物质的聚集状态与晶体的常识_ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,精品,课件,高中化学选择性必修,2,第三章 晶体结构与性质,新人教版,物质的聚集状态与晶体的常识,特级教师优秀课件精选,教学目标,认识晶体和非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。,了解获得晶体的途径。,知道晶胞的概念，学会晶胞中微粒数的计算方法（均摊法），能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。,教学重点,教学难点,晶体、晶胞的概念；晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异。,晶胞的结构；晶胞与晶体的关系。,生活中的晶体,从这一章开始我们来学习晶体，你知道生活中有哪些晶体吗？,钻石,生活中的晶体,冰,生活中的晶体,食用盐,生活中的晶体,各种宝石：,紫水晶,祖母绿,黄水晶,生活中的晶体,化学实验室中也有很多晶体：,高锰酸钾,硫酸铜,碳酸钙,生活中的晶体,你是否知道固体有晶体和非晶体之分？,绝大多数常见固体是晶体，只有如,玻璃、松香、橡胶及一些塑料,之类的物质属于非晶体（又称玻璃体）。,晶体和非晶体有什么本质的差异呢？,晶体的自范性,晶体与非晶体的差异：,晶体的自范性,晶体的自范性即晶体能_呈现多面体外形的性质。,自发地,所谓自发，即,自动发生,。不过，“自发”过程的实现，仍需要一定条件。例如，水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水就不能下泻。,晶体呈现自范性的条件之一是,晶体的生长速率适当。,晶体的自范性,比如，熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率,过快,，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。,晶体的自范性,例如天然的水晶球，是岩浆里,熔融态的SiO,2,侵入地壳内的空洞冷却形成的。其剖面图如下：,外层是看不到晶体外形的,玛瑙,（由熔融SiO,2,快速冷却形成），内层才是呈现晶体外形的,水晶,（由热液缓慢冷却形成）。,制晶体的途径,得到晶体的途径，除了冷却的方法，还有没有其它途径？你能列举哪些？,得到晶体一般有三条途径：,a）熔融态物质,凝固,b）气态物质冷却不经液态直接凝固（,凝华,）,c）溶质从溶液中析出（,结晶,）,制晶体的途径,三个典型例子：,制晶体的途径,我们来仔细观察晶体碘是怎样形成的吧,制晶体的途径,制晶体的途径,制晶体的途径,制晶体的途径,制晶体的途径,制晶体的途径,制晶体的途径,区分晶体与非晶体,我们发现，前面出现的晶体大多是具有光泽的块状或颗粒状固体，那么粉末状的是不是就是非晶体呢？,不是。许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但在显微镜下可观察到规则外形。这充分证明,固体粉末仍是晶体,，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。,区分晶体与非晶体,电子显微镜下碳酸钙晶体的构造,区分晶体与非晶体,本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现_排列的_表现。,周期性有序,宏观,相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。,区分晶体与非晶体,例如， 按如下结构单元进行周期性排列，得到NaCl晶体。,区分晶体与非晶体,晶体SiO,2,和非晶体SiO,2,的投影示意图：,区分晶体与非晶体,晶体的另一特点是,物理性质,如强度、导热性、光学性质等，常表现出,各向异性,。,例如，在水晶柱面上滴一滴融化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，你会发现不同方向石蜡融化的快慢不同。这是由于水晶导热性的各向异性。,实际上，晶体物理性质的各向异性也反映出晶体内部质点排列的_。,非晶体,没有,物理性质各向异性的特点。,有序性,区分晶体与非晶体,如何鉴别晶体和非晶体？,(1)通过物理性质差异，如外形、硬度、熔点、折光率等。,例如晶体有,固定的熔点,，而非晶体没有。,(2)最科学的方法是对固体进行,X-射线衍射实验,（请阅读课本上的科学视野）。,区分晶体与非晶体,进行X-射线衍射实验时，晶态样品图谱上有明显的峰，而非晶态样品没有。,区分晶体与非晶体,某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如下图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？,构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。,区分晶体与非晶体,根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？,(1)可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体。(2)可利用宝石的折光率鉴别；(3)可利用X-射线衍射仪鉴别。,区分晶体与非晶体,小结：晶体和非晶体的差异,晶胞的概念,为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个,基本单元,即可。,这种描述晶体结构的基本单元叫做,晶胞,。,晶胞的概念,蜂巢与蜂室,铜晶体,铜晶胞,晶体与晶胞的关系可用蜂巢与蜂室的关系比喻，然而蜂巢是有形的，晶胞是,无形,的，是人为划定的。,晶胞的概念,一般来说，晶胞都是,平行六面体,（边长不一定相等，也不一定垂直），通过上、下、左、右、前、后的,平移,与下一个晶胞,完全重合,。,晶胞和晶体是什么关系？,晶体可以看作是数量巨大的晶胞,“无隙并置”,而成。,如何理解“无隙并置”？,晶胞的概念,晶胞：平行六面体,无隙并置,“无隙”：,相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面。,“并置”：,指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动。,晶胞的概念,一些常见的晶胞：,NaCl晶体结构和晶胞,CO,2,晶胞,晶胞的概念,金刚石晶体结构,金刚石晶胞,晶胞的计算,下面的铜晶胞含有多少个铜原子？是14个吗？,不是14个。,晶胞只是晶体结构中的一个基本单元，在它上下左右前后无隙并置着无数晶胞。,图中原子都是这个晶胞与其他晶胞一起,共用,的。,晶胞的计算,虽然铜晶胞中铜原子个数不是14，但我们可以计算其平均占有多少个铜原子。用什么方法计算呢？,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,晶胞的计算,看一下均摊的具体过程：,顶点：1/8,棱边：1/4,面心：1/2,体心：1,晶胞的计算,因此，金属铜的一个晶胞原子数为：,晶胞的计算,下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I,2,)、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?,I,2,金刚石,晶胞的计算,答案：,金属钠：81/8+1=2；,金属锌：81/8+1=2；,碘：281/8+61/2=8；,金刚石：81/8+61/2+4=8。,注意：处于晶胞内部的粒子，完全属于该晶胞。,晶胞的计算,常见晶胞中微粒数的计算：,(1),六方晶胞：,在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。,微粒数为121/6+21/2+3=6,晶胞的计算,(2),面心立方：,在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。,微粒数为81/8+61/2=4,晶胞的计算,(3),体心立方：,在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。,微粒数为81/8+1=2,计算,下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中 和 的个数比是多少？,Na,4,Cl,4,11,计算,下图是CO,2,分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？,练习,指出晶体与玻璃体的本质差别？,练习,区分晶体和非晶体最科学的方法是什么？,练习,下面的晶胞中各有几个原子？,练习,观察与思考：下面的碘晶子中碘分子的排列有几种不同的方向？,晶体与非晶体,下列各项属于晶体与非晶体的本质差别的是()A.有无各向异性B.有无一定的几何外形C.有无固定熔点D.构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列,D,晶体与非晶体,普通玻璃和水晶的根本区别在于()A.外形不一样B.普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性有序排列C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换,B,晶体与非晶体,下列不属于晶体的特点的是()A.一定有固定的几何外形B.一定有各向异性C.一定有固定的熔点D.一定是无色透明的固体,D,晶体与非晶体,下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是()A白磷、蓝矾B陶瓷、塑料C碘、橡胶D食盐、蔗糖,C,晶体与非晶体,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,B,晶胞的计算,下面几种晶胞中分别含有几个原子?,各1/2个,绿色：8 1/8+61/2 = 4灰色：121/4+1=4,各4个,晶胞的计算,已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为()A.XYZB.X,2,Y,4,ZC.XY,4,ZD.X,4,Y,2,Z,C,晶胞的计算,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？,CaTiO,3,晶胞的计算,有下列离子晶体的空间结构示意图：以M代表阳离子，以N代表阴离子， 代表阳离子， 代表阴离子，化学式为MN,2,的晶体结构为(),B,。,晶胞的计算,2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为( )A、MgBB、 MgB,2,C、Mg,2,BD、Mg,3,B,2,B,晶胞的计算,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120。分析图中每个六边形含有_个碳原子，占有的碳碳键数为_个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_。,2,3,2:3,晶胞的计算,现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是_；乙晶胞中a与b的个数比是_；丙晶胞中有_个c离子，有_个d离子。,4:3,1:1,4,4,晶胞的计算,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_；乙晶体的化学式为_；丙晶体的化学式为_；丁晶体的化学式为_。,1:1,C,2,D,EF,XY,3,Z,晶胞的计算,(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是_。,(2)Cu,2,O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。,CuCl,16,晶胞的计算,(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。,2,BN,晶胞的计算,(4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是_，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为_个、_个。,CoTiO,3,6,12,晶胞的计算,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_。,Ti,14,C,13,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。,晶胞的计算,石墨烯可转化为富勒烯(C,60,)，某金属M与C,60,可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为_，该材料的化学式为_。,答案12M,3,C,60,晶胞的计算,回答下列问题：(1)元素O、Mg、Ni可形成一种晶体，其晶胞如图所示。在晶体中，每个 与_个 配位。该晶体的化学式是_。,答案8 Mg,2,NiO,3,晶胞的计算,(2)F、Mg、K三种元素形成的晶体晶胞结构如图所示，一个晶胞中Mg元素的质量分数为_。,20%,晶胞的计算,(3)超硬材料氮化铂的晶胞如图所示，则氮化铂的化学式为_。,PtN,2,晶胞的计算,(4)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为_，该晶体中Ti原子周围与它距离最近且相等的N原子的个数为_。,TiN,4,(5)偏钛酸钡在变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞结构如图所示：晶体内与每个Ti紧邻的O原子数为_个。晶体内与每个Ba紧邻的O原子数为_个。,晶胞的计算,6,12,晶体的化学式为_。,BaTiO,3,晶胞的计算,(6)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过_方法区分晶体、准晶体和非晶体。,X-射线衍射,晶体与非晶体,晶体与非晶体的差异：,能自发呈现多面体外形,粒子在三维空间周期性有序排列,有,有,固定,不能自发呈现多面体外形,粒子排列相对无序,没有,没有,不固定,微观粒子在三维空间是否呈现,周期性有序,排列,晶体与非晶体,晶体与非晶体的鉴别：,看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性,对固体进行X射线衍射实验,NaCl、I,2,、SiO,2,、Na晶体等,玻璃、橡胶等,晶体与非晶体,晶体呈现自范性的条件之一是_。,晶体的生长速率适当,制备晶体的三个途径是？,(1)熔融态凝固；(2)凝华；(3)从溶液中结晶。,晶胞,晶胞是描述晶体结构的_。晶胞都是_体。,基本单元,平行六面,晶体可以看作是数量巨大的晶胞_而成。,无隙并置,用_法计算晶胞平均占有的微粒个数。,均摊,原子处于不同位置时，每个晶胞对这个原子分得的份额不同：体心_；棱边_；面心_；顶点_。,1,1/4,1/2,1/8,