晶体结构和性质教案.doc

第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识一、晶体与非晶体1、晶体：是内部微粒(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物质。非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。常见晶体有食盐(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。非晶体多是玻璃及玻璃态物质、橡胶。晶体类型是分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体、石墨型特殊晶体（混合晶体）。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型）原子在三维空间里呈周期性的有序排列非晶体没有（不能自发呈现多面体外型）原子排列相对无序晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。2、晶体的基本性质(1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。(2)各向异性同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。而非晶体则不具有物理性质各向异性的特点。(3)有确定的熔点3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列检验晶体的最有效的办法是X射线衍射法。非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有射散效应。4、得到晶体一般有三条途径：(1)熔融态物质凝固；冷却速率恰当，得到规则晶体。冷却速率过快，会得到不规则块状物质看不到几何外形的粉末(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，又重新凝聚成固体。（比如晶体碘可产生凝华现象）(3)溶质从溶液中析出。［讲］利用溶解度不同，通过重结晶进行物质的分离或提纯。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。5、两者的区别晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间是否呈现周期性的有序排列。间接方法：测定其是否有固定的熔点科学方法：可得用X射线衍射仪鉴别。]二、晶胞1、晶胞：描述晶体结构的基本单元。晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成；所谓“无隙”，是指相邻晶胞之间没有任何间隙；所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。2、晶胞中原子占有率：顶点：1/8；边心：1/4；面心：1/2；体心：1。注意：非长方体形晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定的。如石墨晶胞第一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3图3—9依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?[投影]钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2；碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8；金刚石：8×1/8+6×3、三种典型的立方晶体结构：(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(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体心立方简单立方面心立方第二节—分子晶体和原子晶体一、分子晶体1、定义：只含有分子的晶体注：既然组成分子晶体的微粒都是分子微粒之间存在范德华力（分子间作用力）与氢键。2、特点：有单个分子的存在，化学式既分子式。熔、沸点较低，硬度较小，易升华。3、分子晶体的形成⑴所有非金属气态氢化物。⑵多数非金属单质。如卤素(X2)、氧(O2)、氢(H2)、氮(N2)、白磷(P4)、硫(S8)、C60等。⑶多数非金属氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。⑷所有的酸。⑸绝对大多数有机物。4、分子晶体和物理性质⑴分子晶体不导电。物质导电的条件是存在自由移到的电子或离子。由于构成分子晶体的粒子都是分子，不管是晶体还是晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在。因此，分子晶体及它熔化成的液体都不导电（但碲能导电）。分子晶体溶于水时，有的能导电（如：HCl），有的不能导电（如：CH3CH2OH）。⑵分子晶体的溶解性和熔、沸点。溶解性：相似相溶、氢键熔、沸点：氢键——分子间形成氢键的熔、沸点升高；分子间作用力——对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高；分子的极性——分子的极性越大，熔、沸点越高。5．分子晶体的结构特征和结构模型⑴如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。如干冰晶体。⑵如