高二化学选修3物质结构与性质认识晶体新课标鲁科版.ppt

第一节第一节认识晶体明明矾矾晶晶体体碳碳的的各各种种晶晶体体一、晶体的特性一、晶体的特性1.晶体与非晶体晶体与非晶体 (1)晶体：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 (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态晶体的内部晶体的内部微粒排列微粒排列非晶体的内非晶体的内部微粒排列部微粒排列2.晶体的特性晶体的特性 （1）具有规则的几何外形2）自范性：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 （3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质 （4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性 （5）有固定的熔点而非晶态没有3.晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互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属晶体、原子晶体和分子晶体二、晶体结构的堆积模型二、晶体结构的堆积模型晶体为什么大都服从紧密堆积？晶体为什么大都服从紧密堆积？金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属键、离子键、分子间作用力均没有方金属键、离子键、分子间作用力均没有方向性向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引，都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能多的微粒分布于周围，并以尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定稳定 在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成个球相切，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第个凹位，将其算为第一层。

一层1.金属晶体金属晶体--等径圆球的密堆等径圆球的密堆积积 由于金属键没有方向性，每个金属原子中的由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的等径圆球的密堆积方式有成的等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，型最密堆积，A1型最密堆积型最密堆积123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，，3，，5 位 ( 或对准或对准 2，，4，，6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的 )123456AB，， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式密的堆积方式 下图是下图是A3型六方型六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球第一种是将球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成六堆积方式，形成六方紧密堆积方紧密堆积---A3型型。

配位数配位数 12 ( 同层同层 6，，上下层各上下层各 3 ) 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2，，4，，6 位位，，不同于不同于 AB 两层的位置两层的位置，，这是这是 C 层123456123456123456123456面心立方紧密堆积的前视图面心立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，，于是形于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期 得到面心立方堆积得到面心立方堆积—A1型型 配位数配位数 12 同层同层 6，， 上下层各上下层各 3 ) BCA ABC ABC 形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明我们来加以说明 这两种堆积都是最紧密堆积这两种堆积都是最紧密堆积，，空间利用率为空间利用率为 74.05% 金属钾金属钾 K 的的立方体心堆积立方体心堆积 还有一种空间利用率稍低的堆积方式还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型型---立方体心堆立方体心堆积：立方体积：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。

切 配位数配位数 8 ，空间利用率为，空间利用率为 68.02% 六方紧密堆积六方紧密堆积 面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积立方体心堆积立方体心堆积 金属的金属的堆积方式堆积方式2.离子晶体--非等径圆球的密堆积 由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积小球再填充在大球所形成的空隙中 配位数：一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目 如NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围直接连有6个CI-，反之亦然　　由于范德华力没由于范德华力没有方向性和饱和性，有方向性和饱和性，因此分子间尽可能因此分子间尽可能采取紧密排列方式，采取紧密排列方式，但但分子的排列方式分子的排列方式与分子的形状与分子的形状有关如：如：COCO2 2作为直线型作为直线型分子的二氧化碳在分子的二氧化碳在空间是以空间是以A A1 1型型密堆密堆积方式形成晶体的积方式形成晶体的3 3. . 分子晶体的堆积方式－分子晶体的堆积方式－紧密堆积方式紧密堆积方式 4. 原子晶体堆积方式原子晶体堆积方式－－不服从紧密不服从紧密堆积方式堆积方式 原因原因：共价键具：共价键具有饱和性和方向性，有饱和性和方向性，因此就决定了一个因此就决定了一个原子周围的其他原原子周围的其他原子的数目不仅是有子的数目不仅是有限的，而且堆积方限的，而且堆积方向是一定的，所以向是一定的，所以不是密堆积。

不是密堆积三、晶体结构的基本单元----晶胞1.晶胞 (1)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分是能够反映晶体结构特征的基本重复单位2)晶胞一定是一个平行六面体，其三条边的长度不一定相等．也不一定互相垂内；晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定，晶胞不能是八面体或六方柱体等其他形状3)整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复排列而成的这种排列必须是晶胞的并置堆砌所谓并置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时，相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接2. 常见三种密堆积的晶胞六方晶胞六方晶胞----A3型型面心立方晶胞面心立方晶胞----A1型型体心立方晶胞体心立方晶胞----A2型型3.晶胞中微粒数的计算---均摊法 (1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 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）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。

微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4 (3)体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2顶点顶点：：棱边棱边：：面心面心：：体心体心：：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：：根据离子晶体的晶根据离子晶体的晶胞胞结构，判断下结构，判断下列列离子晶体离子晶体的化学式：（的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式： A2BAB化学式：化学式：练习练习3：：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（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，判断下列根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC3练练习习5 5：：下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 63 3∶ ∶1 1∶ ∶1 1TiOCaO：12×1/4＝3Ti: 8 ×1/8＝1Ca：1 •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______1:1XY2ZEFC2D。