晶体的结构与性质.docx

上粒子占1/3,上下面上棱占1/4。6.晶胞密度公式M（摩尔质量）=【晶体配位数：配位数反映了晶体空间构型的紧密程度，配位数越大，排列程度越紧密。晶体中配位数最大为12。原子配位数：某一个原子周围所接触到的同种原子的数目。离子配位数：离子晶体中，每个离子周围所接触到的异性离子的个数。】五种晶体的介绍分子晶体概念：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体。构成微粒：分子微粒间的作用：分子间作用力（范德华力和氢键）【1、分子间作用力的大小决定了分子晶体的物理性质。分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔沸点越高，硬度越大。2、分子内存在共价键在晶体状态改变时不被破坏。】属于分子晶体的物质：部分非金属单质：N2、02.CI2V12vS8、P八C60V稀有气体（范德华力很弱、沸点很低）等。部分非金属氧化物：Co2、So2、SO3VPAvPM。等。J所有非金属氨化物几乎所有的酸绝大多数有机物只有范德华力，无氢键：以一个分子为中心，其周围通常有12个紧邻的分子。称3°0其配位数为12。分子晶体的这一特征称为分子密堆积。具有这样结构的有：C60.PCO2o分析：以干冰为例。.【干冰：外形很像冰，硬度与冰相似，熔点比冰低很多，在常压下极易升华。在工业干冰的结构模型（晶胞）上广泛用作制冷剂。】1、二氧化碳分子的位置：晶胞的八个顶点都落到C02分子的中心，在这个正方体的每个面心上还有一个C02分子。2、每个晶胞含二氧化碳分子的个数=8*1/8+6*1/2=4个。3、与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有12个，配位数12。主要是氢键,存在范德华力。具有方向性，配位数小于12,非致密堆积。具有这样结构的有：NH3、HFvH2Oo分析：以冰为例。每个水分子周围有4个水分子，可形成4个氢键，Imo1冰中含有2mo1氢键。中心水分子的氧原子与周围水分子的氧原子形成正四面体构型。分子晶体的物理性质是由什么决定的？如何比较分子晶体熔、沸点的高低？【答】分子晶体是通过分子间作用力构成的，故要看其物理性质，应首先看分子间作用力的大小。分子晶体是通过分子间相互作用力构成的，晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，一般不需要破坏分子内的化学键，所以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较小，有较强的挥发性。当然，分子间作用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。原子晶体（因共价键具有方向性而不遵循紧密堆积。）概念：相邻原子间以共价键结合而形成的有空间立体网状结构的晶体。构成微粒：原子。微粒间的作用：共价键。（决定晶体物理性质）属于原子晶体的物质：某些非金属单质：晶体B、晶体Si、晶体Ge、金刚石等。高二化学晶体结构与性质晶体常识1 .晶体与非晶体比较(1)概念：晶体：由原子、分子、离子等微粒在三维空间按一定的规律呈周期性有序排列而形成的固体。非晶体：内部粒子在三维空间排列呈相对无序状态而形成的固体。(2)晶体和非晶体在性质上的差异晶体非晶体结构特性结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特性有自范性、固定熔点、对称性、各向异性没有自范性、固定熔点、对称性、各向异性相关解释(1)自范性：晶体能自发的实现多面体外形的性质。实现自范性的条件：晶体生长的速率适当。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现。(2)做X射线衍射实验、出现峰值，而非晶体没有。这是二者最可靠的区别手段。2 .获得晶体的三条途径熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。3 .晶胞(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶胞特点：晶胞一般都是平行六面体。整块晶体由晶胞“无隙注量1而成同种晶体晶胞中原子种类完全相同晶体结构的堆积方式:原理：组成晶体的原子、离子或分子在无其他因素(如共价键的方向性)影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为分别借助没有方向性的金属键、离子键和分子间作用力形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中,都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布与周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。类型：等径圆球密堆积：同种分子或原子，大小相同。适用于分子晶体、金属晶体。非等径圆球密堆积：阴、阳离子，大小不同。适用于离子晶体。原子晶体不遵循密堆积。5.晶胞中微粒数的计算方法均摊法。如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有Vn属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞立方晶胞中微粒数的计算方法如下：I-Cg型Qf同为8个晶胞所共有，春粒子属于该晶胞O一色巫同为4个晶胞所共有粒子属于该晶胞一色匣E>f同为2个晶胞所共有,:粒子属于该晶胞一色壬殛1f整个粒子都属于该晶胞【注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。若晶胞是六棱柱，则顶点上粒子占1/6,侧棱体心立方堆积K型碱金属68%8S六方最密堆积Mg型ZnvTivMg74%123I石囚S面心立方最密堆积Cu型Cu¼AgvAu74%12'Q0/、QKCy-(4、离子晶体(D概念：离子间通过离子键结合而成的晶体。(2)构成微粒：阴、阳离子。(3)微粒间的作用：离子键。(4)属于离子晶体的物质：大部分盐(PbCI2、(CH3C00)2Pb不是)；活泼金属氧化物：如Na2O、Na202vCao等;强碱NaOHxKOHvCa(OH)2、Ba(OH)2、Mg(OH)2结构：几种离子晶体构型：体a*hMhinU近n忖*的a*Wt1曲含病灼AB目®r:Na4.6Cb6N34E4KBrAgCkMgO.CaS%BaSeCsG里J0)W8)CI-：8C:8CK：8Ct*:1Ch1CsCKCsBrCskT1CIZnS用Znt<zh.4SH4S%4ZnX：4Sh4ZnS.Ag1BeOABaCrf1,8,Ft4阳8F：4CaH4Fi83上”IIiHt化某些非金属化合物：金刚砂（SiC）、SiO2、BNvAINvSi3N4等。某些氧化物：AI2O3结构:总述：原子晶体中只存在共价键，晶体中原子不遵循紧密堆积原则。晶体为立体空间网状结构。【原子晶体中不存在单个分子。如Si（h代表硅原子和氧原子的个数比为1:2,并不表示分子。所以不能说二氧化硅的分子式为Sith,只能说化学式。】金刚石的晶体结构模型分析：以金刚石为例。（晶体Si相同）在晶体中每个碳原子以共价单键与4个碳原子相结合,成为正四面体。碳原子采取了Sd杂化,C-C键夹角为109°28'。最小环上有6个碳原子且不共面。二氧化硅的晶体结构模型每个碳原子被12个六元环共用,每个共价键被6个六元环共用。每个碳六元环中平均含6*1/12=1/2个碳原子，含6*16=1个共价键。晶体中C原子数与CC键数的比为1:2,Imo1金刚石中有2mo1CC键。每个金刚石晶胞中含有8个碳原子。【金刚石：已知晶体中硬度最大，熔点很高。硬且脆，用锤子砸易被破坏（无延展性）】以Si2晶体为例。1、二氧化硅中硅原子和Si0键的比值为1/4,所以Imo1二氧化硅中含有4mo1Si0键。2、最小环为12元环，平均每个最小环上有Si原子6*1/12=1/2个，有。原子6*1/6=1个,所以Si:0个数比为1:2。3、金属晶体（1）概念：以金属阳离子与自由电子之间的强烈作用形成的单质晶体【自由电子：不专属于特定离子，几乎均匀分布在整个晶体，被许多金属阳离子共用。金属阳离子：在一定范围内振动，不是自由移动。】（2）构成微粒：金属阳离子，自由电子。不存在其他粒子。（3）微粒间的作用：金属键。（4）除汞外，金属单质常温下一般都是晶体。（5）金属晶体性质：导电性：自由移动的电子定向移动，形成电流。延展性：各原子层发生滑动，不改变排列方式。熔沸点、硬度:与金属键的强弱有关（离子半径越小、所带电荷越多。金属键越强，熔沸点越高、硬度越大。）合金的熔沸点一般低于成分金属，硬度、强度高于成分金属。（6）结构：金属晶体的组成微粒采用密堆积方式形成晶体。二维堆积非密置层：行列对齐四球一空非最紧密排列配位数4密置层：行列相错三球一空最紧密排列配位数6三维堆积堆积模型代表金属空间利用率配位数空间结构模型晶胞简单立方堆积Po（孙）52%6渥石量晶体的平面网状结构示意图层内C原子以外曾建与周围的3个C原子结合，C原子的杂化方式为sp2,C原子配位数:层内最小环有6个C原子组成，每个C原子被3个最小环所共用，每个最小环含有6*1,碳碳键；C原子与碳碳键个数比为2:3。层间没有化学键相连，靠分子间作用力(范德华力)维系。石墨有金属解，有导电性，但导电性只能沿石墨平面的方向。(2)石墨为什么很软？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。(3)石墨的熔沸点为什么很高(高于金刚石)？石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键(大TT键)，故熔沸点很高。三、晶体熔、沸点高低的比较方法(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体熔、沸点差别很大，鸨、伯等熔沸点很高，汞、钠等熔沸点很低。(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高.如熔点：金刚石碳化硅硅(3)离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越局。(4)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。有机物，同系物随碳数增加熔沸点升高。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。(5)金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。合金的熔沸点一般低于成分金属。影响离子晶体结构的因素：A.几何因素：成键时阴、阳离子半径比值越大，配位数越大。（r阳/r阴）468，任比O.1*.40.40.70.7*1.0空间构型ZnSNaC1CsC1B.电荷因素：阴阳离子的电荷比决定了各离子配位数是否相同。如NaCI、CsCI中，阴阳离子所带电荷数相同，因而阴阳离子的配位数相同NaCI（配位数6,6）,CsCI（配位数8,8）oCaF?中，Ca-和F所带电荷比为2:1,所以个数比为1:2,Ca?配位数为8,F-配位数为4。C.键性因素：离子键的纯粹度。分析：以NaC1为例。1、Na.和C的位置：Na+：体心和棱中点；C1;面心和顶点。或者反之。2、每个晶胞含Na+4个，CIN个。3、与Na卡等距离且最近的Na卡有：12个；与Na卡等距离且最近的CI-有：6个。即Na卡的配位数为C1的配位数为6o以CSC1为例。1、Cs.和C的位置：Cs.位于