选修3晶体与非晶体晶胞.ppt

晶胞晶胞晶体与非晶体复习1 1、定义、定义：：：：晶体晶体晶体晶体————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 非晶体非晶体非晶体非晶体————没有规则几何外形的没有规则几何外形的没有规则几何外形的没有规则几何外形的固体又固体又固体又固体又称玻璃体称玻璃体称玻璃体称玻璃体2 2 2 2、、、、特点和性质：特点和性质：特点和性质：特点和性质：（（（（1 1 1 1））））自范性：自范性：晶体能晶体能晶体能晶体能自发自发地呈现多面体外形的性质地呈现多面体外形的性质地呈现多面体外形的性质地呈现多面体外形的性质————是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表现2 2 2 2）物理性质表现）物理性质表现）物理性质表现）物理性质表现各向异性各向异性（强度、导热性、（强度、导热性、（强度、导热性、（强度、导热性、光学性质）光学性质）光学性质）光学性质）————同样反映了晶体内部粒子排列同样反映了晶体内部粒子排列同样反映了晶体内部粒子排列同样反映了晶体内部粒子排列的有序性。

的有序性的有序性的有序性3 3 3 3）晶体具有）晶体具有）晶体具有）晶体具有固定的熔点固定的熔点3、晶体与非晶体本质区别、晶体与非晶体本质区别微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序周期性有序排列排列排列排列4 4、晶体自范性的条件之一是、晶体自范性的条件之一是、晶体自范性的条件之一是、晶体自范性的条件之一是生长的速率适当生长的速率适当5 5、晶体形成的途径、晶体形成的途径(1)(1)熔融态物质凝固熔融态物质凝固①①冷却速率恰当，得到规则晶体冷却速率恰当，得到规则晶体②②冷却速率过快，会得冷却速率过快，会得到不规则块状或看不到几何外形的粉末到不规则块状或看不到几何外形的粉末2)(2)气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）(3)(3)溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出①①利用溶解度的不同，通过重结晶进行物质的分离或提利用溶解度的不同，通过重结晶进行物质的分离或提纯，纯， ② ②将不规则晶体投入其饱和溶液中会观察规则晶体将不规则晶体投入其饱和溶液中会观察规则晶体的生成，验证溶解平衡为动态平衡。

的生成，验证溶解平衡为动态平衡6 6 6 6、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体（（（（1 1 1 1）物理性质）物理性质）物理性质）物理性质差异差异差异差异 如：如：如：如：质点排列是否有序、各向异性，硬度质点排列是否有序、各向异性，硬度质点排列是否有序、各向异性，硬度质点排列是否有序、各向异性，硬度、、、、熔点、折光率等熔点、折光率等熔点、折光率等熔点、折光率等2 2 2 2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-X-射线衍射射线衍射实实实实验验验验二二二二﹑﹑﹑﹑晶胞晶胞晶胞晶胞1. 1. 1. 1. 晶胞：描述晶体结构的基本晶胞：描述晶体结构的基本晶胞：描述晶体结构的基本晶胞：描述晶体结构的基本单元（晶体中无限重复单元（晶体中无限重复单元（晶体中无限重复单元（晶体中无限重复的部分）的部分）的部分）的部分）蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻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，晶胞是然而蜂巢是有形的，晶胞是无形无形的，是人为划定的，是人为划定的。

的铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构晶胞示意图晶胞示意图晶胞示意图晶胞示意图平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置2 2、特点：晶胞都是、特点：晶胞都是平行六面体平行六面体, ,晶胞在晶胞在晶体中晶体中“无隙并置无隙并置”. .思考：思考： 铜晶胞含有铜晶胞含有4个铜原子，为什么个铜原子，为什么不是不是14个？个？ 2、晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算3、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/44.4.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算均摊法：均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是晶胞任意位置上的一个原子如果是被被x x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是原子分得的份额就是1/x1/x立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心： 1/2棱边：棱边： 1/4顶点：顶点： 1/8小结小结: :晶胞对质点的占有率晶胞对质点的占有率1、体心、体心——全部全部2、面心、面心——1/23、棱上的点、棱上的点——1/44、顶点（具体问题具体分析）、顶点（具体问题具体分析） 立方体立方体——1/8 三棱柱三棱柱——1/12注：上述贡献的计算仅适用于离子晶注：上述贡献的计算仅适用于离子晶体和原子晶体而不适用于分子晶体体和原子晶体而不适用于分子晶体(2)非长方体非长方体(非正方体非正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算晶胞中不同位置的粒子数的计算AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB练习练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式： A2BBA2AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）ABB化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3探究探究（即自学检测即课本（即自学检测即课本P64P64学与问）学与问）: : 下下图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)(Na)、、金金属属锌锌(Zn)(Zn)、、碘碘(I(I2 2) )、、金金刚刚石石(C)(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子? ?钠、锌晶胞都是：钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=28×1/8+1=2；；碘：（碘：（8×1/8+6×1/28×1/8+6×1/2））×2=8×2=8；；金刚石：金刚石：8×1/8+6×1/2+4=88×1/8+6×1/2+4=8。

◆例例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了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柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼个硼原子位于棱柱内则该化合物的化学式可表示为原子位于棱柱内则该化合物的化学式可表示为A、、MgB B、、 MgB2 C、、Mg2B D、、Mg3B2典例分析典例分析Mg原子的数目：原子的数目：12×1/6+2×1/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示为故化学式可表示为 MgB2典例分析典例分析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[ [当堂训练当堂训练 ] ]3、、如如图图所所示示晶晶体体中中每每个个阳阳离离子子A或或阴阴离离子子B，，均均可可被被另另一一种种离离子子以以四四面面体体形形式式包包围围着着，，则则该该晶晶体体对对应应的的化化学式为学式为A．．AB B．．A2B C．．AB3 D．．A2B3◆4、右面图形是石墨晶体的层面结构图，、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：共价键数和碳原子数是分别：A、、6，，6 B、、2，，4 C、、2，，3 D、、3，，2 ◆5、某离子晶体晶胞结构如右图所示，、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体位于立方体的顶点，的顶点， Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个两个X与一个与一个Y形成的夹角形成的夹角∠∠XYX的角度为：的角度为：A. 90° B. 60° C. 120° D. 109°28′◆7、、如如图图是是CsCl晶晶体体的的晶晶胞胞（（晶晶体体中中最最小小的的重重复复单单元元））已已知知晶晶体体中中2个个最最近近的的Cs+核核间间距距离离为为acm，，氯氯化化铯铯的的相对分子质量为相对分子质量为M，，NA为阿佛加德为阿佛加德罗常数，则罗常数，则CsCl晶体的密度为晶体的密度为（单位：克（单位：克/cm3））A、、8M/a3NA B、、a3M/8NAC、、M/a3NA D、、a3M/NA6 6、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元( (晶晶胞胞) )的结构的结构. .请回答：请回答：(1)(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为_______._______.(2)(2)在该化合物晶体中，与某个钛离在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共子距离最近且相等的其他钛离子共有有____________________个个. .(3)(3)设该化合物的相对分子质量为设该化合物的相对分子质量为M M，，密度为密度为￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A，则晶体中钙离子与钛离子之间，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为的最短距离为_______._______.CaTiO36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______；丁晶体的化学式为；丁晶体的化学式为______。

1∶ ∶1C2DEFXY3Z2、、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有几个原子几个原子?NaZnI2金刚石金刚石6 6、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气、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，是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是它的化学式是 解析：解析：解析：解析：由于本题团簇分子指的是由于本题团簇分子指的是由于本题团簇分子指的是由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶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，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可以了。

以了Ti14C137.7.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体十面体, ,其中含有其中含有2020个等边三角形和一定数目的顶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基本结构单元由 ____ _ _个硼原子组成，共含有个硼原子组成，共含有____ ____ 个个B-BB-B键1212303020×320×3＝＝606060÷560÷5＝＝121260÷260÷2＝＝3030常见晶胞中微粒数的计算常见晶胞中微粒数的计算: (1)(1)六方晶胞六方晶胞：在六方体顶点的微粒为：在六方体顶点的微粒为6 6个晶个晶胞共有，在面心的为胞共有，在面心的为2 2个晶胞共有，在体内的微个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞粒全属于该晶胞微粒数为：微粒数为：1212×1×1/6 + 2/6 + 2×1×1/2 + 3 = 6/2 + 3 = 6 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶顶 ----1/8 ----1/8 棱棱----1/4 ----1/4 面面----1/2 ----1/2 心心----1----1（2 2））面心立方面心立方：在立方体顶点的微粒为：在立方体顶点的微粒为8 8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2 2个晶胞共有。

个晶胞共有微粒数为：微粒数为：8 8××1/8 + 6×1/2 = 41/8 + 6×1/2 = 4(3)(3)体心立方体心立方：在立方体顶点的微粒为：在立方体顶点的微粒为8 8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞属于该晶胞微粒数为：微粒数为：8×1/8 + 1 = 28×1/8 + 1 = 2(8× + 6 × )×3 =126、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？4 4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体——石墨，如石墨，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，其键角每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角为为1212分析图中每个六边形含有分析图中每个六边形含有 个碳原子，个碳原子， 2占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为________个，碳原子数目与碳碳化学键个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为数目之比为______________。