第三章,晶体结构与性质,本部分内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生有一定的理论基础。,有固定的几何外形的固体叫做晶体。它与非晶体的本质区别在于有自范性。晶体的特点为有规则的几何构型、有固定的熔点、各向异性。晶胞是晶体结构的基本单位，有晶胞可确定化学式。 只含分子的晶体称为分子晶体。在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻的分子靠分子间作用力相互吸引。 原子晶体中原子间都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，又称共价晶体。由于原子之间相互结合的共价键非常强，要破坏这些化学键需要很大的能量，所以，原子晶体熔点高、硬度大。,金属晶体有许多共同的物理性质，如具有金属光泽、能导电、传热、具有延展性等。金属的这些共性都是由金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的。 离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。在离子晶体中，阴、阳离子按照一定的格式交替排列，具有一定的几何外形。不同的离子晶体，离子的排列方式可能不同，形成的晶体类型也不一定相同。离子晶体中离子间的相互作用是较强的离子键，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度。 这部分知识概念多、理论性强，学习时要结合图形，提高观察能力和空间想象能力，这样才能更好地理解和掌握晶胞的概念和晶体的结构。,第一节 晶体的常识,新课情境呈现,古埃及哈舍苏女王32岁英年早逝，按照习俗，她的遗体被制成木乃伊，并放进石棺秘密藏于山洞之中，随葬奇珍异宝无数，其中最珍贵的，当数戴在她脖子上的一串项链。300年后，考古学家找到了这座古墓，并发现女王脖子上确实戴着传说中的那串项链。令人惊讶的是，项链既非珍珠，亦不是宝玉，而是一些墨绿色的玻璃珠！其实，不必大惊小怪，在女王那个年代，玻璃珠本来就是一种极其昂贵的珍宝。,据古罗马博物学家普林尼的自然史记载，5 000多年前，地中海东岸古国腓尼基的一艘满载着天然苏打晶体的大商船，在航行中搁浅，船员们便在附近的沙洲上用几块苏打晶体支锅煮食。当他们拿走锅时，惊奇地发现锅下苏打与砂粒接触处出现了许多透明光滑晶莹发亮的珠子。原来，这个沙洲尽是石英砂，天然苏打和石英砂在做饭时的高温下发生化学反应，形成光洁透明的玻璃珠。聪明的腓尼基人发现这一秘密后，便在特制的炉子里放进石英砂和苏打，加热熔炼出玻璃液，制成珠状，当做珍宝换取黄金。后来，这种制造玻璃的方法传到了埃及等国，玻璃生产便发展起来了。 钻石、红蓝宝石、玛瑙、珊瑚、翡翠，是人人都喜爱并想拥有的宝石，怎样才能买到一颗自己喜欢，物超所值的真品，而不是玻璃、塑料仿制的假货？,课前新知预习,一、晶体的性质 1晶体与非晶体的区别：,能自发呈现多面体外形,有序排列,不能自发呈现多面体外形,相对无序,2获得晶体的途径：,3晶体的特点： (1)自范性。 在适宜的条件下，晶体能自发地呈现封闭的、规则的_，这称之为自范性。 (2)各向异性。 晶体在不同的方向上具有不同的_。 (3)有固定的熔点。 给晶体加热，当温度升高到某温度便立即_。,多面体外形,物理性质,熔化,二、晶胞 1概念：晶体中重复出现的最基本的_。 2晶胞的结构：,结构单元,3晶胞中粒子数的计算方法均摊法：,预习自我检测,1思考辨析： (1)晶胞都是平行六面体。 ( ) (2)晶体有规则的几何外形，有规则几何外形的固体都是晶体。 ( ) (3)熔融态一定能得到晶体。 ( ) (4)位于顶角上的粒子一定是为8个晶胞所共有。 ( ) 2下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( ) A白磷、蓝矾 B陶瓷、塑料 C碘、橡胶 D食盐、蔗糖 解析：A中白磷和蓝矾都是晶体；B中二者均为非晶体，C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中二者均为晶体。,C,3晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的是( ) A形成晶体硅的速率越快越好 B晶体硅没有固定的熔沸点 C可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 解析：A选项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度，压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降。B选项，晶体有固定熔沸点，不正确。C选项，X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体。D选项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。,C,4下列不属于晶体的特点的是( ) A一定有规则的几何外形 B一定有各向异性 C一定有固定的熔点 D一定是无色透明的固体 解析：晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫色的碘晶体和蓝色的硫酸铜晶体等。,D,5现有甲、乙，丙(如图)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_，一个丙晶胞中可以均摊到_个c离子，_个d离子。,43,11,4,4,6最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，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，它的化学式为( ) ATi14C13 BTiC CTi4C4 DTi4C3,A,课堂探究研析,1晶体与非晶体的区别 由于晶体和非晶体在结构上的差异，导致它们在性质上有所不同。根据固体的某些性质，可以判断某一固体是晶体还是非晶体。二者具体差异如下：,知识点一 晶体与非晶体,提示：同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如：晶体SiO2和非晶体SiO2。有规则几何外形不一定是晶体，如玻璃、塑料等相关制品不是晶体。,2晶体与非晶体的判定方法：,如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是( ) A两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体 B形成的固体物理性质有各向异性 C形成的固体一定有固定的熔、沸点 D二者的X射线图谱是相同的 解析：观察结构图知，中微粒呈周期有序排列，中微粒排布不规则，故为晶体，为非晶体。晶体具有各向异性，具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，用x射线检验两者，图谱明显不同。,B,变式训练1 下列哪些性质不能区别晶体与玻璃体( ) A各向异性 BX射线衍射 C导电性 D有规则的几何外形 解析：根据晶体的特点和性质可知，晶体具有规则的几何外形；物理性质具有各向异性；衍射时能看到谱线；而晶体除金属晶体外，一般不容易导电，故选C项。,C,1晶胞的特点 (1)晶胞一般是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。 (2)整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。,知识点二 晶胞,立方晶胞中微粒数的计算方法如下：,提示：在使用“均摊法”计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状。,元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3形成的晶体结构如图所示。 (1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_。 (2)该晶体中Xn离子中n_。 (3)X元素的原子序数是_。 (4)晶体中每个N3被_个等距离的Xn离子包围。,31,1,29,6,变式训练2 有下列离子晶体的空间结构示意图：以M代表阳离子，以N代表阴离子，为阳离子，为阴离子，化学式为MN2的晶体结构为( ),B,即时训练 Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为_。,CuH,学科核心素养,对晶体结构的认识 人们最初对晶体的认识完全是理性思考的结果。可以说，结晶化学开始于丹麦科学家斯丹诺(N.Steno)的晶体构造理论。,斯丹诺通过研究石英晶体断面，于1669年提出晶面交角守恒定律，即晶体在生长过程中各晶面大小虽然都在变化，但晶面的交角恒定不变(图1)。由此，人们可以从外形上鉴别不同的矿物和晶体。 法国的结晶学家阿羽衣(R.J.Hay)依据晶体具有沿一定晶面碎裂的性质，对晶体的微观结构做了合理而大胆的设想，于1784年提出晶体是由具有多面体形状的晶胞平行而无间隙地堆积而成的。阿羽衣的思想被法国科学家布拉维(ABravais)发展为空间点阵学说，即构成晶体的粒子按一定规则排列为空间点阵结构(图2)。,俄国的费多罗夫(E.C.eopoB)、德国的熊富利斯(A.M.Schnflies)和英国的巴洛(W.Barlow)三位科学家分别于1890年、1891年和1894年以晶体结构周期重复单位为基础，推导出描述晶体空间排列的对称性230个空间群。这些思考完全是在不能探测晶体内部结构的情况下产生的，科学和技术的发展后来完全证实了上述理性思考的正确性。今天，230个空间群仍然是晶体结构的最完备的理论。,课堂达标验收,课 时 作 业,