几种晶体的空间构型.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,施杨（沈阳市第四中学）,20190625,几种晶体的空间结构,复习课,高中化学沪科版,2,一,典型晶体的结构特征及代表物质,二,常见考点,晶体中粒子的空间堆积方式，晶胞的结构特点及其应用,三,晶胞中粒子个数、粒子间距及晶胞边长、密度等的计算,四,晶胞空间利用率的计算,几种晶体的结构 复习,3,学习目标：,掌握典型晶 体晶胞 结构,掌握晶体中粒子的空间堆积方式并能应用,学会有关晶胞中粒子个数、粒子间距及晶胞边长、密度、空间利用率的简单计算,目标,A,目标,B,目标,C,几种晶体的结构 复习,4,01,分子晶体,02,原子晶体,03,金属晶体,04,离子晶体,晶体结构,学习内容,几种晶体的结构 复习,（,1,）分子的密堆积,干冰（,2,）分子的非密堆积,冰,一、典型的分子晶体：,分子的密堆积,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有,12,个）,干冰的晶体结构图,要数出一个,CO,2,周围紧邻多少个,CO,2,，可以以晶胞图中的任一顶点为体心在其周围,“,无隙并置,”,8,个,CO,2,晶胞，周围紧邻的,CO,2,分子数为,12,个。,或利用晶胞进行数学计算：与任意顶点,CO,2,紧邻的,CO,2,是该顶点所处面的面心，共有三个分子。若以该顶点形成立方体，则需要八个与此相同的晶胞，则由,3,8=24,个紧邻,CO,2,，但每一个,CO,2,都属于两个晶胞，所以总数应为,:,24,2=12,个。,方法与技巧,原因：分子间作用力较弱,干冰晶胞的结构特点,（,1,）晶胞中,CO,2,分子位于晶胞顶点及面心,（,2,）每个晶胞中含有,4,个,CO,2,分子,（,3,）与,CO,2,分子紧邻且距离最近的,CO,2,分子共有,12,个，,两个,最近的,CO,2,分子的间距为,面对角线的一半,分子的密堆积,（分子间只存在范德华力）,（与每个分子距离最近的相同分子共有,12,个）,氧（,O,2,）的晶体结构,碳,60,的晶胞,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积（分子间存在氢键）,只有范德华力，无分子间氢键,分子密堆积。,这类晶体每个分子周围一般有,12,个紧邻的分子，如：,C,60,、干冰、,I,2,、,O,2,。,有分子间氢键,氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙,.,这种晶体不具有分子密堆积特征。如,：,HF,、,NH,3,、冰（每个水分子周围只有,4,个紧邻的水分子）。,分子晶体结构小结,（,1,）密堆积,（,2,）非密堆积,二原子晶体（共价晶体）,构成晶体的粒子是原子，所有的相邻原子间都以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。,金刚石,1,、概念：,10928,共价键,金刚石的晶体结构示意图,典型的原子晶体：,（,1,）每个碳原子与周围,4,个碳原子形成,4,条共价键，键角,109,28,，,。,金刚石中,1 mol C,原子平均,形成,2 mol,共价键,。,（,2,）最小碳环为六元立体碳环,（,3,）每个碳原子被,12,个碳环所共有,原子间作用力只有共价键,金刚石晶体的结构特点,：,2026/2/17 周二,（,1,）碳原子位于顶点、面心、体内,（,2,）每个晶胞中含有,8,个碳原子；,（,3,）两个碳原子的,最近距离为体对角线的四分之一,原子间作用力只有共价键,金刚石晶胞的结构特点,：,180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅晶体结构示意图,原子间作用力只有共价键,二氧化硅晶体的结构特点,：,（,1,）每个硅原子与周围,4,个氧原子形成,4,条硅氧共价键，键角,109,28,，,1 mol,二氧化硅晶体中硅氧原子个数比为,1:2,（,2,）最小环为十二元立体环，,6,个硅原子，,6,个氧原子,（,3,）平均每个硅原子被,12,个环所共有，氧原子被,6,个环所共有,（,4,）每个晶胞中含有,8,个硅原子，,16,个氧原子,（,5,）两个硅、氧原子的,最近距离为体对角线的八分之一,1.55,10,-10,m,石墨,金刚石,拓展一下,石墨的结构特点：,（,1,）,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，,所以石墨很软。,（,2,）,（,3,）,在石墨中各层均为平面正六边形网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大,键），,C-C键长比金刚石的短，键的强度大，,故其熔点比金刚石高。,石墨为混合键型晶体。,熔点,（）,沸点,（）,石墨,3652,4827,金刚石,3550,4827,（,4,）石墨晶体中平均每个碳原子被,3,个六元环所共有，每条碳碳键被,2,个六元环所共有。平均每个六元环拥有,2,个碳原子，,3,条共价键。,金属晶体的原子二维空间堆积模型,（,a,）非密置层,（,b,）密置层,三、金属晶体的密堆积结构,三维堆积,四种方式,简单立方堆积,钾型,体心立方,由非密置层,一层一层堆积而成,2026/2/17 周二,简单立方堆积,2026/2/17 周二,体心立方堆积,配位数：,8,2026/2/17 周二,镁型,铜型,金属晶体的两种最密堆积方式,金属晶体的原子堆积模型,1,2,3,4,5,6,第二层 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,),1,2,3,4,5,6,A,B,，,关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。,下图是此种六方,紧密堆积的前视图,A,B,A,B,A,第一种是将球对准第一层的球。,1,2,3,4,5,6,于是,每两层形成一个周期,，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。,配位数 12。(同层 6，上下层各 3),六方最密堆积,-,镁型,第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的,2，4，6 位,，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,此种立方紧密堆积的前视图,A,B,C,A,A,B,C,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。得到面心立方堆积。,配位数 12。,(同层 6，上下层各 3),2026/2/17 周二,面心立方最密堆积,:,铜型,B,C,A,解题思路：,找准几何关系 计算空间利用率,例：,已知金属铜原子的堆积方式如右图，通过计算求该晶体的晶胞空间利用率,P,。,解题思路：,三、找准几何关系 计算空间利用率,一、弄清晶体堆积方式 转化为对应晶胞模型,二、均摊法数出晶胞中的粒子数,四、离子晶体,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？,顶点和面心是,钠,离子,棱上和体心是,氯,离子,晶体的微观结构,NaCl,1,、氯化钠晶体的结构特点,Na,+,Cl,-,3,1,5,6,2,4,1,5,4,2,3,6,每个,Cl,-,周围与之,最接近,且距离相等的,Na,+,共有,个。,6,这几个,Na,+,在空间构成的几何构型为,。,正八面体,NaCl,晶体中离子的,配位数,（,1,）钠离子位于顶点和面心（或棱心和体心）,（,2,）钠离子和氯离子配位数均为,6,，,（,3,）与一个钠离子紧邻且最近的钠离子为,12,个,（,4,）每个晶胞含有,4,个钠离子,4,个氯离子,离子间作用力为离子键,氯化钠晶体的结构特点,：,2,、,CsCl,晶体的结构,2,、,CsCl,晶体结构特点,（,1,）每个晶胞含,1,个铯离子,1,个氯离子,（,2,）,在氯化铯晶体中，每个,Cs,+,周围与之最接近且距离相等的,Cl,-,共有,8,个,；这几个,Cl,-,在空间构成的几何构型为立方体。,（,3,）在每个,Cl,-,周围距离相等且最近的,Cl,-,共有,6,个,；这几个,Cl,-,在空间构成的几何构型,正八面体,。,CaF,2,的晶胞,3,、,CaF,2,的晶体中，,Ca,2,和,F,的个数之比,_,，电荷数之比,_,，,Ca,2,配位数是,_,，,F,的配位数是,_,。,Ca,2,、,F,的最近距离为晶胞体对角线的四分之一,1:2,2:1,8,4,2026/2/17 周二,4,、,ZnS,型晶胞,2,阳离子的配位数：,阴离子的配位数：,1,一个,ZnS,晶胞中含：,4,个阳离子和,4,个阴离子,4,4,42,回顾一下,常见典型晶胞,分子晶体：,干冰晶胞,原子晶体：,金刚石晶胞,金属晶体：,简单立方堆积、,体心立方堆积,六方最密堆积、,面心立方最密堆积,离子晶体：,NaCl,型、,CsCl,型、,CaF,2,型、,ZnS,型,几种晶体的结构 复习,晶体,晶体结构,晶体详解,干冰,（,1,）,8,个,CO,2,分子构成立方体且在,6,个面心又各占据,1,个,CO,2,分子,（,2,）,每个,CO,2,分子周围等距紧邻的,CO,2,分子有,12,个,冰,一个水分子与另外四个水分子以氢键结合成正四面体,小结,：,晶体,晶体结构,晶体详解,金属晶体,简单,立方,体心立方,典型代表,Na,、,K,、,Fe,，空间,利用率,68%,，配位数,为,8,六方,典型代表,Mg,、,Zn,、,Ti,，空间利用率,74%,，配位数为,12,面心立方,典型代表,Cu,、,Ag,、,Au,，空间利用率,74%,，配位数为,12,晶体,晶体结构,晶体详解,离子,晶,体,氯化钠型,钠离子位于顶点和面心（或棱心和体心）每个晶胞含有,4,个钠离子,4,个氯离子，阴阳离子配位数均为,6,氯化铯型,每个,CsCl,晶胞中有,1,个,Cl,和,1,个,Cs,Cl,Cs,配位数均为,8,，,F,的配位数是,4,。,氟化钙型,每个,CaF,2,的晶胞中，有,4,个,Ca,2,和,8,个,F,Ca,2,配位数是,8,，,F,的配位数是,4,。,Ca,2,、,F,的最近距离为晶胞体对角线的,1/4,硫化锌型,每个晶胞中含,4,个锌离子和,4,个硫离子，锌离子和硫离子配位数均为,4,。锌离子和硫离子最短距离为体对角线的,1/4,47,练一练,几种晶体的结构 复习,1,、,下列有关晶体的叙述中不正确的是：,A.,金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有,6,个碳原子,B.,氯化钠晶体中,与每个,Na,+,紧邻且最近的,Cl,-,有,6,个,C.,氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻,8,个氯原子,D.,干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻,10,个二氧化碳分子,48,练一练,2,、,KO,2,的晶体结构与,NaCl,相似，,KO,2,可以看作是,Na,的位置用,K,代替，,Cl,的位置用,O,2,-,代替，则下列对于,KO,2,晶体结构的描述正确的是,：,A,、与,K,距离相等且最近的,O,2,-,共有,8,个,B,、与,K,距离相等且最近的,O,2,-,构成的多面体是正八面体,C,、与,K,距离相等且最近的,K,有,8,个,D,、一个,KO,2,晶胞中的,K,和,O,2,-,粒子数均为,8,个,几种晶体的结构 复习,49,练一练,几种晶体的结构 复习,3,、,已知,CsCl,晶体的密度为,gcm,3,，,N,A,为阿伏加德罗常数，相邻的两个,Cs,的核间距为,a,cm,，如图所示，则,CsCl,的式量可以表,示为,：,N,A,a,3,B.,N,A,a,3,/4,C.,N,A,a,3,/6,D.,N,A,a,3,/8,50,练一练,4,、,最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为,：,A,Mg,2,CNi,3,B,MgCNi,2,C,MgCNi,3,D,MgC,2,Ni,几种晶体的结构 复习,谢谢,沈阳市第四中学 施杨,