高中化学物质结构性质之晶体知识归纳金属的晶体结构是指金属原子在三维空间中通过特定的排列方式形成的结构。这种结构对金属的物理和化学性质具有重要影响。以下是关于金属晶体结构的详细解析。一、金属晶体结构的基本特点构成微粒：金属晶体由金属阳离子和自由电子（即金属的价电子）构成。这些自由电子在金属晶格中自由移动，形成了所谓的“电子气”。结合方式：金属原子之间通过金属键相结合。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强相互作用，它没有方向性和饱和性，使得金属晶体具有独特的物理和化学性质。二、金属晶体结构的主要类型1.面心立方结构（FCC）特点：在这种结构中，每个原子的8个角上以及每个面的中心都有一个原子。这种结构具有最高的密堆积率（约74%），使得金属具有良好的塑性和导电性。代表金属：金、银、铜等贵金属以及铝、镍等常见金属。2.体心立方结构（BCC）特点：在这种结构中，每个原子的每个角上有一个原子，同时在晶胞的中心位置也有一个原子。体心立方结构的密堆积率相对较低（约68%），使得金属的硬度相对较高。代表金属：铁（在特定条件下，如-Fe）、钼、钨、钒等。3.密排六方结构（HCP）特点：密排六方结构是一种中高级晶系，它以每个六角旁边存在的三个原子为基础，逐层堆积形成。这种结构也具有较高的密堆积率，使得金属材料具有良好的塑性和导热性。代表金属：钴、锌、镁等。三、金属晶体结构的实际应用金属晶体结构的类型对金属材料的性能和应用具有重要影响。例如，面心立方结构的金属通常具有良好的导电性和塑性，适用于制造电线、电缆和需要良好塑性的零件；体心立方结构的金属则具有较高的硬度和强度，适用于制造刀具、模具等需要承受高应力的零件；而密排六方结构的金属则具有独特的物理和化学性质，如优异的耐腐蚀性，适用于制造化工设备和海洋工程等领域的零件。四、金属晶体结构的复杂性需要指出的是，上述金属晶体结构模型都是最简单的理想情况。在实际晶体中，原子排列往往存在大量的缺陷和位错，这些缺陷和位错对金属材料的性能产生重要影响。此外，多晶体内还会存在大量的晶界，这些晶界也是影响金属材料性能的重要因素之一。综上所述，金属的晶体结构是金属原子在三维空间中通过特定排列方式形成的结构，它决定了金属的物理和化学性质。了解金属晶体结构对于优化金属材料的性能、开发新型金属材料具有重要意义。CO2和SiO2是同族元素的氧化物，分子式（其实是最简式）写法相似，但性质却完全不同，熔点相差很大，这是由于它们分属不同的晶体，固体结构完全不同。我们把聚集状态是固态的物质称为固体，固体具有一定的体积、一定的形状。如果将气体温度降低，它会凝结成液体，如果将液体继续降温，液体就会凝固成固体。根据固态物质的结构和性质，可将其分为晶体和非晶体。天然和合成的无机固态物质多为晶体。晶体具有规则的几何外形（即使有些晶体已被碎成粉末，但在显微镜下仍可看到规则外形）、确定的熔点和各向异性等特点。晶体的外形是晶体内部结构的反映，是构成晶体的质点（离子、分子或原子）在空间有一定规律的点上排列的结果。晶体的各向异性指由于晶格各个方向排列的质点的距离不同，而带来晶体各个方向上的物理性质也不一定相同。如云母的剥离性（容易沿某一平面剥离的现象）就不相同，又如石墨在与层垂直的方向上的电导率为与层平行的方向上的电导率的1/104。非晶体（如玻璃、沥青、松香等）也叫做无定形物质。它们没有固定的熔点，只有软化的温度范围。温度升高时，它慢慢变软，直到最后成为流动的熔融体。只有内部微粒具有严格的规则结构的物质才是各向异性的，所以无定形物质都是各向同性的。晶体的种类繁多，各种晶体都有它自己的晶格。若按晶体内部微粒的组成和相互间的作用力来划分，可分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等四种基本类型的晶体。它们之间最显著的区别是晶体中微粒间作用力的不同，这将直接影响晶体的性质。1.离子晶体的结构特点：在离子晶体的晶格结点（在晶格上排有微粒的点）上交替地排列着正离子和负离子，在正、负离子间有静电引力（离子键）作用着。离子键由于没有方向性和饱和性，在空间条件许可的情况下，各离子将尽可能吸引较多的异号离子，以降低体系能量。就氯化钠晶体来说（见下图），化学式NaCl只表示氯化钠晶体中Na+离子数和Cl-离子数的比例是11，并不表示1个氯化钠分子的组成。在离子晶体中并没有独立存在的小分子，但习惯上仍把NaCl叫做氯化钠晶体的分子式。2.共价晶体的结构特点在共价晶体的晶格结点上排列着原子，原子之间的作用力是共价键。以典型的金刚石共价晶体为例（见下图）。每个C原子能形成4个sp3杂化轨道，可以和4个C原子形成共价键，组成正四面体。晶体中原子间均以共价键相连结，晶体中不存在简单的小分子，整个晶体可看成是一个巨大分子。3.分子晶体的结构特点在分子晶体的晶格结点上排列着分子（极性分子或非极性分子）见下图，在分子之间有分子间作用力，在某些分子晶体中还存在氢键。对于稀有气体，虽然晶格质点是原子，但质点间作用力是微弱的分子间力，故也是分子晶体。分子晶体是由单个独立的分子（或单原子分子）组成。由于分子间力无饱和性和方向性，微粒堆积较紧密，配位数最高可达12。如二氧化碳晶体（干冰）的晶格类型是面心结构，每个顶点和每个面的中心均有一个CO2分子。晶胞中粒子数目计算的一套通用公式归纳长方体晶胞计算方法：正三棱柱晶胞的计算方法：六棱柱晶胞的计算方法：三棱柱、长方体、六棱柱的侧棱数目依次为3、4、6。设任一形状晶胞的侧棱数为n。该同学提出的通用公式旧方法结果位置占有比例长方体(n=4)六棱柱(n=6)三棱柱(n=3)顶角1/81/61/12侧棱1/41/31/6上下棱1/41/41/4面上1/21/21/2内部1111晶体及其类型知识要点1、晶体类型判别：分子晶体：大部分有机物、几乎所有酸、大多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物。原子晶体：仅有几种，晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、金刚砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）、氮化硼（BN）、二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、石英等；金属晶体：金属单质、合金；离子晶体：含离子键的物质，多数碱、大部分盐、多数金属氧化物；2、分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体对比表晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体定义分子通过分子间作用力形成的晶体相邻原子间通过共价键形成的立体网状结构的晶体金属原子通过金属键形成的晶体阴、阳离子通过离子键形成的晶体组成晶体的粒子分子原子金属阳离子和自由电子阳离子和阴离子组成晶体粒子间的相互作用范德华力或氢键共价键金属键（没有饱和性方向性）离子键（没有饱和性方向性）典型实例冰（H2O）、P4、I2、干冰（CO2）、S8金刚石、晶体硅、SiO2、SiCNa、Mg、Al、FeNaOH、NaCl、K2SO4特征熔点、沸点熔、沸点较低熔、沸点高一般较高、部分较低熔、沸点较高导热性不良不良良好不良导电性差，有些溶于水可导电多数差良好固态不导电，熔化或溶于水能导电机械加工性能不良不良良好不良硬度硬度较小高硬度一般较高、部分较低略硬而脆溶解性相似相溶不溶不溶，但有的反应多数溶于水，难溶于有机溶剂3、不同晶体的熔沸点由不同因素决定：离子晶体的熔沸点主要由离子半径和离子所带电荷数（离子键强弱）决定，分子晶体的熔沸点主要由相对分子质量的大小决定，原子晶体的熔沸点主要由晶体中共价键的强弱决定，且共价键越强，熔点越高。4、金属熔沸点高低的比较：（1）同周期金属单质，从左到右（如Na、Mg、Al）熔沸点升高。（2）同主族金属单质，从上到下（如碱金属）熔沸点降低。（3）合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。（4）金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低（-38.9），而铁等金属熔点很高（1535）。5、原子晶体与金属晶体熔点比较：原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的熔点就高于一般的原子晶体。6、分子晶体与金属晶体熔点比较：分子晶体的熔点不一定就比金属晶体的低，如汞常温下是液体，熔点很低。7、判断晶体类型的主要依据？一看构成晶体的粒子（分子、原子、离子）；二看粒子间的相互作用；另外，分子晶体熔化时，化学键并未发生改变，如冰水。8、化学键：化学变化过程一定发生就化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐的熔化会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学变化过程。9、判断晶体类型的方法？（1）依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。（2）依据物质的分类判断金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金是金属晶体。（3）依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度。原子晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度。分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。（4）依据导电性判断离子晶体的水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。（5）依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或较硬、脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性。（6）判断晶体的类型也可以根据物质的物理性质：在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体（Hg除外），如H2O、H2等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。固态不导电，在熔融状态下能导电的晶体（化合物）是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na+和Cl，能自由移动，所以能导电。有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。易升华的物质大多为分子晶体。熔点在一千摄氏度以下无原子晶体。熔点低，能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。10、晶体熔沸点高低的判断？（1）不同类型晶体的熔沸点：原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体（除少数外）分子晶体；金属晶体熔沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞（常温下是液体）。（2）同类型晶体的熔沸点：原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。如金刚石氮化硅晶体硅。分子晶体：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔沸点越高。如CI4CBr4CCl4CF4。若相对分子