高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质3.1认识晶体课件鲁科版.ppt

第一节 认识晶体 1 食盐 冰 金属 宝石 水晶大部分矿石等都是晶体 那么什么样的物质才能称为晶体 2 晶体与玻璃 橡胶等非晶体有什么不同 3 为什么晶体具有明显不同于非晶体的特性 一 晶体的特性 问题 1 晶体的特性 1 具有规则的几何外形 在适宜条件下 晶体能够自发地呈现封闭的 规则的多面体外形 自范性 2 各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质 3 对称性 晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性 4 有固定的熔 沸点 而非晶体没有 2 晶体的概念 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 内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体成为非晶体 如玻璃沥青石蜡 3 晶体的种类 根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同 将晶体分为离子晶体 金属晶体 原子晶体和分子晶体 阴 阳离子 离子键 金属原子 原子 分子 金属键 共价键 分子间作用力 氯化钠 铜 金刚石 冰 二 晶体结构的堆积模型 你已经知道 晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的微粒按照一定规律周期性地重复排列 那么 晶体中的微粒是如何排列的 如何认识晶体内部微粒排列的规律 最紧密堆积 非紧密堆积 密置层 非密置层 采用密置层排列能够降低体系的能量 1 金属晶体属等径圆球的密堆积方式 金属晶体原子平面排列方式有两种 配位数 一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目 非密置层 A 1 4 3 2 1 3 6 4 2 A 5 密置层 配位数为4 配位数为6 1 金属晶体的非密堆积模型分析 体心立方堆积A2型 钾型 配位数 8 1 金属原子非密置层堆积 非最紧密堆积 空间利用率低 2 金属晶体的密堆积模型分析 第二层相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 关键是第三层 相对第一 二层来说 第三层可以有两种最紧密的堆积方式 2 金属原子密置层堆积 下图是A3型六方紧密堆积的前视图 A 第一种是将球对准第一层的球 于是每两层形成一个周期 即 ABAB 堆积方式 形成六方紧密堆积 A3型 六方最密堆积 Mg型 配位数 12 A3型 面心立方紧密堆积的前视图 A 第四层再排A 于是形成 ABCABC 三层一个周期 得到面心立方堆积 A1型 配位数12 同层6 上下层各3 面心立方最密堆积 Cu型 这两种堆积都是最紧密堆积 空间利用率为74 05 2 离子晶体属非等径圆球的密堆积方式 配位数 一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目 大球先按一定的方式做等径圆球密堆积小球再填充到大球所形成的空隙中 NaCl 离子先以A1型紧密堆积 离子再填充到空隙中 ZnS 离子先以A1型紧密堆积 离子再填充到空隙中 Cl Na S2 Zn2 分子晶体属非等径圆球密堆积方式 分子晶体尽可能采取紧密堆积的方式 但受到分子形状的影响 例如 干冰采用A1型紧密堆积方式而冰中水分子的堆积受到的影响 原子晶体不服从紧密堆积方式 共价键具有性和性 因此一个原子周围结合其它原子的数目是 有限 无限 的 方向是 一定 不固定 的 氢键 饱和 方向 有限 一定 三 晶体结构的基本单元 晶胞 简单立方晶胞 认识几种晶胞 面心立方晶胞 体心立方晶胞 A3型最密堆积及其六方晶胞 A1型最密堆积及其面心立方晶胞 立方最密堆积 1 晶胞是晶体中最小结构重复单元 2 晶胞必须符合两个条件 一是代表晶体的化学组成二是代表晶体的对称性 即与晶体具有相同的对称元素 对称轴 对称面和对称中心 晶胞是从晶体结构中截取出来的大小 形状完全相同的平行六面体 3 晶胞按其周期性在三维空间重复排列 无隙并置堆砌 成晶体 划分晶胞要遵循2个原则 一是尽可能反映晶体内结构的对称性 二是尽可能小 晶胞中微粒数目的计算 晶胞中的不同位置的微粒是被一个或几个相邻晶胞分享的 因此一个晶胞所包含的实际内容是 切割 以后的部分 计算方法 切割法 氯化钠晶体 面心 体心 棱上 顶点 氯离子 钠离子 思考 氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置 氯化钠晶体结构 思考 与一个钠离子相邻最近且距离相等的氯离子有多少个 距离是多少 图示距离为a 1 2 3 4 5 6 氯化钠晶体结构 思考 与一个钠离子相邻最近且距离相等的钠离子有多少个 距离是多少 图示距离为a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 氯化铯晶体 氯化铯的小晶胞 铯离子 氯离子 思考 氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置 晶胞中微粒的计算 思考 处于晶胞顶点上 棱上 面上的离子分别被多少个晶胞共用 顶点 8个面心 2个棱心 4个 计算 NaCl晶胞 CsCl晶胞中含有的阴 阳离子数目分别是多少 钠离子 1 12 1 4 4氯离子 8 1 8 6 1 2 4 铯离子 1氯离子 8 1 8 1 方法小结 对于立方体结构 位于顶点的微粒 晶胞完全拥有其1 8 位于面心的微粒 晶胞完全拥有其1 2 位于棱上的微粒 晶胞完全拥有其1 4 位于体心上的微粒 微粒完全属于该晶胞 结束 例题 下图为高温超导领域的一种化合物 钙钛矿晶体结构 该结构是具有代表性的最小重复单元 1 在该物质的晶体中 每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有个2 该晶体结构单元中 氧 钛 钙离子的个数比是 6 3 1 1 O 12 1 4 3 Ti 8 1 8 1 Ca 1 感悟升华 1 某离子晶体晶胞结构如图所示 X位于立方体的顶点 Y位于立方体的中心 试分析 1 在一个晶胞中有个X 个Y 所以该晶体的化学式为 2 晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角 XYX角度为 填角的度数 2 美国 科学 杂志评选2001年世界科技十大成就中 名列第五的日本青山学院大学教授秋光纯发现的金属间化合物硼化镁超导转变温度高达39K 该金属间化合物的晶体结构如上图 则它的化学式为 A MgBB Mg2BC MgB2D Mg2B3 现有甲 乙 丙 丁四种晶胞 如图2 8所示 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 XY2Z EF C2D 某晶胞结构如图所示 晶胞中各微粒个数分别为 铜 个钡 个钇 个 巩固练习 2 3 1 在CsCl晶体中 每个Cs 同时吸引着 个Cl 每个Cl 同时吸引着 个Cs 在CsCl晶体中 每个Cs 周围与之等距离且最近的Cs 有 个 这些Cs 可围成怎样的几何图形 Cs 和Cl 的数目之比为 整个晶体中是否存在单个的CsCl分子 5 找出CsCl晶体的晶胞 并计算CsCl的一个晶胞中的Cs 和Cl 个数 8 8 1 1 否 6 正八面体 均为1 练习 右图为氯化铯结构的一部分