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3.1.1(好)


高二化学(选修3)第三章

第一节

让我们一起先欣赏几种美丽的晶体

雪 花

冰糖

金刚石

石墨

绿宝石

猫眼石
BeAl2O4

紫水晶

黄水

晶 黄水晶

水晶石

观察· 思考
?请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体:

水晶石

思考
?什么是晶体?什么是非晶体? ?晶体有什么特点和性质? ?晶体和非晶体的本质区别是 什么?

一、晶体与非晶体
1. 概念 ? 晶体:具有规则几何外形的固体 ? 非晶体:没有规则几何外形的固体 2. 分类
晶体
离子型晶体 原子型晶体 分子型晶体 金属型晶体 混合型晶体

Cu晶 体结 构示 意图

NaCl晶 体结构 示意图

观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的 排列有何不同?

3、晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构 原子在三维空间里 呈周期性有序排列 原子排列相对无序

晶体

有(能自发呈现多面 体外形)

没有(不能自发呈现 非晶体 多面体外形)

?说明: ?晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里 呈现周期性的有序排列的宏观表象。 ?晶体自范性的条件之一:生长速率适当。

石英玻璃

天然水晶球里的玛瑙和水晶
(见教材P60图3~1)

玛瑙

水晶

玛瑙和水晶都是SiO2的晶体,不同的是玛瑙是熔 融态SiO2快速冷却形成的,而水晶则是熔融态SiO2缓 慢冷却形成的。

经不同途径得到的晶体
(见教材P61图3~2)

4、晶体形成的途径
?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。

问题与思考
粉末状的固体是否都为非晶体呢? 一些晶体的显微照片:(见教材P61图3~3)

那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢?

5、晶体的特性
<1>.有规则的几何外形
(晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性)

<2> .有固定的熔沸点 <3> .各向异性(强度、导热性、光学性质等) <4>.当一波长的x-射线通过晶体时,会在记 录仪上看到分立的斑点或者普线.
(教材63页图3-6)

区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是:

对固体进行X—射线衍射实验。(见课本P62科学视野)

学与问

教材62页

思考“学与问”:教材62页
1:不是晶体,粒子排列无序,没有晶体的自范性。 2: A、采用X射线衍射实验,当X射线照射假宝石 时, 不能使X射线产生衍射,只有散射效应。 B、观看是否具有对称性,在外形上假宝石没有相 等的晶面、晶棱和顶角重复出现。 C、用它来刻划玻璃,真宝石硬度大,可刻划玻璃; 而假宝石硬度小,不能用来刻划玻璃。

D、加热,真宝石沸点很高,而假宝石无固定的熔 沸点,在一定的范围内便开始熔化。

你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗?

E、可利用宝石的折光率鉴别

人造钻石和天然钻石的区别

相同 不同方面 方面 X-射线 亲油性 亲水性 天然 成分 发蓝色 油会融在 在钻石表 钻石 钻石表面 面水呈小 荧光 硬度 珠状 人造 密度 发黄色荧 形成油珠 在钻石表
钻石 光和磷光 面分散流 走

课堂练习:P64 1、2

本节课结束

二﹑晶胞
1. 晶胞:描述晶体结构的基本单元

蜂巢与蜂室

铜晶体

铜晶胞

晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比 喻然而蜂巢是有形的,晶胞是无形的,是人为 划定的。

铜晶体 铜晶胞

晶体结构

晶胞示意图

晶体为什么具有上述特征呢? 问题研究的方法:

三种典型立方晶胞结构

简单立方

体心立方

面心立方

(-):晶胞:
1.晶胞:晶体中的最小重复单元
2 .晶胞的特征: 通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最 小单元(即晶胞)完全重合 3. 一般来说,晶胞都是平行六面体 4. 晶体和晶胞的关系:晶体可以看作是数量巨大的晶 胞“无隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的关系教材66页图3-7)

问题: 铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?
A: 14 B: 4 C: 8 D: 6

答案:

B

为什么呢?

平行六 面体

无隙并置

(二):晶胞中原子个数的计算

体心:1

面心:1/2

为什么?
顶点:1/8 棱边:1/4

请看:
8 5
4 1

棱边:1/4

1 3 73

4

2

面心:1/2

6 2 2

顶点:1/8

1
体心:1

1

(二): 晶胞中粒子个数计算规律

顶角 棱上 立方体 1/8 1/4

晶胞

面上 1/2

中心 1
顶角

棱上

面上

练习: 1: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?

各1/2个

各4个 绿色:8× ? = 4 或8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色:12× ?+1=4

课 堂 练 习 题
1.钛酸钡的热稳定性好, 介电常数高,在小型变 压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图 所示。则它的化学式 为(D )[上海市2001年奥赛初赛试题]
Ba
Ti O

A.BaTi8O12 C. BaTi2O4

B. BaTi4O6 D. BaTiO3

练习二: 石墨晶体的层状结构, 层内为平面正六边形结构 (如图),试回答下列问题: (1)图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为____个。 2 碳原子数目与碳碳化学键数 3 目之比为_______。 2:3

学与问(教材64页: )

学与问答案: 2
作业:

2

8

8

教材P64 3:列式计算下图晶胞中各有多少个原子

二氧化碳及其晶胞

思考
1.NaCl晶体中,每个Na+周 围最近距离的Cl-有 6 个? 每个Cl-周围最近距离的 Na+有 6 个? 2.在NaCl晶体中,每个Na+周 围最近距离的Na+有12个? 3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示,原因何在?能 否 把“NaCl”称为分子式? 4 4 4.每个晶胞中平均有 个Na+? 个Cl-?(位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献) 5.该晶胞中,若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m, 0· 39/a3 (g/cm3) 则晶体的密度?=

1 3

4

2

解法1:
每个晶胞中所含的Na+和Cl- 的个数均为4个,即含4个 “NaCl”。 每个晶胞的质量为: 58.5 23×4g 6.02×10 ∴ (a×10-8)3㎝3 每个晶胞的体积为: 故NaCl晶体的密度为:
58.5 ×4 6.02×1023

(a×10-8㎝)3 a?10-8cm 解法2:晶体中最小正方体中所含的Na+和Cl-的个数均为:
1 (个) 2 1 即每个小正方体中平均含 2 个“NaCl”,质量为: 58.5g 1 × 而此小正方体体积为(0.5a×10-8)3㎝3 6.02×1023 2 58.5g ×1 23 2 6.02×10 0.39 故NaCl晶体的密度为: -3

=

0.39 g. ㎝-3 a3



1 8

=

(0.5a×10-8)3㎝3

=

g. ㎝

a3

解法3:依ρ = m/v
每个晶胞中所含的Na+和Cl-的个数均为4个,即含4个“NaCl”。

每个晶胞的体积为: (a×10-8)3㎝3

即含4个“NaCl”所占的体积为:(a×10-8)3㎝3
那么1个“NaCl”所占的体积为:(a×10-8)3 /4 ㎝3 则:1molNaCl所占的体积为: 6.02×1023 · (a×10-8)3 /4 ㎝3

而1molNaCl的质量为:58.5g ∴ 故NaCl晶体的密度为:
=
= 58.5g
6.02×1023(a×10-8)3

/4 ㎝3

58.5 ×4g
6.02×1023(a×10-8)3

㎝3

0.39 g. ㎝-3 a3

CsCl的晶体结构示意图

---Cs+

---Cl返回原处

4 8 2 5 7

3

Cl
1

1

6

思考
1.在CsCl晶体中,每个Cs+周围最近距离的Cs+ 有几个?每个Cl-周围最近距离的Cl-有几个? 2.分析“CsCl” 化学式的由来。

6个

1 3

4

2

三、有关晶体的计算
在晶体结构中确定一个具有代表性 的最小重复单元为研究对象,运用点、 线、面的量进行解答。
(摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系)

小结:晶体的特性
1.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。

(3) 常见的晶体和非晶体: ①晶体: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。 ②非晶体:玻璃及玻璃态物质、 橡胶。

2.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。

二﹑晶胞 1、概念:描述晶体结构的基本单元

2、晶胞中原子个数的计算—— 均摊法
顶点: 1/8

棱边:1/4
立方晶胞 面心:1/2 体心: 1


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