晶体结构与性质知识总结(完善)
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晶体结构与性质知识点总结大一晶体结构与性质知识点总结晶体是由具有一定规则排列方式的原子、离子或分子组成的固体物质,拥有特定的结构和性质。
晶体结构与性质是材料科学与化学领域的重要基础知识,对于理解和研究材料的性质、制备工艺以及应用具有重要意义。
本文将对晶体结构与性质的相关知识点进行总结。
一、晶体结构1. 空间点阵:晶体的基本结构单位是晶胞,晶胞在空间的无限重复构成空间点阵。
六种常见的空间点阵包括:立方点阵、四方点阵、正交点阵、六方点阵、单斜点阵和三斜点阵。
2. 晶体的晶格参数:晶体的晶格参数是对晶格进行定量描述的基本参数,包括晶格常数、晶胞参数和晶胞角度。
晶格常数是指晶胞的尺寸,晶胞参数是指晶体中原子间距的大小,晶胞角度则描述了晶体中原子间的排列方式。
3. 晶体的晶系:根据晶体的对称性,可以将晶体分为七个晶系,分别为立方晶系、四方晶系、正交晶系、六方晶系、三斜晶系、单斜晶系和菱面晶系。
每个晶系都具有特定的组成、结构和性质。
4. 晶体结构类型:根据晶体结构的特征,可以将晶体分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
各类晶体的结构特点不同,从而决定了它们的性质和用途。
5. 点阵缺陷:晶体中可能存在的点阵缺陷包括空位、层错、插入固溶体和间隙固溶体等。
这些点阵缺陷对晶体的导电性、热导率和力学性能等起着重要的影响。
二、晶体性质1. 光学性质:晶体在光的照射下表现出特定的光学性质,包括吸收、折射、散射和双折射等。
不同晶体的光学性质可用于光学器件、光纤通信和激光技术等领域。
2. 电学性质:晶体的电学性质与晶体结构和成分密切相关。
离子晶体具有良好的导电性,而共价晶体和分子晶体通常是绝缘体或半导体。
晶体的电导率、电介质性能和电子输运性质等是电学性质的重要指标。
3. 磁学性质:晶体的磁学性质与晶体结构和电子自旋有关。
常见的磁性晶体包括铁磁体、反铁磁体和顺磁体等。
磁性晶体在磁记录、磁存储和磁共振成像等方面具有广泛应用。
晶体结构与性质晶体结构与性质知识点第34讲晶体结构与性质(一)(考纲要求)1、理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2、了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
3、理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
4、了解化学键和分子间作用力的区别。
5、了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含有氢键的物质。
6、了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
7、了解简单配合物的成键情况。
(课前预习区)一、认识晶体1、晶体的定义:微观粒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、晶体的特性:(1)有规则的几何外形(自范性:在适宜的条件下,晶体能够自发的呈现封闭的、规则的多面体外形。
)(2)有确定的熔点(3)各向异性:在不同的方向上表现不同的性质(4)具有特定的对称性3、晶体是由晶胞堆积得到的,故晶胞就能反映整个晶体的组成。
利用晶胞可以求化学式——均摊法。
均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。
若某个粒子为N 个晶胞所共有,则该粒子有1/N属于此晶胞。
以正方体晶胞为例,晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献为:顶点原子_______属于此晶胞棱上原子_______属于此晶胞面上原子_______属于此晶胞体内原子完全属于此晶胞若晶胞为六棱柱,则顶点原子有________属于此晶胞,棱上有________属于此晶胞。
练习、硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。
该化合物晶体结构中的重复结构单元如图所示。
十二个镁原子间形成正六棱柱,两个镁原子分别在棱柱上底、下底的中心;六个硼原子位于棱柱内。
则该化合物的化学式可表示为A 、Mg 14B 6 B 、MgB 2 ()● ○ Mg BC 、Mg 5B 12D 、Mg 3B 2二、晶体结构1、金属晶体(1)金属键:_____________________________________________________________成键微粒:________________________特征:影响金属键强弱因素及对金属性质的影响:(2)金属晶体:(3)金属晶体物理性质的解释2、离子晶体(1)离子键:____________________________________________________________成键微粒:_________________ 特征:____________________________影响离子键强弱因素:(2)离子晶体定义:(3)晶格能:①影响因素②与离子晶体性质的关系:晶格能越大,形成的离子晶体越,且熔点越,硬度越。
第三讲晶体结构与性质考点1 晶体晶体的结构与性质一、晶体1.晶体与非晶体(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3.晶胞(1)概念:描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置:所有晶胞都是平行排列、取向相同。
4.晶格能(1)定义:气态离子形成1摩离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:kJ·mol -1。
(2)影响因素①离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。
②离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大。
二、四种晶体类型的比较1.不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
2.同种晶体类型熔、沸点的比较(1)原子晶体原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→熔、沸点越高。
如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
(2)离子晶体①一般地说,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,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。
晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。
(3)分子晶体①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、沸点反常地高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②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,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③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,如CO>N2、CH3OH>CH3CH3。
④同分异构体支链越多,熔、沸点越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>(4)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,如熔、沸点:Na<Mg<Al。
第三章晶体构造与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、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。
② 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。
2、晶体的特征〔1〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
① 自范性:a.晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b.“自发〞过程的实现,需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
② 均一性:指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是一样的。
③ 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。
④ 对称性:晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上,常有相等的对称性。
这种一样的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复,这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的表达。
⑤ 最小内能:在一样的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟,其内能最小。
⑥ 稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦ 有确定的熔点:给晶体加热,当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧ 能使X射线产生衍射:当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体构造的周期大小相近,所以晶体是个理想的光栅,它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
〔2〕晶体SiO2与非晶体SiO2的区别① 晶体SiO2有规那么的几何外形,而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③ 晶体SiO2具有固定的熔沸点,而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④ 晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性构造,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体,它们按照一定的规则排列而形成的,在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关,下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构:1.晶体的基本单位:晶体的基本单位是晶胞,它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状(原子)、离子状(离子)或分子状(分子)。
2.晶格:晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构,它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述,如立方晶系的简单立方晶格用(100)、(010)和(001)来表示。
3.晶系:晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵:点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷:晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等;线缺陷包括晶体的位错和附加平面等;面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质:1.晶体的光学性质:晶体对光有吸收、透射和反射等作用,这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时,有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质:晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关,不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质:晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性,例如铜、银和金等;而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质:晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变,这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质:晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应,形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述,晶体的结构与性质密切相关。
晶体结构与性质【德智助学】1.晶体类型判断方法2.熔沸点高低比较规律3.各种常见晶体类型结构【知识梳理】考试要点一、晶体类型判断及熔沸点高低比较1.晶体类型判断方法(1)根据物理性质进行判断,如熔沸点、硬度以及导电性等。
(2)根据空间结构图、文字表达等。
(3)根据常见的物质类型判断。
2.熔、沸点高低比较规律(1)异类晶体一般规律:原子晶体> 离子晶体> 分子晶体,如SiO2 > NaCl > CO2(干冰)。
金属晶体熔、沸点变化大,根据实际情况分析。
(2)同类晶体①原子晶体半径和越小,即键长越短,共价键越强,晶体的熔、沸点越高,如熔点:金刚石> 金刚砂> 晶体硅。
②离子晶体离子半径越小;阴、阳离子电荷数越多,离子键越牢固,晶体的熔、沸点越高,如LiCl > NaCl > KCl > CsCl;MgO > NaCl。
③组成和结构相似的分子晶体相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔、沸点越高,如F2 < Cl2 < Br2 < I2。
极性越大,分子间作用力越强,物质的熔、沸点越高,如CO > N2。
具有氢键的分子晶体,熔、沸点相对较大,且分子间氢键作用强于分子内氢键。
④金属晶体价电子数越多,半径越小,金属键越强,熔、沸点越高,如Na < Mg < Al。
(3)一般合金的熔、沸点低于它的各成分金属的熔、沸点,如生铁< 纯铁。
二、各种晶体类型常见例子1.离子晶体(1)NaCl:一个Na+周围以离子键同时结合 6 个Cl-,与一个Na+距离最近的Na+有12 个,Cl- 有6个,在一个晶胞中含Na+、Cl-分别为 4 、4 个,若NaCl晶胞的边长为r cm,阿伏加德罗常数为N A,则晶体的密度为234/N A r3。
(2)CsCl:一个Cs+周围以离子键同时结合8 个Cl-,与一个Cs+距离最近的Cs+有 6 个,与一个Cs+距离最近的Cl-有8个,在一个晶胞中含Cs+、Cl-分别为1 、 1 个,若CsCl晶胞的边长为r cm,晶体的密度为d g/cm3,则阿伏加德罗常数为168.5/(dr)3 。
3—1、晶体的常识一、晶体和非晶体1、概述——自然界中绝大多数物质是固体,固体分为和两大类.*自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质.本质上,晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。
*晶体不因颗粒大小而改变,许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形,但在显微镜下仍可看到。
* 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当,熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。
*各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的二、晶胞1、定义——描述晶体结构的基本单元.2、特征-—(1)习惯采用的晶胞都是体,同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。
(2)整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置"而成。
<1〉所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙;〈2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系(1)处于内部的粒子,属于晶胞,有几个算几个均属于某一晶胞。
(2)处于面上的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞.(3)处于90度棱上的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞.(4)处于90度顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞;处于60度垂面顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞;处于120度垂面顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞。
4、例举三、分类晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。
3—2、分子晶体和原子晶体一、分子晶体1、定义——只含分子的晶体。
2、组成粒子——。
3、存在作用—-组成粒子间的作用为(),多原子分子内部原子间的作用为。
*分子晶体中定含有分子间作用力,定含有共价键。
*分子间作用力于化学键.4、物理性质(1)熔沸点与硬度-—融化和变形只需要克服,所以熔沸点、硬度,部分分子晶体还可以升华。
高中化学晶体知识点总结晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律排列而成的固体,具有规则的几何形状和明显的面、棱、角。
晶体是化学中的重要概念,其研究对于理解物质的性质和反应机理具有重要意义。
本文将从晶体的结构、性质和制备等方面进行总结。
一、晶体的结构晶体的结构是由原子、分子或离子的排列方式决定的。
晶体的结构可以分为离子晶体、共价晶体和分子晶体三种类型。
1.离子晶体离子晶体是由阳离子和阴离子按照一定的比例排列而成的晶体。
离子晶体的结构可以分为简单离子晶体和复合离子晶体两种类型。
简单离子晶体的结构比较简单,如氯化钠晶体。
氯化钠晶体的结构是由钠离子和氯离子按照一定的比例排列而成的,钠离子和氯离子交替排列,形成一个立方晶系的晶体。
复合离子晶体的结构比较复杂,如硫酸铜晶体。
硫酸铜晶体的结构是由铜离子和硫酸根离子按照一定的比例排列而成的,铜离子和硫酸根离子交替排列,形成一个六方晶系的晶体。
2.共价晶体共价晶体是由原子之间共用电子形成的晶体。
共价晶体的结构可以分为分子共价晶体和网络共价晶体两种类型。
分子共价晶体的结构比较简单,如冰晶体。
冰晶体的结构是由水分子按照一定的方式排列而成的,水分子之间通过氢键相互连接,形成一个六方晶系的晶体。
网络共价晶体的结构比较复杂,如金刚石晶体。
金刚石晶体的结构是由碳原子按照一定的方式排列而成的,每个碳原子与周围四个碳原子通过共价键相互连接,形成一个立方晶系的晶体。
3.分子晶体分子晶体是由分子按照一定的方式排列而成的晶体。
分子晶体的结构比较简单,如葡萄糖晶体。
葡萄糖晶体的结构是由葡萄糖分子按照一定的方式排列而成的,葡萄糖分子之间通过氢键相互连接,形成一个六方晶系的晶体。
二、晶体的性质晶体具有一些特殊的性质,如光学性质、电学性质和热学性质等。
1.光学性质晶体具有双折射现象,即光线在晶体中传播时会分成两束光线,这两束光线的振动方向垂直于彼此。
双折射现象是由于晶体的结构不对称所引起的。
2.电学性质晶体具有电学性质,即晶体可以产生电场和电荷。
化学晶体知识点归纳总结晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的固体。
在化学领域,晶体是一种具有规则的周期性结构的固体材料。
晶体的性质和结构对物质的性质有着重要的影响。
在化学研究中,对晶体的研究也是十分重要的。
以下将对化学晶体的知识点进行归纳总结。
一、晶体的结构与性质1. 晶体结构的组成晶体结构由晶体的构造单位和它们之间的排列规则所决定。
晶体的构造单位可以是原子、分子或离子。
晶体的结构是以晶体的构造单位为基本单位,按照一定的排列规则进行组装。
2. 晶体结构的周期性晶体结构具有周期性,晶体的结构可以在空间中无限重复。
这种周期性的结构使得晶体在某些方向上具有各种各样的对称性。
3. 晶体的晶体学记号晶体学记号是用来描述晶体结构的一种符号表示方法。
晶体学记号包括点阵类型、晶格常数、晶体学常数、空间群等内容。
4. 晶体的性质晶体的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质包括晶体的硬度、熔点、热导率等,化学性质包括晶体在化学反应中的行为。
二、晶体的种类与分类1. 晶体的分类根据晶体的构造单位可以将晶体分为原子晶体、分子晶体和离子晶体。
根据晶体的结构又可以将晶体分为金属晶体、共价晶体和离子晶体。
2. 晶体的种类根据晶体的周期性结构,晶体可以分为立方晶系、正交晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系、六角晶系等不同种类。
三、晶体的生长与形貌1. 晶体的生长方式晶体的生长是晶体从熔体或溶液中凝聚成固体的过程。
晶体的生长方式包括晶核形成、晶体的基本生长和晶体的表面形貌。
2. 晶体的形貌晶体的形貌是指晶体在视觉上的外形。
晶体的形貌受到晶体生长方式、晶体生长条件等因素的影响。
晶体的形貌是晶体学研究的一个重要内容。
四、晶体的应用与研究1. 晶体在材料科学中的应用晶体在材料科学中有着广泛的应用。
例如金属晶体在材料加工中有着重要的作用,半导体晶体被广泛应用于电子器件中,光学晶体在光学器件中有着广泛的应用等。
2. 晶体在化学研究中的作用由于晶体在化学反应中具有很高的有序性,所以晶体常常被用来研究物质在不同条件下的结构和性质变化。
NMρcm C . 32ρA B C D钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体,起结构如下图所示,有关说法正确的是 该晶体属于离子晶体晶体的化学式为Ba 2O 2 该晶体晶胞结构与CsCl 相似距离相等且最近的Ba 2+共有12个某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如右图所示。
则这种合金的化学式为 B .LaNi、石墨是层状晶体,每一层内,碳原子排列成正六边形,许多个正六边形排列成平面网状结构。
如果每两个相邻碳原子间可以形成一个碳碳单键,则石墨晶体中每一层碳原子数与碳碳单键数的比是()最小重复单元及其八分之一结构单元如图所示,具有该晶体结构的化合物可能是(qqqeee个晶胞所共用,则该微粒2.B3.C 5.B 1.AD.关于晶体的下列说法正确的是().只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体.离子晶体中一定含金属阳离子.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构.分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低二、选择题(本题包括10小题,每小题3分,共30分。
每小题有一个或两个选项符合题意。
若正确答案只包括一个选项,多选时,该题为0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的给分,选两个且都正确的给3分,但只要选错一个,该小题就为0分。
)阿伏加德罗常数为N A则晶体中两个距离最近的分,共15分)元素的气态氢化物分子式为RH4,其中R的质量分数为88.9%,核内质子数和中子数相等,的氧化物为两性氧化物。
、晶胞是晶体中最小重复单位,并在空间不断伸展构成晶体。
NaCl子看成不等径的圆球,并彼此相切,离子键的键长是相邻阴阳离子的半径之和(1)=。
晶体结构与性质一、晶体的常识1.晶体与非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形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体无(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序晶体呈现自范性的条件:晶体生长的速率适当得到晶体的途径:熔融态物质凝固;凝华;溶质从溶液中析出特性:①自范性;②各向异性(强度、导热性、光学性质等)③固定的熔点;④能使X-射线产生衍射(区分晶体和非晶体最可靠的科学方法)2.晶胞--描述晶体结构的基本单元,即晶体中无限重复的部分一个晶胞平均占有的原子数=×晶胞顶角上的原子数+×晶胞棱上的原子+×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数思考:下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图,它们分别平均含几个原子?eg:1.晶体具有各向异性。
如蓝晶(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1:1000。
晶体的各向异性主要表现在()①硬度②导热性③导电性④光学性质A.①③B.②④C.①②③D.①②③④2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是()A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体一定是无色透明的固体C.非晶体无自范性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体3.下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图,其中有多少个原子?二、分子晶体与原子晶体1.分子晶体--分子间以分子间作用力(范德华力、氢键)相结合的晶体注意:a.构成分子晶体的粒子是分子b.分子晶体中,分子内的原子间以共价键结合,相邻分子间以分子间作用力结合①物理性质a.较低的熔、沸点b.较小的硬度c.一般都是绝缘体,熔融状态也不导电d.“相似相溶原理”:非极性分子一般能溶于非极性溶剂,极性分子一般能溶于极性溶剂②典型的分子晶体a.非金属氢化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX等b.酸:H2SO4、HNO3、H3PO4等c.部分非金属单质::X2、O2、H2、S8、P4、C60d.部分非金属氧化物:CO2、SO2、NO2、N2O4、P4O6、P4O10等f.大多数有机物:乙醇,冰醋酸,蔗糖等③结构特征a.只有范德华力--分子密堆积(每个分子周围有12个紧邻的分子)CO2晶体结构图b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例,可说明氢键具有方向性④笼状化合物--天然气水合物2.原子晶体--相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体注意:a.构成原子晶体的粒子是原子 b.原子间以较强的共价键相结合①物理性质a.熔点和沸点高b.硬度大c.一般不导电d.且难溶于一些常见的溶剂②常见的原子晶体a.某些非金属单质:金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、晶体锗(Ge)等b.某些非金属化合物:碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体c.某些氧化物:二氧化硅( SiO2)晶体、Al2O3金刚石的晶体结构示意图二氧化硅的晶体结构示意图思考:1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体”,这种说法对吗?eg:1.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与键能无关的变化规律是()A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.N2可用做保护气2.氮化硼是一种新合成的无机材料,它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。
知识清单16 晶体结构与性质知识点01 晶体和晶体类型一、晶体1.晶体与非晶体的比较比较晶体非晶体结构特征结构微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈_周期性有序__排列结构微粒(原子、离子或分子)_无序__排列自范性_有___无__熔点_固定___不固定__性质特征异同表现_各向异性___无各向异性__实例水、NaCl、Fe玻璃、石蜡间接方法:测定其是否有固定的_熔点__两者区别方法科学方法:对固体进行_X-射线衍射__实验2.获得晶体的三种途径。
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接_凝固(凝华)__。
③溶质从溶液中析出。
3.非晶体、等离子体和液晶的比较聚集状态组成与结构特征主要性能非晶体内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序,短程有序)的分布状态的固体某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强,非晶态硅对光的吸收系数大等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成,整体上呈电中性,带电离子能自由移动具有良好的导电性和流动性液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态既具有液体的流动性、黏度、形变性,又具有晶体的导热性、光学性质等二、离子晶体1.离子晶体构成微粒_阴、阳离子__粒子间的相互作用力_离子键__方向性和饱和性没有方向性,没有饱和性离子键强弱阴、阳离子半径越小,所带电荷数越多,离子键越强。
硬度较大熔、沸点较高溶解性大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性晶体不导电,水溶液或熔融态导电物质类别及举例金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2.离子晶体的性质性质原因熔沸点离子晶体中有较强的离子键,熔化或升华时需消耗较多的能量。
所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性。
通常情况下,同种类型的离子晶体,离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高硬度硬而脆。
离子晶体表现出较高的硬度。
当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎导电性不导电,但熔融或溶于水后能导电。
一、选择题1.C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯,如图所示,在C60分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连,60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形,碳均为+4价。
则下列有关说法中不正确的是A.C60的熔点比石墨的熔点低B.C60分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不同C.C60分子中含有80个σ键、30个π键D.影响足球烯的熔沸点的是分子间作用力答案:C解析:A.C60为分子晶体,熔点低,石墨是介于分子晶体和原子晶体之间的过渡型晶体,熔点高,则C60的熔点比石墨的熔点低,故A正确;B. C60分子中含有单键碳原子和双键碳原子,碳原子的杂化方式为sp2杂化和sp3杂化,甲烷分子中只含有单键碳原子,碳原子的杂化方式为sp3杂化,两者杂化方式不同,故B正确;C.由C60的结构可知,分子中含有60个σ键、30个π键,故C错误;D.C60为分子晶体,影响足球烯的熔沸点的是分子间作用力,故D正确;故选C。
2.下列说法正确的是A.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同B.离子晶体中一定存在共价键C.分子晶体中共价键键能越大,该分子晶体的熔沸点越高D.石墨晶体中有共价键、范德华力、金属键等几种电性作用答案:D解析:A.Na2O只含离子键,Na2O2既有离子键又有非极性键,所以化学键类型不相同,故A错误;B.离子晶体中不一定存在共价键,如NaCl为离子晶体,不存在共价键,故B错误;C.分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,故C错误;D.石墨层状结构中的碳与碳之间是以共价键相连,片层结构之间的作用力是范德华力,石墨可以导电,有自由移动的电子,所以也存在金属键,故D正确;综上所述答案为D。
3.下列说法中正确的是A .Cl 2、Br 2、I 2的沸点逐渐升高,是因为共价键键能越来越大B .N 2、CCl 4、P 4三种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构C .HF 的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键D .石英晶体和干冰晶体熔沸点不同,是因为所含化学键类型不同答案:B解析:A .Cl 2、Br 2、I 2均为分子晶体,分子间只存在分子间作用力,其相对分子质量逐渐增加,故其分子间作用力逐渐增加,其熔点逐渐增加,与共价键键能无关,故A 错误; B .N 2中N 原子中的最外层电子为5,形成3个共用电子对,所以每个原子的最外层都具有8电子稳定结构, CCl 4中每个原子的最外层都具有8电子稳定结构, P 4分子中,每个P 原子的最外层电子数为5,形成3个共价键,都具有8电子稳定结构,故B 正确; C .氢键是一种较强的分子间作用力,主要影响物质的熔沸点、密度、溶解度等物理性质,而分子的稳定性由共价键的强弱决定,HF 的稳定性很强,是由于H-F 键键能较大的原因,与氢键无关,故C 错误;D .石英(SiO 2)晶体为原子晶体,晶体内只含有共价键,干冰(CO 2)为分子晶体,晶体内只含有共价键,原子晶体融化或蒸发时,晶体内共价键会发生断裂,而分子晶体融化或蒸发时,仅需要克服其分子间作用力,故熔沸点一般原子晶体高于分子晶体,故D 错误; 答案选B 。
3-1、晶体的常识一、晶体和非晶体1、概述——自然界中绝大多数物质是固体,固体分为和两大类。
* 自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
本质上,晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。
* 晶体不因颗粒大小而改变,许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形,但在显微镜下仍可看到。
* 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当,熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。
* 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的二、晶胞1、定义——描述晶体结构的基本单元。
2、特征——(1)习惯采用的晶胞都是体,同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。
(2)整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
<1> 所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙;<2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系(1)处于内部的粒子,属于晶胞,有几个算几个均属于某一晶胞。
(2)处于面上的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞。
(3)处于90度棱上的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞。
(4)处于90度顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞;处于60度垂面顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞;处于120度垂面顶点的粒子,同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞。
4、例举三、分类晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。
3-2、分子晶体和原子晶体一、分子晶体1、定义——只含分子的晶体。
2、组成粒子——。
3、存在作用——组成粒子间的作用为(),多原子分子内部原子间的作用为。
* 分子晶体中定含有分子间作用力,定含有共价键。
* 分子间作用力于化学键。
4、物理性质(1)熔沸点与硬度——融化和变形只需要克服,所以熔沸点、硬度,部分分子晶体还可以升华。
熔融一定破坏分子间的和可能存在的键,绝不会破坏分子内部的。
同为分子晶体的不同物质,一般来说尤其对于结构组成相似的分子,相对分子质量越大,熔沸点越;相对分子质量相差不大的分子,极性越大熔沸点越;含氢键的熔沸点会特殊的些。
例如:(2)溶解性——遵循同性互溶原理(或说相似相溶原理):即极性分子易溶于性溶剂(多为),如卤化氢(HX)、低级醇和低级羧酸易溶于极性溶剂水;非极性分子易溶于非极性(有机)溶剂,如硫、磷和卤素单质(X2)不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。
同含氢键的溶解性会更,如乙醇、氨气与水。
5、类别范畴(1)除C、Si、B外的非金属单质,如卤素、氧气和臭氧、硫(S8)、白磷(P4)、足球烯(C60)、稀有气体等。
(2)除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN等外的非金属互化物,包括非金属氢化物和氧化物,如氨(NH3)、冰(H2O)、干冰(CO2)、三氧化硫(SO3)等。
(3)所有的酸分子(纯酸而非溶液)。
(4)大多有机物。
(5)除汞外常温下为液态和气态的物质。
(6)能升华的物质。
如干冰、碘、等。
6、结构例析如果分子间作用力只有范德华力,其分子占晶胞六面体的个顶角和个面心,若以一个分子为中心,其周围通常有个紧邻分子,这一特征称为分子密堆积,如O2、C60、CO2、I2等。
(1)干冰固态的,色透明晶体,外形像冰,分子间作用力只有,熔点较,常压能升华,常作制冷剂或人工降雨。
二氧化碳分子占据立方体晶胞的个面心和个顶角,与每个二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有个,若正方体棱长为a,则这两个相邻的CO2的距离为。
(2)冰固态的,色透明晶体,水分子间作用力除外,还有,氢键虽远小于共价键,但明显大于范德华力,所以冰的硬度较,熔点相对较。
每个水分子与周围距离最近且相等的水分子有个,这几个水分子形成一个的空间构型,晶体中水分子与氢键的个数之比为。
这一排列使冰中水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以冰的密度于液体水(4C的水密度最大,通常认为是1)。
(3)天然气水合物——可燃冰·海底储存的潜在能源,甲烷分子处于水分子形成笼子里,形式多样。
二、原子晶体1、定义——相邻间以键结合而成空间网状的晶体。
整块晶体是一个三维的共价键网状结构的“大分子”,又称共价晶体。
2、组成粒子——。
3、存在作用——。
4、物理性质(1)熔沸点与硬度——熔点、硬度,是原子晶体的特征。
具体综合考虑构型和键能。
同为原子晶体的物质,空间构型相似时,共价键键长越短,键能就越,熔沸点就越。
(2)溶解性——溶于极性溶剂,溶于非极性(有机)溶剂。
5、类别范畴(1)Si、B、Ge和C(金刚石)等非金属单质。
(2)SiO2、SiC、Si3N4、BN等。
6、结构例析(1)金刚石色晶体,天然硬度最,于导电和导热,溶于水和有机溶解。
能燃烧生成。
属于晶体,这种晶体的特点是;金刚石中与某个C原子紧邻即距离最近且相等C原子有(杂化),它们形成原子的构型,键角;由共价键构成最小环上有个C原子(平均每个最小环上有1/2个碳原子和1个碳碳单键),晶体中C原子个数与C-C键数之比为。
金刚石晶胞可以看为8个小立方体形成的大立方体,碳原子占大立方体的个顶角、个面心(或说占大立方体的个一个中心、个棱心)以及其中间隔的个小立方体的中心(或说碳原子占每个小立方体间隔的个顶角和中心),平均每个晶胞含有个碳原子。
晶体硅(单晶硅)、碳化硅(金刚砂)结构和性质均与之相似。
(2)二氧化硅色晶体,硬度、熔点,于导电和导热,溶于水和有机溶剂。
只与酸和强碱反应。
用于制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维等。
相当于在晶体硅的每个硅硅键之间个插入了一个氧原子,每个Si与个O原子形成个共价键,这几个氧原子形成的空间构型为,每个O与个Si原子形成共价键。
在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为,平均每mol SiO2晶体中含有Si-O键最接近______mol。
* 石墨——色非金属单质,溶于水,质地软,熔点,可做铅笔芯和固体润滑剂,电和热的体,能做高温下的电极。
属于晶体,是状结构:层内碳原子间以相结合,C原子呈杂化,即每一个碳原子与紧邻的个碳原子形成个共价键(碳原子数与碳碳单键数之比为),这几个碳原子形成的空间构型为;层间存在的作用力为。
石墨中最小的碳环为元环,每个C原子被个六边形共用,平均每个环占有个碳原子,即碳原子数与碳环数之比为。
3-3、金属晶体一、金属键1、定义——2、特征——描述金属键最简单的理论是“电子气理论”3、强弱——F=K·Q1Q2/r2金属晶体导电性、导热性、延展性等共性以及熔沸点和硬度差异性解释。
二、金属晶体的原子堆积模型1、二维空间放置(1)非密置层——纵横成行,配位数为;(2)密置层——成行交错,配位数为。
2、三维堆积I、非密置层在三维空间的两种堆积方式:(1)简单立方堆积——三维成行堆积,晶胞为个原子形成的立方体,平均每个晶胞含有个原子。
配位数为,它们形成一个空间构型,空间利用率太低,为52%,只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。
(2)体心立方堆积——晶胞为个原子形成的立方体(八顶角一中心),平均每个晶胞含有个原子。
配位数为,它们形成一个空间构型,空间利用率稍高,为68%,许多金属如IA族金属Na、K、Fe等采取这种堆积方式。
II、密置层在三维空间按体心立方堆积的两种堆积方式(3)六方最密堆积——按ABABABAB······的方式堆积,Mg、Zn、Ti等;(4)面心立方堆积——按ABCABCABC······的方式堆积,Cu、Ag、Au等。
~~均为金属晶体的最密堆积,配位数均为,空间利用率均为74%。
3-4、离子晶体一、离子晶体1、定义——由和通过键结合而成的晶体。
2、构成粒子——。
3、存在作用——构成粒子间一定存在,构成粒子内可能存在。
4、物理性质(1)熔沸点较,硬而脆;综合考虑离子晶格和键能,融化一定破坏键,不会破坏其中可能的存在的键。
F=K·Q1Q2/r2,即空间构型相似的离子晶体,离子电荷越、成键离子半径和越,熔沸点越高。
(2)大多溶于水,一定破坏键,可能破坏可能存在的部分或全部的键。
(3)固体导电,液态导电,水溶液导电。
一定为离子化合物,一定为电解质。
5、类别范畴——离子化合物(1)IA、IIA族等的活泼金属和VIA、VIIA族等的活泼非金属形成的化合物;(2)强碱和大多数盐;(3)熔融能导电的化合物。
6、结构例析离子晶体中的配位数(缩写为C.N.)是指一个离子周围最邻近的异性离子的数目。
NaCl和CsCl的阴阳离子之比均为1:1,同属AB型离子晶体,但配位数不同。
晶体中正负离子的半径比是决定离子晶体的重要因素,简称几何因素;正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素,简称电荷因素;离子的纯粹程度是决定离子晶体结构的又一因素,简称键性因素。
(1)氯化钠阴、阳离子的配位数为,即每个Na+紧邻个Cl—,这些Cl—构成的几何图形是;每个Na+与个Na+等距离相邻。
晶胞为八个小立方体并集形成的一个大的立方体,若钠离子占其个顶角和个面心的话,氯离子则占其个中心和个棱心,分别平均每个氯化钠晶胞含有个Na+和个Cl—。
若晶胞棱长为a,则相邻同性离子的核间距离为,相邻异性离子的核间距离为。
(2)氯化钾每个Cl—(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl—)共有个,这几个Cs+(或Cl—)在空间构成的几何构型为;在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有个,这几个Cs+(或Cl—)在空间构成的几何构型为;氯化铯晶胞为一个体心立方体即若铯离子占其个中心的话,氯离子则占其个顶角,平均一个氯化铯晶胞含有个Cs+和个Cl—。
若晶胞棱长为a,则相邻同性离子的核间距离为,相邻异性离子的核间距离为。
(3)氟化钙钙离子的配位数为,形成的空间构型为,氟离子的配位数为,形成的空间构型为,即钙离子与氟离子的个数比为;其晶胞立方体中:钙离子占其个顶角和个面心,氟离子占其八分小立方体的个中心(或说正套小立方体的个顶角);平均一个氟化钙晶胞含有个钙离子和个氟离子。
若晶胞棱长为a,则钙离子与钙离子的最近距离为,氟离子与氟离子的最近距离为,钙离子与氟离子的最近距离为。
二、晶格能1、定义——态离子形成摩尔离子晶体所的能量。
2、意义——是最能反映离子晶体稳定性的数据。
* 物质熔沸点高低的比较(1)一般说来,原子晶体> 离子晶体> 金属晶体> 分子晶体(2)如果同为原子晶体——比较共价键强弱:共价键成键原子半径之和越小,键长越,键能越,熔沸点就越。