高中化学选修三-晶体课件ppt课件.ppt

化学化学 选修三选修三原子结构与性质原子结构与性质 分子结构与性质分子结构与性质 晶体结构与性质晶体结构与性质 原子结构原子结构原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 共价键共价键 分子的立体结构分子的立体结构 分子的性质分子的性质 晶体的常识晶体的常识 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体 金属晶体金属晶体 离子晶体离子晶体 1 1、化学键及其分类、化学键及其分类 相邻原子或离子之间强烈的相互作用相邻原子或离子之间强烈的相互作用按成键方式分为：按成键方式分为：金属键金属键 共价键共价键 离子键离子键 金属晶体金属晶体 分子晶体分子晶体 离子晶体离子晶体 四、配合物理论简介四、配合物理论简介 1 1、配位键、配位键 定义：定义：共用电子对由一个原子单方向共用电子对由一个原子单方向 提供给另一个原子共用所形成提供给另一个原子共用所形成|的共价键称配位键。的共价键称配位键。表示方法表示方法 形成条件形成条件 AB HN HH H 一个原子有孤对电子，另一个原子有空轨道。一个原子有孤对电子，另一个原子有空轨道。2 2、配位化合物、配位化合物 配合物的形成配合物的形成 天蓝色天蓝色溶液溶液蓝色蓝色沉淀沉淀深蓝色深蓝色溶液溶液Cu(OH)2H2OCu H2OH2OOH22+深蓝色深蓝色晶体晶体Cu(NH3)4 SO4H2O加乙醇加乙醇并静置并静置 NH3Cu H3NH3NNH32+CuSO4溶液溶液 滴加氨水滴加氨水 继续滴继续滴加氨水加氨水 Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+蓝色溶液蓝色溶液蓝色沉淀蓝色沉淀H2OCu H2OH2OOH22+NH3Cu H3NH3NNH32+1Cu与与4O形成的结构形成的结构为平面正方形为平面正方形 1Cu与与4N形成的结构形成的结构为平面正方形为平面正方形 第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质第一节第一节 晶体的常识晶体的常识一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体 晶体晶体具有规则几何外形的固体具有规则几何外形的固体 非晶体非晶体没有规则几何外形的固体没有规则几何外形的固体 又称玻璃体又称玻璃体 晶体晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 2 2、晶体与非晶体性质对比、晶体与非晶体性质对比 自范性微观结构各向异性熔沸点晶体非晶体有有 无无 原子在三维空原子在三维空间里呈周期性间里呈周期性有序排列有序排列 原子排列相原子排列相对无序对无序 强度、导强度、导热性、光热性、光学性质等学性质等 无无 有固定有固定熔沸点熔沸点 无固定无固定熔沸点熔沸点 自范性自范性 晶体能自发地呈现多面体外形的性质晶体能自发地呈现多面体外形的性质 自范性前提：晶体生长的速率适当自范性前提：晶体生长的速率适当 本质差异 各向异性各向异性 不同方向上，性质有差异不同方向上，性质有差异 3 3、晶体形成的途径、晶体形成的途径 熔融态物质凝固熔融态物质凝固 气态物质冷却不经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华)溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出 3 3、晶体的鉴别、晶体的鉴别 物理性质差异物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率如：外形、硬度、熔点、折光率 最科学的方法是对固体进行最科学的方法是对固体进行X-X-射线衍射实验射线衍射实验 1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是、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、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序、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、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体、固体SiO2一定是晶体一定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点、熔沸点 B、硬度、硬度 C、颜色、颜色 D、x-射线衍射实验射线衍射实验CD课堂练习课堂练习二、晶胞二、晶胞 1 1、晶胞、晶胞:描述晶体结构的基本单元描述晶体结构的基本单元 晶胞是无形的，是人为划定的晶胞是无形的，是人为划定的2 2、晶胞特征、晶胞特征 一般是平行六面体一般是平行六面体 晶体由晶胞晶体由晶胞“无隙并置无隙并置”而成而成 平行六平行六面体面体无无隙隙并并置置3 3、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构 4.4.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算 晶胞顶角原子为晶胞顶角原子为8个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/8 晶胞棱上原子为晶胞棱上原子为4个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/4 晶胞面上原子为晶胞面上原子为2个晶胞共用，每个晶胞占个晶胞共用，每个晶胞占1/2 晶胞内部的原子为晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有，即为个晶胞独自占有，即为1 1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推可推知：甲晶体中知：甲晶体中A与与B的离子个数比为的离子个数比为 ；乙晶体的化学式为；乙晶体的化学式为 ；丙晶体的；丙晶体的化学式为化学式为_；丁晶体可能的化学式；丁晶体可能的化学式为为_。1：1C2DEFXY3Z2、下下图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)、金金属属锌锌(Zn)、碘碘(12)、金金刚刚石石(C)晶晶胞胞的的示示意意图图，数数一一数数，它它们们分分别别平平均均含含有几个原子有几个原子?NaZnI2金刚石金刚石3、钙、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钛矿晶胞结构如图所示。观察钙钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？钛、氧的微粒个数比为多少？(8 +6 )3=124、下图是、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？其中有多少个原子？5 5、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的、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，它的化学式是是碳原子，它的化学式是 。Ti14C13第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体一、分子晶体一、分子晶体 1 1、分子晶体、分子晶体 概念：概念：只含分子的晶体只含分子的晶体 组成微粒：组成微粒：分子分子 粒子间作用力：粒子间作用力：分子内原子间以共价键结合分子内原子间以共价键结合相邻分子间靠分子间作用力（范德相邻分子间靠分子间作用力（范德华力、氢键）相互吸引华力、氢键）相互吸引 化学式就是分子式化学式就是分子式 2 2、常见的分子晶体、常见的分子晶体所有非金属氢化物所有非金属氢化物部分非金属单质部分非金属单质部分非金属氧化物部分非金属氧化物几乎所有的酸几乎所有的酸绝大多数有机物的晶体绝大多数有机物的晶体3 3、结构特征、结构特征 分子间作用力分子间作用力 范德华力范德华力 氢键氢键 若分子间只有范德华力时若分子间只有范德华力时 以以1个分子为中心，周围有个分子为中心，周围有12个紧邻分子，即个紧邻分子，即分子密堆积结构分子密堆积结构CO2干冰干冰晶胞晶胞 若分子间主要为氢键时若分子间主要为氢键时 以以1个分子为中心，周围有个分子为中心，周围有4个相邻分子，即个相邻分子，即分子非密堆积结构。如分子非密堆积结构。如：HF、NH3、冰等、冰等 氢键具有方向性氢键具有方向性4 4、物理性质、物理性质 熔沸点较低熔沸点较低;易升华易升华 硬度很小硬度很小 固态和熔融状态时都不导电固态和熔融状态时都不导电只有酸的水溶液中有的导电只有酸的水溶液中有的导电 相似相溶原理相似相溶原理 1.1.下列性质适合于分子晶体的是下列性质适合于分子晶体的是()()A.A.熔点熔点10701070，易溶于水，水溶液导电，易溶于水，水溶液导电 B.B.熔点熔点10.31 10.31，液态不导电、水溶液能导电，液态不导电、水溶液能导电 C.C.易溶于易溶于CSCS2 2、熔点、熔点112.8 112.8，沸点，沸点444.6444.6 D.D.熔点熔点97.8197.81，质软、导电、密度，质软、导电、密度0.97g0.97gcm3cm3BCBC2.2.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ()()A.A.干冰干冰 B.B.氯化钠氯化钠 C.C.氢氧化钠氢氧化钠 D.D.碘碘B B练习练习:3.3.下列分子晶体：下列分子晶体：H H2 2O O HCl HCl HBr HBr HI CO HI CO NN2 2 H H2 2熔沸点由高到低的顺序是熔沸点由高到低的顺序是()()A.B.A.B.C.C.D.D.C C5 5下列过程中，共价键被破坏的是下列过程中，共价键被破坏的是()()A A碘升华碘升华 B B溴蒸气被木炭吸附溴蒸气被木炭吸附 C C酒精溶于水酒精溶于水 D DHClHCl气体溶于水气体溶于水4.4.当当S0S03 3晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是是()()A.A.分子内化学键分子内化学键 B.B.分子间距离分子间距离 C.C.分子构型分子构型 D.D.分子间作用力分子间作用力 BDBDD D6.6.下列有关共价化合物的说法：下列有关共价化合物的说法：具有较低的熔、沸具有较低的熔、沸点点 不是电解质不是电解质 固态时是分子晶体固态时是分子晶体 都是由都是由分子构成分子构成 液态时不导电，其中一定正确的是液态时不导电，其中一定正确的是()()A.B.A.B.C.D.C.D.D D7 7已知氯化铝的熔点为已知氯化铝的熔点为190(2190(2202202lOlO5 5Pa)Pa)，但它在，但它在180180即开始升华。即开始升华。(1)(1)氯化铝是氯化铝是_。(填填“离子化合物离子化合物”“共共价化合物价化合物”)(2)(2)无水氯化铝在空气中强烈的无水氯化铝在空气中强烈的“发烟发烟”，其原因是，其原因是_。(3)(3)设计一个可靠的实验，判断氧化铝是离子化合物还设计一个可靠的实验，判断氧化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是是共价化合物。你设计的实验是_。(4)(4)在在500K500K和和1.011.0110105 5PaPa时，它的蒸气密度时，它的蒸气密度(换算为标换算为标准状况时准状况时)为为11.92g11.92gL L1 1，试确定氯化铝在蒸气状态时，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为的化学式为_。共价化合物共价化合物AlAl2 2ClCl6 6氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生HClHCl气体，气体，HClHCl在空气中形成酸雾而在空气中形成酸雾而“发烟发烟”。在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。1 1、下列物质属于分子晶体的化合物是（、下列物质属于分子晶体的化合物是（）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食盐、食盐C练习练习2 2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A A、分子内共价键、分子内共价键 B B、分子间作用力、分子间作用力C C、分子键距离、分子键距离 D D、分子间的氢键、分子间的氢键BC3 3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（、冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A A、离子键、离子键 B B、极性键、极性键 C C、非极性键、非极性键 D D、范德华力、范德华力A4、水分子间存在着氢键的作用，使、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（水分子彼此结合而成（H2O）n。在。在冰中每个水分子被冰中每个水分子被4个水分子包围形个水分子包围形成变形的正四面体，通过成变形的正四面体，通过“氢键氢键”相相互连接成庞大的分子晶体，其结构如互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：图：试分析：1mol 冰中有冰中有 mol氢键？氢键？H2O的熔沸点比的熔沸点比H2S高还是低？为高还是低？为什么？什么？2氢键氢键 二、原子晶体二、原子晶体 1 1、原子晶体、原子晶体 概念：概念：原子间以共价键相结合而形成原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体空间网状结构的晶体，又称共价晶体，又称共价晶体 组成微粒：组成微粒：原子原子 粒子间作用力：粒子间作用力：共价键共价键无分子式无分子式化学式表示原子最简整数比化学式表示原子最简整数比 2 2、常见原子晶体、常见原子晶体 某些非金属单质：某些非金属单质：某些非金属化合物：某些非金属化合物：硼（硼（B）、硅（）、硅（Si）锗（锗（Ge）、金刚石（）、金刚石（C）等）等 SiC、BN、SiO2、Al2O3等等3 3、结构特征、结构特征 晶体中只存在共价键，无单个分子存在；晶体中只存在共价键，无单个分子存在；晶体为空间网状结构。晶体为空间网状结构。金刚石金刚石 二氧二氧化硅化硅 4 4、原子晶体的物理性质、原子晶体的物理性质 熔沸点高熔沸点高 硬度大硬度大 一般不导电一般不导电 难溶于溶剂难溶于溶剂 在在SiO2晶体中，每个晶体中，每个Si原子和（原子和（）个）个O原原子形成（子形成（）个共价键即每个）个共价键即每个Si原子周围原子周围结合（结合（）个）个O原子；同时，每个原子；同时，每个O 原子和原子和（）个）个Si原子相结合。在原子相结合。在SiO2晶体中，最晶体中，最小的环是（小的环是（）元环。）元环。()单个的单个的SiO2分子存在。分子存在。4 4 4 2 12 没有没有 第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质第三节第三节 金属晶体金属晶体一、金属键一、金属键 1 1、金属键、金属键 金属离子与自由电子之间强烈的相互作用金属离子与自由电子之间强烈的相互作用 定义定义 本质本质 电子气理论电子气理论 金属原子的价电子发生脱落，金属原子的价电子发生脱落，形成金属阳离子和自由电子形成金属阳离子和自由电子 自由电子被所有原子所共用自由电子被所有原子所共用从而把所有的金属原子维系在一起从而把所有的金属原子维系在一起 无饱和性无饱和性无方向性无方向性2 2、金属晶体、金属晶体 金属离子与自由电子通过金属键结合金属离子与自由电子通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体而成的晶体叫做金属晶体粒子间的作用力：粒子间的作用力：金属键金属键 构成金属晶体的粒子：构成金属晶体的粒子：金属离子、自由电子金属离子、自由电子 常见金属晶体常见金属晶体：金属、合金：金属、合金3 3、金属性质与电子气理论、金属性质与电子气理论 金属导电性金属导电性 电子气的运动是没有一定方向的，但在外电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电电流，所以金属容易导电金属的导热性金属的导热性 自由电子在运动时与金属离子碰撞，把自由电子在运动时与金属离子碰撞，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。从而使整块金属达到相同的温度。高温下热运动剧烈，因此电子的定向移高温下热运动剧烈，因此电子的定向移动程度减弱，所以，随着温度的升高，动程度减弱，所以，随着温度的升高，金属的导电性减弱金属的导电性减弱 金属的延展性金属的延展性 金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，在外力作用下各原子层就会发生相对滑动，在外力作用下各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用之间润滑剂的作用 金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关 金属的熔点、硬度金属的熔点、硬度 金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型 1 1、几个概念、几个概念 配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等的微粒个数且距离相等的微粒个数空间利用率：空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数晶体的空间被微粒占满的体积百分数用来表示紧密堆积程度用来表示紧密堆积程度 金属的二维堆积方式金属的二维堆积方式 非密置层非密置层 配位数为配位数为4 密置层密置层 配位数为配位数为6 2 2、金属的三维堆积方式、金属的三维堆积方式 简单立方堆积简单立方堆积 唯一金属唯一金属钋钋 简单立方堆积的配位数简单立方堆积的配位数 =6 简单立方堆积的空间占有率简单立方堆积的空间占有率 =52%球半径为球半径为r 正方体边长为正方体边长为a =2r 体心立方堆积（钾型）体心立方堆积（钾型）K、Na、Fe 体心立方堆积的配位数体心立方堆积的配位数 =8 体心立方堆积的空间占有率体心立方堆积的空间占有率 =68%体对角线长为体对角线长为c 面对角线长为面对角线长为b 棱线长为棱线长为a 球半径为球半径为r c2=b2+a2 b2=a2+a2 c=4r (4r)2=3a2六方最密堆积（镁型）六方最密堆积（镁型）Mg、Zn、Ti ABABA123456六方最密堆积的配位数六方最密堆积的配位数 =12 六方最密堆积的晶胞六方最密堆积的晶胞 六方最密六方最密堆积的晶胞堆积的晶胞 六方最密堆积的空间占有率六方最密堆积的空间占有率 =74%上下面为菱形上下面为菱形边长为半径的边长为半径的2倍倍2r 高为高为2倍倍正四面体的高正四面体的高 面心立方最密堆积（铜型）面心立方最密堆积（铜型）Cu、Ag、Au ABCAABC123456立方面心最密堆积的配位数立方面心最密堆积的配位数 =12 立方面心最密堆积的空间占有率立方面心最密堆积的空间占有率 =74%第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质第四节第四节 离子晶体离子晶体一、离子晶体一、离子晶体1 1、离子晶体、离子晶体 概念：概念：由阳离子和阴离子通过离子键由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体结合而成的晶体叫做离子晶体 组成微粒：组成微粒：阴阳阴阳离子离子 粒子间作用力：粒子间作用力：离子键离子键 无分子式无分子式化学式表示离子最简整数比化学式表示离子最简整数比 配位数（缩写为配位数（缩写为C.N.）一个离子周围最邻近的异电性离子的数目一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 2 2、常见离子晶体、常见离子晶体 强碱、金属氧化物、部分盐类强碱、金属氧化物、部分盐类 NaCl NaCl 晶体晶体 阴离子配位数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 6 6 NaCl 晶体晶体 每个每个Cl 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cl有有 个个 每个每个Na+周围最近且等距离的周围最近且等距离的Na+有有 个个 12 12 每个晶胞中每个晶胞中Cl有有 个个 Na+有有 个个 4 4 CsCl CsCl 晶体晶体 阴离子配位数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 8 8 每个每个Cl 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cl有有 个个 每个每个Cs+周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cs+有有 个个 6 6 每个晶胞中每个晶胞中Cl有有 个个 Cs+有有 个个 1 1 CsCl晶胞晶胞 NaCl晶胞晶胞 阴离子配位数阴离子配位数 阳离子配位数阳离子配位数 4 8 CaFCaF2 2晶体晶体CaF2晶胞晶胞 每个每个F 周围最周围最近且等距离的近且等距离的F有有 个个 每个每个Ca2+周围周围最近且等距离的最近且等距离的Ca2+有有 个个 6 12 每个晶胞中每个晶胞中F有有 个个 Ca2+有有 个个 8 4 CaF2晶胞晶胞3 3、影响离子晶体配位数的因素、影响离子晶体配位数的因素 几何因素：晶体中正负离子的半径比几何因素：晶体中正负离子的半径比 电荷因素：正负离子的电荷比电荷因素：正负离子的电荷比 键性因素：离子键的纯粹程度键性因素：离子键的纯粹程度 4 4、离子晶体的物理性质、离子晶体的物理性质 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电二、晶格能二、晶格能 1 1、定义：、定义：气态离子形成气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量摩离子晶体时释放的能量 2 2、晶格能的大小的影响因素、晶格能的大小的影响因素 电荷、离子半径电荷、离子半径 随着离子电荷的增加或者核间距离的缩短随着离子电荷的增加或者核间距离的缩短晶格能增大晶格能增大 晶格能越大，离子晶体越稳定晶格能越大，离子晶体越稳定熔点越高，硬度越大熔点越高，硬度越大