高中化學選修三-晶體課件

1、原子結構與性質原子結構與性質 分子結構與性質分子結構與性質 晶體結構與性質晶體結構與性質 原子結構原子結構原子結構與元素的性質原子結構與元素的性質 共價鍵共價鍵 分子的立體結構分子的立體結構 分子的性質分子的性質 晶體的常識晶體的常識 分子晶體與原子晶體分子晶體與原子晶體 金屬晶體金屬晶體 離子晶體離子晶體 1 1、化學鍵及其分類、化學鍵及其分類 相鄰原子或離子之間強烈的相互作用相鄰原子或離子之間強烈的相互作用按成鍵方式分為：按成鍵方式分為： 金屬鍵金屬鍵 共價鍵共價鍵 離子鍵離子鍵 金屬晶體金屬晶體 分子晶體分子晶體 離子晶體離子晶體 四、配合物理論簡介四、配合物理論簡介 1 1、配位鍵、配

2、位鍵 定義：定義：共用電子對由共用電子對由一個原子單方向一個原子單方向 提供提供給另一個原子共用所形成給另一個原子共用所形成| 的的共價鍵共價鍵稱配位鍵。稱配位鍵。 表示方法表示方法 形成條件形成條件 AB HN HH H 一個原子有一個原子有孤對電子孤對電子，另一個原子有，另一個原子有空軌道空軌道。 2 2、配位化合物、配位化合物 配合物的形成配合物的形成 天藍色天藍色溶液溶液藍色藍色沉淀沉淀深藍色深藍色溶液溶液Cu(OH)2H2OCu H2OH2OOH22+深藍色深藍色晶體晶體Cu(NH3) 4 SO4H2O加乙醇加乙醇并靜置并靜置 NH3Cu H3NH3NNH32+CuSO4溶液溶液 滴

3、加氨水滴加氨水 繼續(xù)滴繼續(xù)滴加氨水加氨水 Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH藍色沉淀藍色沉淀深藍色溶液深藍色溶液Cu2+ 2NH3H2O = Cu(OH)2+ 2NH4+藍色溶液藍色溶液藍色沉淀藍色沉淀H2OCu H2OH2OOH22+ NH3Cu H3NH3NNH32+1Cu與與4O形成的結構形成的結構為平面正方形為平面正方形 1Cu與與4N形成的結構形成的結構為平面正方形為平面正方形 一、晶體與非晶體一、晶體與非晶體1 1、晶體與非晶體、晶體與非晶體 晶體晶體具有規(guī)則幾何外形的固體具有規(guī)則幾何外形的固體 非晶體非晶體沒有規(guī)則幾何外形的固體沒有規(guī)則幾何外形的固

4、體 又稱玻璃體又稱玻璃體 2 2、晶體與非晶體性質對比、晶體與非晶體性質對比 自范性微觀結構各向異性 熔沸點晶體非晶體有有 無無 原子在三維空原子在三維空間里呈周期性間里呈周期性有序排列有序排列 原子排列相原子排列相對無序對無序 強度、導強度、導熱性、光熱性、光學性質等學性質等 無無 有固定有固定熔沸點熔沸點 無固定無固定熔沸點熔沸點 自范性自范性 晶體能晶體能自發(fā)自發(fā)地呈現多面體外形的性質地呈現多面體外形的性質 自范性前提：晶體生長的速率適當自范性前提：晶體生長的速率適當 本質差異 各向異性各向異性 不同方向上，性質有差異不同方向上，性質有差異 3 3、晶體形成的途徑、晶體形成的途徑 熔融態(tài)

5、物質凝固熔融態(tài)物質凝固 氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固( (凝華凝華) ) 溶質從溶液中析出溶質從溶液中析出 3 3、晶體的鑒別、晶體的鑒別 物理性質差異物理性質差異 如：外形、硬度、熔點、折光率如：外形、硬度、熔點、折光率 最科學的方法是對固體進行最科學的方法是對固體進行X-X-射線衍射實驗射線衍射實驗 1、下列關于晶體與非晶體的說法正確的是、下列關于晶體與非晶體的說法正確的是 A、晶體一定比非晶體的熔點高、晶體一定比非晶體的熔點高 B、晶體有自范性但排列無序、晶體有自范性但排列無序 C、非晶體無自范性而且排列無序、非晶體無自范性而且排列無序 D、固體、固體SiO2

6、一定是晶體一定是晶體2、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是 A、熔沸點、熔沸點 B、硬度、硬度 C、顏色、顏色 D、x-射線衍射實驗射線衍射實驗CD課堂練習課堂練習二、晶胞二、晶胞 1 1、晶胞、晶胞: :描述晶體結構的基本單元描述晶體結構的基本單元 晶胞是無形的，是人為劃定的晶胞是無形的，是人為劃定的2 2、晶胞特征、晶胞特征 一般是一般是平行六面體平行六面體 晶體由晶胞晶體由晶胞“無隙并置無隙并置”而成而成 平行六平行六面體面體無無隙隙并并置置3 3、三種典型立方晶體結構、三種典型立方晶體結構 4.4.晶胞中原子個數的計算晶胞中原子個數的計算 晶胞晶胞頂

7、角頂角原子為原子為8個晶胞共用，每個晶胞占個晶胞共用，每個晶胞占1/8 晶胞晶胞棱上棱上原子為原子為4個晶胞共用，每個晶胞占個晶胞共用，每個晶胞占1/4 晶胞晶胞面上面上原子為原子為2個晶胞共用，每個晶胞占個晶胞共用，每個晶胞占1/2 晶胞晶胞內部內部的原子為的原子為1個晶胞獨自占有，即為個晶胞獨自占有，即為1 1：1C2DEFXY3Z2、下圖依次是金屬鈉、下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅、金屬鋅(Zn)、碘、碘(12)、金剛石金剛石(C)晶胞的示意圖，數一數，它們分別平均晶胞的示意圖，數一數，它們分別平均含有幾個原子含有幾個原子?NaZnI2金剛石金剛石3、鈣、鈣-鈦礦晶胞結構如圖所示。觀察

8、鈦礦晶胞結構如圖所示。觀察鈣鈣-鈦礦晶胞結構，求該晶體中，鈣、鈦礦晶胞結構，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個數比為多少？鈦、氧的微粒個數比為多少？(8 + 6 )3 =1281214、下圖是、下圖是CO2分子晶體的晶胞結構示意圖，分子晶體的晶胞結構示意圖，其中有多少個原子？其中有多少個原子？一、分子晶體一、分子晶體 1 1、分子晶體、分子晶體 概念：概念： 只含分子的晶體只含分子的晶體 組成微粒：組成微粒： 分子分子 粒子間作用力：粒子間作用力： 分子內原子間以共價鍵結合分子內原子間以共價鍵結合相鄰分子間靠分子間作用力（范德相鄰分子間靠分子間作用力（范德華力、氫鍵）相互吸引華力、氫鍵）相互吸引

9、化學式就是分子式化學式就是分子式 2 2、常見的分子晶體、常見的分子晶體所有非金屬氫化物所有非金屬氫化物部分非金屬單質部分非金屬單質部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物幾乎所有的酸幾乎所有的酸絕大多數有機物的晶體絕大多數有機物的晶體3 3、結構特征、結構特征 分子間作用力分子間作用力 范德華力范德華力 氫鍵氫鍵 若分子間只有范德華力時若分子間只有范德華力時 以以1個個分子為中心，分子為中心，周圍有周圍有12個緊鄰個緊鄰分子，即分子，即分子分子密堆積密堆積結構結構CO2干冰干冰晶胞晶胞 若分子間主要為氫鍵時若分子間主要為氫鍵時 以以1個個分子為中心，分子為中心，周圍有周圍有4個相鄰個相鄰分子，即分子

10、，即分子分子非密堆積非密堆積結構。如結構。如：HF 、NH3、冰等、冰等 4 4、物理性質、物理性質 熔沸點較低熔沸點較低;易升華易升華 硬度很小硬度很小 固態(tài)和熔融狀態(tài)時都不導電固態(tài)和熔融狀態(tài)時都不導電只有酸的水溶液中有的導電只有酸的水溶液中有的導電 相似相溶原理相似相溶原理 1.1.下列性質適合于分子晶體的是下列性質適合于分子晶體的是( )( ) A. A.熔點熔點10701070，易溶于水，水溶液導電，易溶于水，水溶液導電 B.B.熔點熔點10.31 10.31 ，液態(tài)不導電、水溶液能導電，液態(tài)不導電、水溶液能導電 C.C.易溶于易溶于CSCS2 2、熔點、熔點112.8 112.8 ，

11、沸點，沸點444.6444.6 D. D.熔點熔點97.8197.81，質軟、導電、密度，質軟、導電、密度0.97g0.97gcm3cm3BCBC2.2.共價鍵、離子鍵和范德華力是構成物質粒子間的不共價鍵、離子鍵和范德華力是構成物質粒子間的不同作用方式，下列物質中，只含有上述一種作用的是同作用方式，下列物質中，只含有上述一種作用的是 ( )( )A.A.干冰干冰 B.B.氯化鈉氯化鈉 C.C.氫氧化鈉氫氧化鈉 D.D.碘碘B B練習練習: :3.3.下列分子晶體：下列分子晶體：H H2 2O O HCl HCl HBr HBr HI HI CO CO N N2 2 H H2 2熔沸點由高到低的

12、順序是熔沸點由高到低的順序是( )( ) A. A. B. B. C. C. D. D. C C5 5下列過程中，共價鍵被破壞的是下列過程中，共價鍵被破壞的是( ) ( ) A A碘升華碘升華 B B溴蒸氣被木炭吸附溴蒸氣被木炭吸附 C C酒精溶于水酒精溶于水 D DHClHCl氣體溶于水氣體溶于水4.4.當當S0S03 3晶體熔化或氣化時，下述各項中發(fā)生變化晶體熔化或氣化時，下述各項中發(fā)生變化的是的是( )( ) A. A.分子內化學鍵分子內化學鍵 B.B.分子間距離分子間距離 C.C.分子構型分子構型 D.D.分子間作用力分子間作用力 BDBDD D6.6.下列有關共價化合物的說法：具有較

13、低的熔、沸下列有關共價化合物的說法：具有較低的熔、沸點點 不是電解質不是電解質 固態(tài)時是分子晶體固態(tài)時是分子晶體 都是由都是由分子構成分子構成 液態(tài)時不導電，其中一定正確的是液態(tài)時不導電，其中一定正確的是( )( ) A. A. B. B. C. C. D. D. D D7 7已知氯化鋁的熔點為已知氯化鋁的熔點為190(2190(2202202lOlO5 5Pa)Pa)，但它在，但它在180180即開始升華。即開始升華。 (1)(1)氯化鋁是氯化鋁是_。( (填填“離子化合物離子化合物”“”“共共價化合物價化合物”) ) (2) (2)無水氯化鋁在空氣中強烈的無水氯化鋁在空氣中強烈的“發(fā)煙發(fā)煙

14、”，其原因是，其原因是_。 (3)(3)設計一個可靠的實驗，判斷氧化鋁是離子化合物設計一個可靠的實驗，判斷氧化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設計的實驗是還是共價化合物。你設計的實驗是_。 (4)(4)在在500K500K和和1.011.0110105 5PaPa時，它的蒸氣密度時，它的蒸氣密度( (換算為換算為標準狀況時標準狀況時) )為為11.92g11.92gL L1 1，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時的化學式為的化學式為_。共價化合物共價化合物AlAl2 2ClCl6 6氯化鋁與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應產生氯化鋁與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應產生HClHCl氣體，氣

15、體，HClHCl在空氣中形成酸霧而在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙發(fā)煙”。 在其熔融狀態(tài)下，試驗其是否導電；若不導電是共價化合物。在其熔融狀態(tài)下，試驗其是否導電；若不導電是共價化合物。1 1、下列物質屬于分子晶體的化合物是（、下列物質屬于分子晶體的化合物是（ ）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食鹽、食鹽C練習練習2 2、干冰氣化時，下列所述內容發(fā)生變化的是、干冰氣化時，下列所述內容發(fā)生變化的是A A、分子內共價鍵、分子內共價鍵 B B、分子間作用力、分子間作用力C C、分子鍵距離、分子鍵距離 D D、分子間的氫鍵、分子間的氫鍵BC3 3、冰醋酸固體中不存在的作用力是

16、（、冰醋酸固體中不存在的作用力是（ ）A A、離子鍵、離子鍵 B B、極性鍵、極性鍵 C C、非極性鍵、非極性鍵 D D、范德華力、范德華力A4、水分子間存在著氫鍵的作用，使、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結合而成（水分子彼此結合而成（H2O）n。在。在冰中每個水分子被冰中每個水分子被4個水分子包圍形個水分子包圍形成變形的正四面體，通過成變形的正四面體，通過“氫鍵氫鍵”相相互連接成龐大的分子晶體，其結構如互連接成龐大的分子晶體，其結構如圖：試分析：圖：試分析：1mol 冰中有冰中有 mol氫鍵？氫鍵？H2O的熔沸點比的熔沸點比H2S高還是低？為高還是低？為什么？什么？2氫鍵氫鍵 二、原

17、子晶體二、原子晶體 1 1、原子晶體、原子晶體 概念：概念：原子間以共價鍵相結合而形成原子間以共價鍵相結合而形成空間網狀結構的晶體空間網狀結構的晶體 ，又稱共價晶體，又稱共價晶體 組成微粒：組成微粒： 原子原子 粒子間作用力：粒子間作用力：共價鍵共價鍵無分子式無分子式化學式表示原子最簡整數比化學式表示原子最簡整數比 2 2、常見原子晶體、常見原子晶體 某些非金屬單質：某些非金屬單質： 某些非金屬化合物：某些非金屬化合物：硼（硼（B）、硅（）、硅（Si）鍺（鍺（Ge）、金剛石（）、金剛石（C）等）等 SiC、BN、SiO2、Al2O3等等3 3、結構特征、結構特征 晶體中只存在共價鍵，無單個分子

18、存在；晶體中只存在共價鍵，無單個分子存在；晶體為空間網狀結構。晶體為空間網狀結構。金剛石金剛石 二氧二氧化硅化硅 4 4、原子晶體的物理性質、原子晶體的物理性質 熔沸點高熔沸點高 硬度大硬度大 一般不導電一般不導電 難溶于溶劑難溶于溶劑 在在SiO2晶體中，每個晶體中，每個Si原子和（原子和（ ）個）個O原原子形成（子形成（ ）個共價鍵即每個）個共價鍵即每個Si原子周圍原子周圍結合（結合（ ）個）個O原子；同時，每個原子；同時，每個O 原子和原子和（ ）個）個Si原子相結合。在原子相結合。在SiO2晶體中，最晶體中，最小的環(huán)是（小的環(huán)是（ ）元環(huán)。）元環(huán)。( )單個的單個的SiO2分子存在。分

19、子存在。 4 4 4 2 12 沒有沒有 一、金屬鍵一、金屬鍵 1 1、金屬鍵、金屬鍵 金屬離子金屬離子與與自由電子自由電子之間強烈的相互作用之間強烈的相互作用 定義定義 本質本質 電子氣理論電子氣理論 金屬原子的價電子發(fā)生脫落，金屬原子的價電子發(fā)生脫落，形成金屬陽離子和自由電子形成金屬陽離子和自由電子 自由電子被所有原子所共用自由電子被所有原子所共用從而把所有的金屬原子維系在一起從而把所有的金屬原子維系在一起 無飽和性無飽和性無方向性無方向性2 2、金屬晶體、金屬晶體 金屬離子與自由電子通過金屬鍵結合金屬離子與自由電子通過金屬鍵結合而成的晶體叫做金屬晶體而成的晶體叫做金屬晶體粒子間的作用力：

20、粒子間的作用力： 金屬鍵金屬鍵 構成金屬晶體的粒子：構成金屬晶體的粒子： 金屬離子、自由電子金屬離子、自由電子 常見金屬晶體常見金屬晶體 ：金屬、合金：金屬、合金3 3、金屬性質與電子氣理論、金屬性質與電子氣理論 金屬導電性金屬導電性 電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運動形成加電場的條件下，自由電子定向運動形成電流，所以金屬容易導電電流，所以金屬容易導電金屬的導熱性金屬的導熱性 自由電子在運動時與金屬離子碰撞，把自由電子在運動時與金屬離子碰撞，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊

21、金屬達到相同的溫度。從而使整塊金屬達到相同的溫度。 高溫下熱運動劇烈，因此電子的定向移高溫下熱運動劇烈，因此電子的定向移動程度減弱，所以，隨著溫度的升高，動程度減弱，所以，隨著溫度的升高，金屬的導電性減弱金屬的導電性減弱 金屬的延展性金屬的延展性 金屬離子和自由電子間相互作用沒有方向性，金屬離子和自由電子間相互作用沒有方向性，在外力作用下各原子層就會發(fā)生相對滑動，在外力作用下各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，而且彌漫在金但不會改變原來的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用之間潤滑劑的作用 金屬鍵的強

22、弱與金屬鍵的強弱與離子半徑、離子電荷離子半徑、離子電荷有關有關 金屬的熔點、硬度金屬的熔點、硬度 金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關離子半徑離子半徑越小越小或離子所帶電荷或離子所帶電荷越多越多，則金屬，則金屬鍵鍵越強越強，金屬的熔沸點，金屬的熔沸點越高越高、硬度、硬度越大越大。二、金屬晶體的原子堆積模型二、金屬晶體的原子堆積模型 1 1、幾個概念、幾個概念 配位數配位數：在晶體中與每個微粒緊密相鄰：在晶體中與每個微粒緊密相鄰 且距離相等的微粒個數且距離相等的微粒個數空間利用率空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數晶體的空間被微粒占滿的體積百分數用來表示緊

23、密堆積程度用來表示緊密堆積程度 金屬的二維堆積方式金屬的二維堆積方式 非密置層非密置層 配位數為配位數為4 密置層密置層 配位數為配位數為6 2 2、金屬的三維堆積方式、金屬的三維堆積方式 簡單立方堆積簡單立方堆積 唯一金屬唯一金屬釙釙 簡單立方堆積的配位數簡單立方堆積的配位數 =6 簡單立方堆積的空間占有率簡單立方堆積的空間占有率 =52% 球半徑為球半徑為r 正方體邊長為正方體邊長為a =2r 體心立方堆積（鉀型）體心立方堆積（鉀型） K、Na、Fe 體心立方堆積的配位數體心立方堆積的配位數 =8 體心立方堆積的空間占有率體心立方堆積的空間占有率 =68% 體對角線長為體對角線長為c 面對

24、角線長為面對角線長為b 棱線長為棱線長為a 球半徑為球半徑為r c2=b2+a2 b2=a2+a2 c=4r (4r)2=3a2六方最密堆積（鎂型）六方最密堆積（鎂型） Mg、Zn、Ti ABABA123456六方最密堆積的配位數六方最密堆積的配位數 =12 六方最密堆積的晶胞六方最密堆積的晶胞 六方最密六方最密堆積的晶胞堆積的晶胞 六方最密堆積的空間占有率六方最密堆積的空間占有率 =74% 上下面為菱形上下面為菱形邊長為半徑的邊長為半徑的2倍倍2r 高為高為2倍倍正四面體的高正四面體的高 r2362面心立方最密堆積（銅型）面心立方最密堆積（銅型） Cu、Ag、Au ABCAABC123456

25、立方面心最密堆積的配位數立方面心最密堆積的配位數 =12 立方面心最密堆積的空間占有率立方面心最密堆積的空間占有率 =74% 一、離子晶體一、離子晶體1 1、離子晶體、離子晶體 概念：概念：由陽離子和陰離子通過離子鍵由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體叫做離子晶體結合而成的晶體叫做離子晶體 組成微粒：組成微粒： 陰陽陰陽離子離子 粒子間作用力：粒子間作用力： 離子鍵離子鍵 無分子式無分子式化學式表示離子最簡整數比化學式表示離子最簡整數比 配位數（縮寫為配位數（縮寫為C.N.） 一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目 2 2、常見離子晶體、常見離子晶體 強堿、金屬氧化物、部分鹽類強堿、金屬氧化物、部分鹽類 NaCl NaCl 晶體晶體 陰離子配位數陰離子配位數 陽離子配位數陽離子配位數 6 6 NaCl 晶體晶體 每個每個Cl 周圍最近且等距離的周圍最近且等距離的Cl有有 個個 每個每個Na+周圍最近且等距離的周圍最近且等距離的