分子结构涉及到的一些重要名词进行解释。
1. 金属晶体结构金属晶体结构是金属内部原子有序排列的方式。
最常见的金属晶体结构是面心立方(FCC) 和体心立方(BCC)。
在FCC结构中，金属原子以正六面体的形式排列，每个面心立方晶胞中有4个原子；而在BCC结构中，金属原子也以正六面体的形式排列，但每个体心立方晶胞中只有2个原子。
2. 点阵常数点阵常数是指晶格中相邻原子之间的距离。
对于FCC结构，点阵常数a是指相邻面心立方晶胞的边长；对于BCC结构，点阵常数a是指相邻体心立方晶胞的对角线长度。
3. 电子云金属中的原子通常会失去部分或全部的外层电子，形成正离子。
这些失去电子的原子核周围会形成电子云，是金属的重要特征。
电子云具有自由移动的特性，使得金属具有导电和热导的性质。
4. 金属键金属中的原子之间通过共享电子形成金属键。
金属键是一种强电子共享的键，使得金属原子能紧密地结合在一起。
5. 金属的堆积序金属的堆积序是指金属晶体中原子间的排列方式。
常见的堆积序包括紧密堆积、六方最密堆积和立方密堆积。
紧密堆积是一种原子以八面体或正十二面体堆积的方式，相邻两层原子的排列方式相互平行；六方最密堆积是一种原子以六边形堆积的方式，具有六方对称性；立方密堆积是一种原子以面心立方的方式堆积，具有四方对称性。
6. 晶胞晶胞是指晶体中最小的重复单元。
金属晶体的晶胞通常由多个原子组成，可以是立方形、正六面体形或其他几何形状。
7. 缺陷金属晶体中存在缺陷，主要包括点缺陷和线缺陷。
点缺陷指的是由于原子的缺失或替代等原因造成晶体结构中的局部不完整；线缺陷指的是晶格中某一部分原子排列出现错误，例如位错或脆性断裂。
8. 金属的相变金属在不同的温度和压力下可能会发生相变，即从一种晶体结构转变为另一种晶体结构。
高分子的取向结构和液晶结构
高分子的取向结构和液晶结构一、高分子的取向结构1、概念高分子的取向是指在外力（拉伸、牵引、挤出）作用下，其大分子链、链段或结晶高分子中的晶体结构沿外力作用方向排列的现象。
高分子链在伸展状态下，其长度是宽度的几百、几千乃至几万倍，因此在结构上具有悬殊的不对称性。
在诸如挤出、牵伸、压延、吹塑等在外力作用下均可发生分子链的取向现象。
取向态和结晶态尽管都与高分子的有序排列有关，但它们的有序程度不同。
取向态是一维或二维在一定程度上有序，而结晶态则是三维有序。
通常，对于未取向的高分子材料来说，链段的取向是随机的，这样的材料客观上是各相同性的，而取向的高分子材料，其链段在某些方向上择优取向，呈现各向异性。
2、取向高聚物的性能对于取向的高分子材料来说其力学性能、光学性质及热性能等方面发生了较大的变化。
比如在力学性能中，抗张强度和疲劳强度在取向方向上显著增加，而与取向方向相垂直的方向则下降。
因此，人们可以通过取向现象来改善产品的某些性能。
3、取向方式取向方式分为单轴取向和双轴取向。
单轴取向是指材料只沿一个方向拉伸，长度增加，厚度和宽度减少，大分子链或链段沿拉伸方向择优取向。
双轴取向是指材料沿两个垂直的方向拉伸，面积增加，厚度减少，大分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列。
单轴取向可通过单向拉伸等方法在材料的一维方向上施以应力来实现，如合成纤维中的牵伸是单轴取向。
而双轴取向长常通过双向拉伸、吹塑等过程来实现，用于薄膜制品。
4、高分子的取向机理取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。
外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化，即称为解取向过程。
同时取向的过程是在外力作用下运动单元运动的过程。
必须克服高聚物内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的时间。
4.1 各取向单元的取相机理（1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行。
（2）分子链取向：通过各链段的协同运动来完成，只有在粘流态下才能实现。
2021化学二轮配套练习题专题限时集训6分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质含解析
2021新高考化学二轮配套练习题：专题限时集训6 分子结构（含化学键）与晶体结构及其性质含解析专题限时集训（六）分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质（限时：45分钟）1．下列叙述错误的是（)A．C2H4分子中有π键B．CH4的中心原子的杂化方式为sp3杂化C．HCl和HI化学键的类型和分子的极性都相同D．键角：CH4〈NH3<H2OD［杂化类型相同时，孤电子对越多，键角越小，D项错误.］2．（2020·济宁模拟)下列说法正确的是(）A．甲醛(HCHO）和光气（COCl2）分子中：键角∠H—C—H 〈∠Cl—C—ClB．基态氮原子的价电子排布图：C．3p x所代表的含义是：第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道D．四硼酸根离子X m－(含B、O、H)的球棍模型如图，配位键存在于4、5和4、6原子之间C[H的电负性比Cl小，HCHO中H—C的共用电子对比COCl2中Cl-C的共用电子对靠近碳原子，H—C中C的两对成键电子对排斥力大，键角大，故键角∠H—C—H>∠Cl—C—Cl，A 项错误；B项所示价电子排布图违反了洪特规则，正确的价电子排布图是，B项错误；能级前的数字代表能层,p 能级有x、y、z三个不同伸展方向的轨道，C项正确；4号B原子形成4个化学键，其中包括3个共价键和1个配位键，即4、5号原子之间为配位键，其他为共价键，D项错误。
］3．下列有关微粒性质的排列顺序错误的是(）A．GeX4(X表示Cl、Br或I）为分子晶体，熔沸点：GeCl4<GeBr4〈GeI4B．共价键的极性:H2O2〉CO2〉NOC．还原性：H2O<H2S〈H2SeD．中心原子的孤电子对数：BeCl2<H2S<OF2D[A项,GeX4（X表示Cl、Br或I)为分子晶体，GeCl4、GeBr4、GeI4结构相似，随相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点为GeI4〉GeBr4〉GeCl4，正确;B项，两元素电负性差值越大，形成共价键的极性越强,正确；C项,非金属性O>S〉Se，还原性H2Se>H2S〉H2O，正确；D项，BeCl2、H2S、OF2的中心原子分别为Be、S、O，孤电子对数S与O相等,错误.］4．下列说法不正确的是（)A．NH4F的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构，是既具有离子键又具有共价键的离子化合物B．Na2O是离子晶体，其溶于水生成NaOH的过程中既有离子键的断裂又有共价键的形成C．AlCl3的二聚体Al2Cl6的结构式为,其中Al原子的杂化方式为sp3杂化D．杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对D[NH4F由F－和NH错误!构成，故NH4F中既有离子键又有共价键，A项正确；Na2O是离子化合物，其溶于水生成NaOH的过程中，Na2O中离子键断裂，生成NaOH时有共价键形成，B项正确;AlCl3的二聚体Al2Cl6的结构式为，其中每个铝原子参与形成三个共价键、一个配位键，故Al原子的杂化方式为sp3杂化，C项正确；杂化轨道可用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成π键,D项错误。
分子晶体结构特点
分子晶体结构特点分子晶体结构是一种由分子构成的固体晶体，其中分子以一种不规则的方式排列在空间中。
分子晶体结构具有以下特点：1. 分子结构复杂，常常具有多级层次结构：分子晶体中的每个分子都是具有一定化学结构的复杂分子，例如蛋白质和DNA。
分子晶体中的分子结构往往具有多级层次结构，包括分子内的原子排列、分子间的化学键、分子的相对取向等等。
2. 分子的空间排列呈不规则的非晶态：在分子晶体中，每个分子的空间排列是不规则的，没有任何固定的晶体结构。
由于分子自身的结构复杂性和分子间相互作用的多样性，分子晶体中的分子往往呈现出一定程度的无序状态，这种状态称为非晶态。
3. 分子的相对位置具有短程有序性：虽然分子晶体中的分子排列是不规则的，但是分子之间的相对位置却具有短程有序性。
在分子晶体中，由于相邻分子之间的化学键和相互作用，它们的相对位置可能在一定的距离范围内有规律地重复出现，形成了短程有序性。
4. 分子晶体的物理性质由分子的特性决定：由于分子晶体中的晶体结构是由分子构成的，因此分子的物理性质往往决定了分子晶体的物理性质。
例如，分子的极性、分子量、分子间相互作用等特性都会影响分子晶体的熔点、热稳定性、机械性能等物理性质。
5. 分子晶体具有高度的化学可控性：由于分子晶体的构成是由分子决定的，因此可以通过对分子的结构、取向和相互作用的控制来控制整个分子晶体的结构和性质。
这种高度的可控性为分子晶体在化学制造、材料科学、生命科学等领域的应用提供了广阔的前景。
总之，分子晶体结构具有复杂性、非晶态、短程有序性、结构由分子决定和高度可控性等特点，这些特点决定了分子晶体在生命科学、化学制造、材料科学等领域的广泛应用前景。