3.1晶体的常识
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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。
第三章——第一节——晶体的常识
【要点梳理】
要点一、晶体与非晶体
1、概念:
(1)晶体:质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质(2)非晶体:非晶态物质内部结构没有周期性特点,而是杂乱无章地排列
2、分类:
3、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没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序
说明:
①自范性:晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
所谓自范性即“自发”进行,但这里要注意,“自发”过程的实现仍需一定的条件。
如水能自发地从高处流向低处,但若不打开拦截水流的闸门,水库里的水不能下泻
②晶体自范性的条件之一:生长速率适当(熔融态物质冷却凝固,有时得到晶体,但凝固速率过快时,常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。
如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的);
③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
④有规则集合外形或美观、对称外形的固体,不一定时晶体,如玻璃。
具有固定组成的物质也不到一定是晶体,某些无定形体也有固定的组成,如无定形SiO2
4、晶体形成的途径:
(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
5、晶体的特点:
(1)有规则的几何外形
(2)有固定的熔沸点
(3)各向异性(强度、导热性、光学性质等)
说明:因研究角度不同而产生差异,即为各向异性
例如:蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同
石墨在与层垂直的方向上的导电率是层平行的方向上的导电率1/104
(4)外形和内部质点排列的有序性(自发的形成多面体外形;有特定的对称性)
6、区分晶体和非晶体最可靠的科学方法
对固体进行X-射线衍射实验,使X-射线产生衍射的为晶体
7、晶体与非晶体比较
说明:晶体与非晶体的区分:
晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
周期性是晶体结构最基本的特征。
许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的,但我们可以借助于显微镜观察,这也证明固体粉末仍是晶体,只不过晶粒太小了
晶体的熔点较固定,而非晶体则没有固定的熔点。
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,X射线透过晶体时发生衍射现象
特别注意:一种物质是否晶体,是由其内部结构决定的,而非由外观判断
要点二、晶胞
1、定义:描述晶体结构的基本单元
说明:划分晶胞要遵循2个原则:一是尽可能反映晶体内部结构的对称性,二是尽可能小
2、结构:习惯采用的晶胞一般都是平行六面体,整块晶体可看作时数量巨大的晶胞“无隙并置”而成
(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的,取向相同
(3)所有晶胞的形状及其内部原子种类、个数及几何排列是完全相同的
3、常见晶胞类型:
类型简单立方体心立方面心立方图示
结构特点仅在平行六面体的8个顶角上有粒
子
除8个顶角上有粒子外,平行六面体
的体心上还有一个粒子
除8个顶角上有粒子外,平行六面体
的6个面的面心上均有1个粒子
说明:晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的,晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的,晶胞面上的原子是2个晶胞共用的要点三、晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定
1、晶体化学式的含义
一般的,晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比
2、均摊法确定晶胞中粒子的个数
如晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用,则该粒子有1/n属于这个晶胞
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
位于顶点:有1/8属于该晶胞
位于棱边:有1/4属于该晶胞
位于面心:有1/2属于该晶胞
位于中心:有1属于该晶胞
(2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献
位于顶角:有1/6属于该晶胞
位于上、下底面棱上:有1/4属于该晶胞
位于侧面棱上:有1/3属于该晶胞
位于面上:有1/2属于该晶胞
位于内部:完全属于该晶胞
(3)晶胞中粒子数目的计算要先根据具体情况分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置及为几个晶胞所共用,然后运用均摊法计算。
石墨晶胞中每一层碳原子排成六边形,其顶点碳原子被三个六边形共有,每个六边形占有该原子的1/3,则每个六元环占有的碳原子数为6×1/3=2
钠的晶胞中含有原子数目为:8×1/8+1=2
锌的晶胞中含有原子数目为:8×1/8+1=2
碘的晶胞中含有原子数目为:8
金刚石的晶胞中含有原子数目为:8×1/8+6×1/2+4=8。