物质结构与性质 晶胞

晶体结构与性质一、晶体的常识 1.晶体与非晶体得到晶体的途径：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=18×晶胞顶角上的原子数+14×晶胞棱上的原子+12×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(I 2)、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（Al 2O 3·SiO 2）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.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.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SiO 2一定是晶体 3.下图是CO 2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：H 2O 、H 2S 、NH 3、CH 4、HX 等b.酸：H 2SO 4 、HNO 3、H 3PO 4等c.部分非金属单质:：X 2、O 2、H 2、S 8、P 4、C 60d.部分非金属氧化物：CO 2、SO 2、NO 2、N 2O 4、P 4O 6、P 4O 10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（）、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、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高可用做保护气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。

物质结构与性质高考热点归纳配位数的确定一、各种典型配合物中配位数的判断1．配位数可以等同于中心离子(或原子)与配位原子形成的配位键键数，也可以等同于配位体的数目。

如[Ag(NH3)2]NO3、[Ag(CN)2]－、[Cu(NH3)4]SO4、[Cu(H2O)4]2＋、[Zn(NH3)4]2＋、[Zn(CN)4]2－、K3[Fe(SCN)6]、[Fe(CN)6]3－、[FeF6]3－等配合物或配离子中的中心离子与配位体的数目以及配位原子形成的配位键键数均相等，其中Ag＋离子的配位数为2，Cu2＋离子与Zn2＋离子的配位数均为4，Fe3＋离子的配位数为6。

一般规律：一般配合物的配位数可以按中心离子电荷数的二倍来计算。

又如Ni(CO)4、Fe(CO)5、Cr(CO)6等羰基化合物中Ni、Fe、Cr原子的配位数分别为4、5、6。

[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2、[CrCl(H2O)5]Cl2中Co2＋离子与Cr3＋离子的配位数均为6。

说明：羰基化合物中的中心原子呈电中性，此类配合物的配位数由化学式直接判断。

Co2＋离子与Cr3＋离子的电荷数分别为2、3，但配位数都是6。

所以，配合物的配位数不一定按中心离子(或原子)的电荷数判断。

2．当中心离子(或原子)与多基配体配合时，配位数可以等同于配位原子的数目，但不是配位体的数目。

如[Cu(EN)2]中的EN是乙二胺(NH2CH2CH2NH2)的简写，属于双基配体，每个乙二胺分子有2个N原子与Cu2＋离子配位，故Cu2＋离子的配位数是4而不是2。

3．当中心离子(或原子)同时以共价键与配位键结合时，配位数不等于配位键的键数。

如[BF4]－、[B(OH)4]－、[AlCl4]－、[Al(OH)4]－等配离子中，B、Al原子均缺电子，它们形成的化学键，既有共价键，又有配位键，配位数与配位键的键数不相等，配位数均为4。

又如Al2Cl6(如下左图所示)中Al原子的配位数为4。

物质结构与性质之晶胞计算21．(2019·高考全国卷Ⅰ，35)在普通铝中加入少量Cu 和Mg 后，形成一种称为拉维斯相的MgCu 2微小晶粒，其分散在Al 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。

回答下列问题：(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。

(3)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物 Li 2O MgO P 4O 6 SO 2 熔点/℃1 5702 80023.8－75.5________________________________________________________________________。

(4)图(a)是MgCu 2的拉维斯结构，Mg 以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu 。

图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。

可见，Cu 原子之间最短距离x ＝__________ pm ，Mg 原子之间 最短距离y ＝________ pm 。

❻设阿伏加德罗常数的值为N A ，则MgCu 2的密度是❼________ g·cm －3(列出计算表达式)。

2．(2019·高考全国卷Ⅱ，35)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe SmAsFO 组成的化合物。

回答下列问题：(2)Fe 成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm 的价层电子排布式为4f 66s 2，Sm 3＋价层电子排布式为________。

(3)比较离子半径：F －________O 2－(填“大于”“等于”或“小于”)。

(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。

晶胞中Sm 和As 原子的投影位置如图2所示。

图中F －和O 2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x 和1－x 代表，则该化合物的化学式表示为__________________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x 值，完成它们关系表达式：ρ＝________ g·cm－3。

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。

晶胞知识点总结归纳晶胞是晶体学中的重要概念，是描述晶体结构的基本单位。

晶体是由大量原子、离子或分子排列有序而成的固体，其结构是有规律的，这种规律就是晶体结构。

晶体结构的研穨对于解析材料的性能、设计新材料以及理解物质的行为都有重要意义。

而晶胞则是描述这种结构的基本单位，是晶格中最小的重复单元。

1. 晶体结构晶体结构是指晶体中原子、分子或离子的排列规律。

晶体结构包括原子或离子的位置、互相之间的距离和等方面。

晶体结构是有序的，这种有序是以一定的方式排列的有规律的重复单元。

晶体结构的研究对于理解物质的性质、设计新材料以及解决实际问题都有重要的意义。

晶体结构的研究方法有X射线衍射、电子衍射、中子衍射、红外光谱、核磁共振等。

2. 晶格和晶胞晶体中的原子、分子或离子是有序排列的，其排列规律可以用晶格来描述。

晶格是一种无限重复的网状结构，可以用向量表示。

而晶胞是晶格中最小的重复单元，它包括一个或多个原子、分子或离子。

晶胞的类型包括单胞、简单多胞和复合多胞。

单胞是构成整个晶体的最小单元，它可以通过平移重复来构成整个晶体。

简单多胞是由多个单胞组成的，而复合多胞则是由一个或多个不同的单胞组成的。

3. 晶胞的分类根据晶体中原子、分子或离子的排列方式，晶胞可以分为立方晶胞、四方晶胞、六方晶胞、单斜晶胞、正交晶胞和三斜晶胞。

这些不同类型的晶胞对应着不同类型的晶体结构，它们具有不同的对称性和晶体学的特征。

4. 晶体的对称性晶体的对称性是指晶体在空间中某些等效方向上具有相同的性质和相同的排列规律。

晶体的对称性包括点群对称性和空间群对称性。

点群是指晶体中原子、分子或离子的排列在某一中心点周围的对称性，空间群是指晶体中具有某种特定的排列对称性的所有平移和旋转对称性。

晶体的对称性对于预测晶体的物理性质有重要的意义，也可以用来确定晶格和晶胞的类型。

5. 晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中原子、分子或离子的排列不完整造成的不规则和不均匀的地方。

课时35 晶体结构与性质(本课时对应同学用书第158~161页) 【课时导航】复习目标1. 了解NaCl型和CsCl 型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。

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. 能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。

4. 知道金属晶体的基本积累方式，了解常见金属晶体的晶胞结构特征。

5. 知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。

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、微粒间作用力的区分。

学问网络问题思考问题1准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，通过什么方法可以区分晶体、准晶体和非晶体?问题2NaCl、CsCl、金属晶体、金刚石、干冰晶体的配位数是多少?【自主学习】考点1常见晶体与晶体类型的推断【基础梳理】1. 晶胞：是描述晶体结构的基本单元，晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的重复单位。

晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。

2. 常见晶体晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属离子和自由电子粒子间的作用力金属键(简单的静电作用)硬度较小大有的较小，有的较大较大熔、沸点较低高有的较低，有的较高较高常见晶体及结构举例CO2 SiO2 Na NaCl结构【举题说法】例题1(2011·海南高考)(1) 一种铜金合金晶体具有面心立方最密积累结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为；该晶体中原子之间的作用力是。

(2) 上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四周体空隙中。

若将Cu原子与Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(见右图)的结构相像，该晶体储氢后的化学式应为。

【答案】(1) 3∶1金属键(2) H8AuCu3【解析】(1) 由于是面心立方最密积累，晶胞内N(Cu)=6×12=3，N(Au)=8×18=1。

第4讲晶体结构与性质复习目标1．了解晶体的类型，，，解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

，能运用配位键知识解释配合物的某些典型性质。

考点一晶体与晶胞1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征组成微粒01周期性有序排列组成微粒02相对无序排列性质特征自范性03有04无熔点05固定06不固定异同表现07各向异性08各向同性区别二者的科学方法对固体进行09X射线衍射实验实例冰、NaCl、Fe 玻璃、石蜡(1) 01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) 02溶质从溶液中析出。

3．晶胞(1)01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02任何间隙。

②并置：所有晶胞03平行排列、04取向相同。

③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。

请指出下列各说法的错因(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。

错因：非晶体也可能具有规则的外形，如玻璃。

(2)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。

错因：冰中除存在范德华力还存在氢键。

(3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是看固体是否具有固定的熔点。

错因：对固体进行X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的方法。

(4)固体SiO2一定是晶体。

错因：无定形的SiO2并不是晶体。

(5)缺角的NaCl晶体久置会慢慢变为完美的立方体块。

错因：晶体在固态时不具有自范性。

(6)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。

错因：立方晶胞中，顶点上的原子被8个晶胞共用。

1．晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。

2．习惯上晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

3．晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法(1)晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是1n。

(2)方法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占13。

第三章晶体结构与性质第一节晶体常识▍课标要求▍1．初步了解晶体知识，知道晶体与非晶体的本质差异。

2．学会识别晶体与非晶体的结构示意图。

3．掌握晶胞的概念以及晶胞中粒子个数的计算方法。

要点一晶体与非晶体1．晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体微粒在三维空间里呈排列非晶体微粒排列相对23．晶体的特点4．区分晶体与非晶体(1)测熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。

(2)最可靠的科学方法是：对固体进行实验。

思考1：(1)晶体为什么有自范性？(2)晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？要点二晶胞1．概念描述晶体结构的叫做晶胞。

2．晶体和晶胞的关系一般来说，晶胞都是体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。

(1)“无隙”是指相邻晶胞之间。

(2)“并置”是指所有晶胞都是排列的，取向。

(3)所有晶胞的、内部的原子及几何排列是完全相同的。

3．晶胞中粒子个数的计算(以铜晶胞为例)晶胞的顶角是个晶胞共用的，棱上的原子是4个晶胞共用的，面上的原子是个晶胞共用的(如图所示)。

铜晶胞金属铜的一个晶胞所含的原子数有个。

思考2：铜晶胞含有4个铜原子，为什么不是14个？考点一晶体与非晶体的区别1．晶体和非晶体在结构上的差异，导致它们在性质上有所不同。

2．根据固体是否具有自范性、物理性质是否体现各向异性、有无固定熔沸点、外形和内部质点排列是否高度有序，可以判断是晶体还是非晶体。

【例题1】下列叙述正确的是()A．具有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形C．具有各向异性的固体一定是晶体D．一种物质不是晶体就是非晶体【变式1】不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是()A．石墨和金刚石是同素异形体B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔点为3 625 ℃D．在石墨的X－射线衍射图谱上有明锐的谱线判断晶体的“4点”注意事项(1)晶体一般属于纯净物。

(2)微观上，晶体中的微粒在三维空间呈周期性有序排列，表现在外观上晶体往往有规则的几何外形。