物质结构与性质晶体的常识.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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,*,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,*,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,*,物质结构与性质晶体的常识,第一节 晶体的常识,目 录,晶体和非晶体,的定义,晶体,的分类,晶胞：描述晶体结构的基本单元,晶胞的,特点：晶胞都是平行六面体,.,晶胞在 晶体中“,无隙并置,”,.,一、晶体和非晶体,二,晶胞,晶体特点和性质,晶体形成的途径,典型立方晶体结构,晶胞中原子个数的计算,学,.,科,.,网,自然界中美丽的雪花,胆矾,明矾晶体,冰糖晶体,水晶,水晶石,祖 母 绿,紫水晶,黄 水 晶,一、晶体和非晶体,金刚石,宏观晶体的形貌,立方,（1）晶胞都是平行六面体。,_.,1、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 ；,在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。,金刚石 C Z=8,则：1molNaCl所占的体积为：6.,YBa2Cu2O7x,C、12 D、11,_。,如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为,YBa2Cu2O7x,有否固定熔点 D.,一、晶体与非晶体,1.,晶体与非晶体,（,1,）晶体：,在结晶过程中形成的具有规则几何外形的固体。,（,2,）非晶体：,没有规则几何外形的固体。,(3),常见的晶体和非晶体,:,晶体：,食盐,(,离子化合物的固态一般为晶体,),、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。,非晶体：,玻璃及玻璃态物质、橡胶、塑料。,10/4/2026 5:39 PM,晶体,离子晶体,原子晶体,分子晶体,金属晶体,2,、,晶体,分类,：,思考：,为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？,3.,晶体的自范性,（,1,）自范性：,晶体能自发地呈多面体几何外形的性质,（,2,）晶体自范性的本质,:,晶体内部粒子,排列的有序性,非晶体内部粒子排列的无序性,晶体中粒子周期性有序排列的宏观表像,玛瑙,水晶,（,3,）晶体自范性的条件,:,适当的结晶速率,4,、晶体与,非晶体的本质差异,自范性,微观结构,晶体,有（,能自发,呈现多面体外形）,原子在三维空间里呈周期性有序排列,非晶体,没有（,不能自发,呈现多面体外形）,原子排列相对无序,10/4/2026 5:39 PM,5.,晶体形成的途径,(1),熔融态物质凝固,(2),气态物质凝华,(3),溶质从饱和溶液中析出,许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形,5,、晶体的特性,(,1),高度对称性,-,规则的几何外形,10/4/2026 5:39 PM,（,2,）,各向异性：,在不同的方向上有不同的物理性质。,如：,强度、导热性、导电性、光学性质,石墨不同方向有不同的导电性，水晶柱面不同的方向上有不同的导热性，蓝宝石不同方向有不同的硬度。,（,3,）敏锐的,的熔点,石蜡、塑料、玻璃受热到一定温度开始软化、流动性增强，直至完全变成液体，整个过程温度不断升高。,（,4,）,X-,射线衍射,单一波长的,X-,射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或谱线。,非晶体只是发生散射现象,非晶态和晶态石英的,X-,射线粉末衍射图谱,晶态石英的谱图,非晶态石英的谱图,学与问,玻璃的结构示意图,2,、根据晶体的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,、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？,非晶体,A.,采用,X,射线衍射实验，当,X,射线照射假宝石时，,不能使,X,射线产生衍射，只有散射效应。,B.,观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。,C.,用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。,D,、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。,E.,可利用宝石的折光率鉴别,晶体和非晶体的对比,固体,外观,微观结构,自范性,各向异性,熔点,晶体,非晶体,本质区别,鉴别,具有规则的几何外形,有,粒子在三维空间周期性有序排列,各向异性,固定,不具有规则的几何外形,没有,粒子排列相对无序,各向同性,不固定,微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列,最科学的方法是用,X,射线衍射实验,二,晶胞,1.,晶胞,：,蜂巢与蜂室,铜晶体,铜晶胞,晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰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。,晶体结构中最具代表性的基本单元,铜晶体,铜晶胞,晶体结构,晶胞示意图,金刚石晶体结构,NaCl,晶体结构和晶胞,思考与交流,:,1.,在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？,2.,上述铜晶体、金刚石、,CO,2,晶体、,NaCl,晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？,CO,2,晶胞,平行六面体,无隙并置,2,、晶胞特点：,（,1,）晶胞都是平行六面体。（,2,）晶胞在晶体中“,无隙并置,”,.,（,3,）晶胞能够平移复原,NaCl,晶体结构和晶胞,通过上、下、左、右、前、后的,平移,能与下一个完全重合,晶体可以看作是数量巨大的晶胞,无隙并置,而成,3,、三种典型立方晶体结构,体心立方,简单立方,面心立方,体心：,1,面心：,1/2,顶点：,1/8,棱心：,1/4,4.,晶胞中粒子个数的计算,分摊法：,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,1,2,4,3,7,6,8,5,1,2,2,1,3,4,请看,:,1,体心：,1,面心：,1/2,顶点：,1/8,棱心：,1/4,晶胞中粒子个数计算规律,晶胞,顶角,棱心,面心,体心,立方体,1/8,1/4,1/2,1,顶角,棱上,面上,常见晶胞微粒数的计算,简单立方,体心立方,面心立方,六方单元,微粒数,=8,1,/8=1,微粒数,=8,1,/8+1,1,/1=2,微粒数,=8,1/8+61/2=4,微粒数,=12,1,/6+2,1,/2+3,1,/1=6,第一节 晶体的常识,小 结,晶体和非晶体,的定义,晶体,的分类,晶胞：描述晶体结构的基本单元,晶胞的特点：晶胞都是平行六面体,.,晶胞在晶体中“,无隙并置,”,.,一、晶体和非晶体,二,晶胞,晶体特点和性质,晶体形成的途径,典型立方晶体结构,晶胞中原子个数的计算,1,、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,2,、下图依次是金属钠,(Na),、金属锌,(Zn),、碘,(1,2,),、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,?,Na,Zn,I,2,金刚石,Na,Z,=2,Zn,Z,=2,金刚石,C,Z,=8,I,2,Z,=4,3,、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,3,1,1,3,4,、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，,2,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,_,。,3,23,5,、下列是,NaCl,晶胞示意图，晶胞中,Na,+,和,Cl,的个数比是多少？,1,1,(8 +6 )3=,12,6,、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？,7,、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,。,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。答案为：,Ti,14,C,13,Ti,14,C,13,晶体结构如图，,Ni,2,与邻近的,O,2-,核间距为,a10,-8,，计算,NiO,晶体密度（已知,NiO,摩尔质量为,74.7gmol,-1,),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,、,MgB B,、,MgB,2,C,、,Mg,2,B,D,、,Mg,3,B,2,Mg,原子的数目：,121/6+21/2=3,B,原子的数目：,6,故化学式可表示为：,MgB,2,10.,晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体,其中含有,20,个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。这个基本结构单元由,_,_,个硼原子组成，共含有,_,_,个,B-B,键。,12,30,203,60,605,12,602,30,注意,：,在使用均摊法计算规律时一定先看清楚晶胞构型；若晶胞构型不是立方体，晶胞中的微粒数视情况而定！,在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。,（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）,有关晶体的计算,思考,晶体中，每个,Na,+,周,围最近距离的,Cl,-,有,个？,每个,Cl,-,周围最近距离的,Na,+,有,个？,2.,在,NaCl,晶体中，每个,Na,+,周,围最近距离的,Na,+,有,个？,3.,氯化钠的化学式用“,NaCl”,来表示，原因何在？能否,把“,NaCl”,称为分子式？,4.,每个晶胞中平均有,个,Na,+,？,个,Cl,-,？（位于顶,点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）,5.,该晶胞中，若,Na,+,和,Cl,-,间的最近距离为,x,10,-10,m,，,则晶体的密度,=,6,6,12,4,4,039/a,3,（,g/cm,3,）,2,1,3,4,a,10,-8,cm,晶体中最小正方体中所含的,Na,+,和,Cl,的个数均为,:,（个）,8,4,=,1,2,1,6.0210,23,2,1,58.5g,即每个小正方体中平均含 个“,NaCl”,，质量为,:,2,1,解,法,2,：,而此小正方体体积为,(0.5a10,-8,),3,3,6.0210,23,2,1,58.5g,(0.5a10,-8,),3,3,0.39,a,3,g.,-3,=,故,NaCl,晶体的密度为：,解,法,1,：,每个晶胞中所含的,Na,+,和,Cl,的个数均为,4,个，即含,4,个,“,NaCl”,。,每个晶胞的质量为：,6.0210,23,58.5,4g,每个晶胞的体积为：,(a10,-8,),3,3,故,NaCl,晶体的密度为：,6.0210,23,58.5,4,(a10,-8,),3,=,0.39,a,3,g.,-3,解,法,3,：依,=,m,/,v,每个晶胞中所含的,Na,+,和,Cl,的个数均为,4,个，即含,4,个,“,NaCl”,。,每个晶胞的体积为：,(a10,-8,),3,3,故,NaCl,晶体的密度为：,=,0.39,a,3,g.,-3,即含,4,个,“,NaCl”,所占的体积为：,(a10,-8,),3,3,那么,1,个,“,NaCl”,所占的体积为：,(a10,-8,),3,/4,3,则：,1molNaCl,所占的体积为：,6.0210,23,(a10,-8,),3,/4,3,而,1molNaCl,的质量为：,g,6.0210,23,(a10,-8,),3,/4,3,58.5g,6.0210,23,(a10,-8,),3,3,58.5 4g,=,-Cs,+,-Cl,-,CsCl,的晶体结构示意图,返回原处,Cl,-,1.,在,CsCl,晶体中，每个,Cs,+,周围最近距离的,Cs,+,有几个？每个,Cl,-,周围最近距离的,Cl,-,有几个？,2.,分析“,CsCl”,化学式的由来。,思考,6,5,8,7,2,1,3,4,1,6,个,2,1,3,4,二氧化碳及其晶胞,每,8,个,CO2,构成立方体，且在,6,个面的中心又各占据,1,个,CO2,。每个晶胞中有,4,个,CO,2,分子，,12,个原子。,在每个,CO2,周围等距离的最近的,CO2,有,12,个,(,同层,4,个，上层,4,个、下层,4,个,),1.,晶体与非晶体的严格判别可采用,(),A.,有否自范性,B.,有否各向异性,C.,有否固定熔点,D.,有否周期性结构,2.,某物质的晶体中含,A,、,B,、,C,三种元素，其排列方式如图所示,(,其中前后两面心上的,B,原子未能画出,),，晶体中,A,、,B,、,C,的中原子个数之比依次为,(),A.1:3:1 B.2:3:1,C.2:2:1 D.1:3:3,【,课后巩固练习,】,D,A,3.1987,年,2,月，未经武（,Paul Chu,）教授等发现钛钡铜氧化合物在,90K,温度下即具有超导性。若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是 （）,A.YBa,2,CuO,7,x,B.YBa,2,Cu,2,O,7,x,C.YBa,2,Cu,3,O,7,x,D.YBa,2,Cu,4,O,7,x,C,4.,白磷分子如图所示：则,31 g,白磷分子中存在的共价键数目为（）,A,4,N,A,B,N,A,C,1.5,N,A,D,0.25,N,A,C,5,某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于,8,个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是 （）,A,、,1,8 B,、,1,4,C,、,1,2 D,、,1,1,D,A、MgB B、MgB2,粒子在三维空间周期性有序排列,D、固体SiO2一定是晶体,如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为,如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为acm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿佛加德,在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。,_。,解法3：依=m/v,为什么晶体呈现规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形呢？你认为可能和什么因素有关？,D、固体SiO2一定是晶体,粒子在三维空间周期性有序排列,在不同的方向上有不同的物理性质。,在每个CO2周围等距离的最近的CO2有12个(同层4个，上层4个、下层4个),3、钙-钛矿晶胞结构如图所示。,在CsCl晶体中，每个Cs+周围最近距离的Cs+,2:2:1 D.,故NaCl晶体的密度为：,6.,如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（）,A,、,2 B,、,3 C,、,4 D,、,6,A,7.,许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为 （）,A,Ca,4,TiO,3,B,Ca,4,TiO,6,C,CaTiO,3,D,Ca,8,TiO,120,C,8.,下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是 （）,A,单晶一般都有各向异性,B,晶体有固定的熔点,C,所有晶体都有一定的规整外形,D,多晶一般不表现各向异性,D,多晶,指的是多种晶形共存，单晶指只有一种晶形。,单晶,体,-,晶体内部的晶格方位完全一致,.,多晶体,许多晶粒组成,9.,晶体中最小的重复单元,晶胞，凡处于立方体顶点的微粒，同时为,个晶胞共有；凡处于立方体棱上的微粒，同时为,个晶胞共有；凡处于立方体面上的微粒，同时为,个晶胞共有；凡处于立方体体心的微粒，同时为,个晶胞共有。,8,4,2,1,10.,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：甲晶体中,x,与,y,的个数比是,_,，乙中,a,与,b,的个数比是,_,，丙晶胞中有,_,个,c,离子，有,_,个,d,离子。,4:3,1:1,4,4,10.,解析：,x:y,4:3 a,：,b,1,：,1 4,个,c 4,个,d,处于晶胞中心的,x,或,a,为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为,8,个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以,x:y,l:61,8,4:3,；,a:b=1:81,8,1:1,；,丙晶胞中,c,离子为,121,4+1,4(,个,),；,d,离子为,81,8+61,2,4(,个,),11.,右图是超导化合物,钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答：,(1),该化合物的化学式为,。,(2),在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有,个,CaTiO,3,6,11.,解析：,这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为,1/8,，所以，它单独占有的钛原子个数为,81/8=1,个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为,1/4,，所以，它单独占有的氧原子个数为,121/4=3,个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：,1,、,3,、,1.,钛位于立方体的顶点上，与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的,与它共棱的离子都是二个，所以，共,6,个。,12,右图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，,其中硅、氧原子数之比为,。,原硅酸根离子,SiO,4,4,的结构可表示为,_,二聚硅酸根离子,Si,2,O,7,6,中，只有硅氧键，它的结构可表示为,。,1:2,干冰晶体结构分析图,CO,2,分子,中心,干冰晶体结构分析图,CO,2,分子,13.,在干冰晶体中每个,CO,2,分子周围紧邻的,CO,2,分子有,_,个 在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到,CO,2,分子的中心，则在这个正方形的平面上有,_,个,CO,2,分子。,12,4,14.,如图为,NaCl,晶体结构图，图中直线交点处为,NaCl,晶体中,Na,+,与,Cl,-,所处的位置,(,不考虑体积的大小,),。,(1),请将其代表,Na,+,的用笔涂黑圆点，以完成,NaCl,晶体结构示意图。,(2),确定晶体的晶胞，分析其构成。,(3),从晶胞中分,Na,+,周围与它最近时且距离相等的,Na,+,共有多少个,?,14.,(1),含,8,个小立方体的,NaCl,晶体示意,图为一个晶胞,(2),在晶胞中,Na,+,与,Cl,-,个数比为,1:1.,(3)12,个,拓展提高,1996,年诺贝化学奖授予对发现,C,60,有重大贡献的三位科学家。,C,60,分子是形如球状的多面体,(,如图,),，该结构的建立基于以下考虑：,C,60,分子中每个碳原子只跟相邻的,3,个碳原子形成化学键；,C,60,分子只含有五边形和六边形；,多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：,顶点数面数棱边数,2,据上所述，可推知,C,60,分子有,12,个五边形和,20,个六边形，,C,60,分子所含的双键数为,30,。,请回答下列问题：,15.,固体,C,60,与金刚石相比较，熔点较高者应是,_,，理由是：,_,_.,16.,试估计,C,60,跟,F,2,在一定条件下，能否发生反应生成,C,60,F,60,(,填“可能”或“不可能”,),_,，并简述其理由：,_,_,。,金刚石属原子晶体,而固体,C,60,不是,故金刚石熔点较高,.,金刚石,因,C,60,分子含,30,个双键,与极活泼的,F,2,发生加成反应即可生成,C,60,F,60,可能,17.,通过计算，确定,C,60,分子所含单键数。,C,60,分子所含单键数为,。,18.C,70,分子也已经制得,它的分子结构模型可以与,C,60,同样考虑面推知。通过计算确定,C,70,分子中五边形和六边形的数目。,C,60,分子形成的化学键数为：,1/2,（,3*60,）,=90,由欧拉定理计算键数,(,即棱边数,):60+(12+20)-2=90,90-30=60,18.,解析,:,设,C,70,分子中五边形数为,x,六边形数为,y.,依题意可得方程组,:,顶点数面数棱边数,2,解得,:,五边形数,x=12,六边形数,y=25,19.,如图是,CsCl,晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中,2,个最近的,Cs,+,核间距离为,acm,，氯化铯的相对分子质量为,M,，,N,A,为阿佛加德,罗常数，则,CsCl,晶体的密度为,（单位：克,/cm,3,）,A,、,8M/a,3,N,A,B,、,a,3,M/8N,A,C,、,M/a,3,N,A,D,、,a,3,M/N,A,20.,下列关于晶体与非晶体的说法正确的是,A,、晶体一定比非晶体的熔点高,B,、晶体有自范性但排列无序,C,、非晶体无自范性而且排列无序,D,、固体,SiO,2,一定是晶体,21.,区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是,A,、熔沸点,B,、硬度,C,、颜色,D,、,x-,射线衍射实验,C,D,22.,如图所示晶体中每个阳离子,A,或阴离子,B,，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为,A,AB B,A,2,B,C,AB,3,D,A,2,B,3,23.,某离子晶体晶胞结构如右图所示，,X,位于立方体的顶点，,Y,位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个,X,与一个,Y,形成的夹角,XYX,的角度为：,A.90 B.60 C.120 D.10928,谢谢观看,谢谢观看,