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=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(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.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
第 1 页 共 3 页 高中化学物质结构知识点
引言
物质结构是化学的核心内容之一，它涉及到原子、分子以及晶体等不同层面的结构特征。掌握物质结构对于理解化学反应的本质、预测物质的性质以及指导实验操作都具有重要意义。
第一部分：原子结构与元素周期表
1.1 原子的构成
原子核：质子和中子的组成及其特性。
电子云：电子的排布规律和电子云模型。
1.2 元素周期表
周期性：元素周期表的周期性和族的划分。
元素性质：元素周期律及其对元素性质的预测。
第二部分：化学键与分子结构
2.1 离子键与共价键
离子键：形成机制、特点及离子化合物。
共价键：形成机制、饱和性和方向性。
2.2 分子的极性
极性分子：分子极性的判断和影响因素。
非极性分子：分子结构和极性的关系。
第三部分：晶体结构
3.1 晶体的类型
晶体与非晶体：区别和识别方法。
晶体类型：原子晶体、分子晶体、离子晶体和金属晶体。
3.2 晶体的物理性质
熔沸点：晶体类型与熔沸点的关系。
导电性：金属晶体的导电机制。 第 2 页 共 3 页 第四部分：有机化合物的结构
4.1 有机分子的骨架
碳原子的杂化：sp、sp2、sp3杂化轨道。
同分异构体：构造异构和立体异构。
4.2 官能团与反应活性
官能团：有机分子中的反应中心。
反应机理：官能团在有机反应中的作用。
第五部分：物质结构的表征方法
5.1 光谱分析
紫外-可见光谱：分子结构与光谱的关系。
红外光谱：化学键振动与红外光谱。
5.2 核磁共振（NMR）
NMR原理：核磁共振现象及其在结构分析中的应用。
谱图解读：通过NMR谱图分析分子结构。
第六部分：物质结构与性质的关系
6.1 结构对性质的影响
硬度与脆性：晶体结构对物理性质的影响。
溶解性：分子极性与溶解性的关系。
6.2 结构对反应性的影响
反应位点：分子结构中的反应活性区域。
催化作用：催化剂对反应途径的影响。
结语
物质结构是化学学科的基石，它影响着物质的稳定性、反应性和多样性。通过本文档的学习，学生将能够深入理解原子、分子和晶体的结构特征，掌握化学物质结构的基本知识，为进一步的化学学习和研究打下坚实的基础。 第 3 页 共 3 页
第二节 分子晶体与原子晶体
第1课时 分子晶体
[学习目标定位] 1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。
一 干冰和冰的晶体结构
1.干冰晶胞结构如图所示，观察分析其结构模型，回答下列问题：
(1)构成干冰晶体的结构微粒是CO2分子，微粒间的相互作用力是范德华力。
(2)从结构模型可以看出：干冰晶体是一种面心立方结构——每8个CO2分子构成立方体，在六个面的中心又各占据1个CO2分子。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个。每个晶胞中有4个CO2分子。
2.冰晶体的结构如下图所示。根据冰晶体的结构，回答下列问题：
(1)构成冰晶体的结构微粒是H2O分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键。
(2)在冰的晶体中，由于水分子之间存在具有方向性的氢键，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这样的排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。
3.干冰和冰的比较
晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度
干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子
相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大
冰 范德华力、
氢键 1个分子周围紧邻4个分子
[归纳总结] (1)分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。如：干冰、碘晶体、冰等。构成分子晶体的粒子只有分子。
(2)常见的典型的分子晶体有
①所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；
②部分非金属单质，如卤素、O2、S8、P4、C60等；
③部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
④几乎所有的酸；
⑤绝大多数有机物的晶体。
(3)两种典型的分子晶胞
①干冰型 堆积特征：分子密堆积；
②冰型 堆积特征：四面体型。
[活学活用]
1.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H8
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考点一 晶体和晶胞
1．晶体与非晶体的特征
(1)晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列
性质特征 自范性 有 无
熔点 固定 不固定
异同表现 各向异性 各向同性
二者区别方法 间接方法：测定其是否有固定的熔点
科学方法：对固体进行X射线衍射实验
(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。
2．晶胞
(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。
(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1n属于这个晶胞。
命题点(一) 晶胞中微粒数目的计算
1．(2017·江苏高考)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________________。 2
解析：能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)＝8×18＝1，Fe位于面心，N(Fe)＝6×12＝3，N位于体心，N(N)＝1，其化学式为Fe3CuN。
答案：Fe3CuN
2．(2013·江苏高考)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。
(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×18＋6×12＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。
答案：(1)4 (2)ZnS
命题点(二) 晶体密度及微粒间距离的计算
3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______
