晶体的常识
- 格式:ppt
- 大小:1.59 MB
- 文档页数:14
(1)晶胞具有平移性用锤子轻轻敲击具有整齐外形的晶体(如方解石),会发现晶体劈裂出现的新晶面与某一原晶面是平行的,这种现象叫做晶体的解理性。
古人由晶体解理性猜测,晶体是由无数肉眼看不见的,形状、大小、取向相同的微小几何体堆积而成的,后来,这种观念发展成晶胞的概念——整块晶体是由完全等同的晶胞无隙并置地堆积而成的。
“完全等同”可从“化学上等同”和“几何上等同”两个方面来理解。
“化学上等同”指晶胞里原子的数目和种类完全等同;“几何上等同”既指所有晶胞的形状、取向、大小等同,而且指晶胞里原子的排列(包括空间取向)完全等同。
“无隙并置”即一个晶胞与它的相邻晶胞是完全共顶角、共面、共棱的,取向一致,无间隙,从一个晶胞到另一个晶胞只需平移,不需转动,进行或不进行平移操作,整个晶体的微观结构不可区别。
晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性。
例图3-1中的晶胞是指实线小立方体呢还是指虚线大立方体?为什么?图3-1哪个是氯化钠晶胞?哪个是金刚石晶胞?[答] 图3-1中的小立方体不具有平移性,因为它与相邻的小立方体并非等同。
相反,大立方体才具有平移性,在它的上下左右前后都有无隙并置的完全等同的立方体,只是没有画出来而已,因此大立方体才是晶胞,小立方体不是晶胞。
晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱是晶胞平移性这一本质特征的必然推论。
这里的所谓“相同”,包括“化学上相同”(原子或分子相同)和“几何上相同”(原子的排列与取向),不具有平移性就不是晶胞。
部分平时的练习题中会错误的把例题中这类不属于晶胞的小正方体当成晶胞来处理,如金版教程的课时作业第10题认为四个选项所给均为晶胞,实际A和C选项都不是晶胞,但这类错误不影响用均摊法计算,正规考试也不会出现这类错误。
(2)晶胞不一定都取平行六面体可以选为晶胞的多面体很多,只要它们可无隙并置地充满整个微观空间,即具有平移性,都可以选取,如图3-3所示的五种。
但应强调指出,若不指明,三维的“习用晶胞”都是平行六面体,即图3-3中最左边的一种,就是通常所指的晶胞。
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。
一.晶体常识
1 .晶体与非晶体比较
2 .获得晶体的三条途径
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 .晶胞
晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4 .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1/n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:
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
二.四种晶体的比较
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)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、沸点就越高。
(4)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、沸点反常的高。
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。
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。
④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。
三.几种典型的晶体模型。
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。
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(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。
晶体常识知识点总结在日常生活中,我们经常听到有关晶体的描述,例如水晶、盐晶、冰晶等。
晶体是许多物质在固态下的一种结晶状态,它们具有一定的规律性和周期性,是物质的一种特殊形态。
在化学、物理、地质学等领域,晶体的研究对于理解物质的性质和应用具有重要的意义。
本文将从晶体的定义、结构、性质、应用等方面进行详细的总结和介绍。
一、晶体的定义晶体是指具有一定规律的空间周期性排列的固态物质,其分子、原子或离子排列在空间上呈现出特定的对称性和周期性。
晶体在固态下有特定的形状和体积,能够反射、折射光线,并具有独特的物理性质。
晶体的结构和性质与其组成物质的种类和结构有关,不同的晶体具有不同的特征和用途。
二、晶体的结构1. 晶格结构晶体的结构是由原子、分子或离子在空间上的排列方式决定的,这种排列方式称为晶格结构。
晶格结构可以分为三种类型:简单立方晶格、面心立方晶格和体心立方晶格。
不同晶体的晶格结构存在差异,其形成取决于原子、分子或离子的大小、电荷和化学键等因素。
2. 晶体形态晶体的形态是指晶体表面的外部形状,它与晶体内部的晶格结构密切相关。
晶体形态一般由晶体面、晶体棱和晶体顶角组成,不同晶体具有特定的形态特征。
晶体形态的研究对于矿物学和材料科学具有重要的意义。
3. 晶体缺陷晶体在生长或形成过程中常常出现一些缺陷,例如晶格中的替位、畴界等,这些缺陷对于晶体的物理性质和化学性质具有重要的影响。
晶体缺陷的研究是晶体学和固体化学的重要内容。
三、晶体的性质1. 光学性质晶体具有特定的光学性质,包括折射、吸收、偏振等。
晶体的光学性质与其晶格结构和分子结构密切相关,不同晶体对光的作用也有所区别。
2. 热学性质晶体的热学性质包括热膨胀、热导率等。
晶体的热学性质与其分子结构、晶格结构和晶体形态有关,不同晶体在热学性质上也存在差异。
3. 电学性质晶体在电场下表现出一些特殊的电学性质,包括电介质、压电效应、铁电效应等。
晶体的电学性质对于电子器件和材料科学有着重要的应用价值。
晶体的常识、分子晶体与原子晶体一、晶体和非晶体1.晶体与非晶体结构特征晶体结构微粒周期性有序排列非晶体结构微粒无序排列性质特征自范性熔点异同表现有(能自发呈现多面体外形)固定各向异性无(不能自发呈现多面体外形)不固定各向同性二者区别方法间接方法科学方法看是否有固定的熔点对固体进行X-射线衍射实验注意:(1)、晶体与非晶体的本质差异表现在有无自范性和微观结构特征上。
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的有序排列的宏观表象;相反,非晶体中粒子的排列相对无序,因而无自范性。
(2)、晶体的特点并不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性,它们的许多物理性质,如强度、导热性、光学性质等,常常会表现出各向异性。
2.得到晶体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。
如:从熔融态结晶出来的硫晶体;凝华得到碘;从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。
二、晶胞1.晶胞:描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
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的,取向相同。
晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一,也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。
晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、N A、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等,密度的表达式往往是列等式的依据。
1.“均摊法”原理原子 金属键特别提醒 ①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 6、3、4、2 个晶胞所共有。
三棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 12、6、4、2 个晶胞所共有。
②在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可用均摊法。
2.晶体微粒与 M 、ρ之间的关系若 1 个晶胞中含有 x 个微粒,则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒,其质量为 xM g(M 为微粒的相对“分子”质量);1 个晶胞的质量为 ρa 3 g(a 3 为晶胞的体积,ρ 为晶胞的密度),则 1 mol 晶胞的质量为 ρa 3N A g ,因此有 xM =ρa 3N A 。