第三章晶體結構與性質單元小結1、結構特征：晶體——結構微粒在微觀空間里呈周期性有序排列

非晶體——結構微粒無序排列一、晶體和非晶體2、

晶體與非晶體的性質特征自范性微觀結構晶體有（能自發呈封閉的規則的多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有（不能自發呈現多面體外形）原子排列相對無序①有固定的熔沸點（非晶體有固定的熔沸點）（常用于區分晶體和非晶體）②各向異性（強度、導熱性、光學性質等）（不同方向上質點排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質也隨方向的不同而有所差異。）③當一波長的ｘ－射線通過晶體時，會在記錄儀上看到分立的斑點或者普線．

區分晶體和非晶體最可靠的科學方法是：對固體進行X—射線衍射實驗3、晶體的基本類型分類依據：構成晶體的粒子種類及粒子間的相互作用。離子晶體分子晶體原子晶體混合型晶體離子晶體分子晶體共價晶體金屬晶體混合型晶體晶體晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體微粒陰、陽離子分子原子金屬陽離子自由電子作用力離子鍵分子間作用力共價鍵金屬鍵硬度較大較小較大較大熔沸點較高低較高較高導電性溶于水或熔融態下均導電熔融態不導電不導電導電典型實例NaOH、AgCl、Na2O等HCl、Cl2、CO2、He、P4、S等金剛石、碳化硅、剛玉、晶體硅等金屬、合金判斷晶體類型的依據——三看一看構成晶體的粒子（原子、離子、分子等）二看離子間的相互作用

（離子鍵、共價鍵、金屬鍵、分子間作用力）三看晶體的物理性質

（硬度、熔點、沸點、導電性等）NaCl的晶體結構示意圖Cl-Na+

晶胞是整個晶體中最小的結構重復單位，則NaCl晶體中每個晶胞中有Na+4個。NaCl是無色立方形晶體如下圖。晶體中，每個Na+周圍有6個Cl–；每個Na+周圍與它最近且距離相等的Na+共有12個。CsCl的晶體結構示意圖在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。微粒數為：8×1/8+1=2金剛石晶體結構圖在金剛石結構中，最小的環為6元環。

二氧化硅晶體結構在二氧化硅晶體結構中，最小的環為12元環。二氧化碳的晶體結構圖

在干冰晶體中，與每個CO2分子等距離且緊鄰的CO2分子有12個。如右圖所示，在石墨晶體的層狀結構中，每一個最小的碳環完全擁有碳原子數為2，每個C完全擁有C－C數為3。石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長為1.42×10－10m層間距3.35×10－10m晶體的熔、沸點比較四種晶體熔、沸點的高低,取決于組成晶體的粒子間作用力的大小,粒子間作用力越大,晶體的熔、沸點就越高;粒子間的作用力越小,其熔、沸點就越低,具體有以下規律:一般來說,不同晶體類型的物質的熔、沸點存在如下關系:共價晶體>離子晶體>分子晶體。同類晶體熔、沸點的比較如下:(1)分子晶體。熔、沸點的高低取決于分子間作用力的大小,而分子間作用力與其相對分子質量的大小及分子的極性有關。①組成和結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,分子間作用力越強,物質的熔、沸點就越高。②組成和結構不相似的物質(相對分子質量相近),分子的極性越大,其熔、沸點就越高。③同分異構體的比較。一般是支鏈越多,熔、沸點越低。結構越對稱,沸點越低。例如,沸點:鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯。④氫鍵的影響。若分子間可以形成氫鍵,則分子間作用力比結構相似的同類物質大,熔、沸點較高。例如,沸點:HF>HI>HBr>HCl。(2)共價晶體。熔、沸點的高低取決于共價鍵的強弱,鍵能越大,鍵長越小,共價鍵越強,熔、沸點就越高。例如,熔、沸點:金剛石>金剛砂(SiC)>晶體硅。(3)離子晶體。一般地說,陰、陽離子的電荷數越多,離子半徑越小,則離子間的作用力就越強,其離子晶體的熔、沸點就越高,如熔點:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。(4)金屬晶體。①熔、沸點的高低取決于金屬鍵的強弱,離子半徑越小,陽離子所帶的電荷越多,金屬鍵越強,其熔、沸點就越高。例如,熔點:Al>Mg>Na。②金屬晶體的熔、沸點差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點很高,汞、銫等熔、沸點很低。1.晶胞的定義：晶體結構的最小重復(或基本單元)單元2.晶胞的特征：通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個最小單元（即晶胞）完全重合

二、晶胞3.晶體和晶胞的關系：晶體可以看作是完全等同數量巨大的晶胞“無隙并置”而成.“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一個晶胞到另一個晶胞只需平移，不需轉動“無隙”指相鄰的晶胞之間沒有任何間隙；一個晶胞與相鄰的晶胞完全共頂點、共棱邊、共面“完全等同”指所有晶胞的形狀、內部的原子種類、個數及幾何排列完全相同體心：1面心：1/2頂點：1/8棱邊：1/44.晶胞的化學組成與有關計算均攤法：晶胞任意位置上的一個原子如果是被x個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是1/x(2)類型:①長方體(含正方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻:(1)方法:晶胞中任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有,那么,每個原子對這個晶胞的貢獻就是

。②非長方體晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形,其頂點(1個碳原子)對六邊形的貢獻為

。再如圖所示的正三棱柱形晶胞中:

三、分子晶體1.定義：只含分子的晶體稱為分子晶體如碘晶體只含I2分子，屬于分子晶體。構成粒子：分子構成晶體中粒子間的相互作用：分子間作用力(范德華力和氫鍵)注：分子內原子間以共價鍵結合，除稀有氣體因為稀有氣體分子為單原子分子，無共價鍵。碘晶體結構分子晶體熔化時一般只破壞分子間作用力,不破壞化學鍵,也有例外,如S82、屬于分子晶體的化合物類別舉例（1）所有非金屬氫化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金屬單質X2,O2,H2,S8,P4,C60除金剛石

,石墨,晶體硅,晶體硼等（3）部分非金屬氧化物

CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10除碳化硅（4）幾乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）絕大多數有機物晶體乙醇，冰醋酸，蔗糖(6)其他的:氯化鋁,氯化鈹3、分子晶體的物理特性：較低的熔點和沸點（為什么？）較小的硬度（多數分子晶體在常溫時為氣態或液態）一般都是絕緣體，固態或熔融狀態也不導電,部分溶于水后導電(舉例)。溶解性與溶質、溶劑的分子的極性相關——相似相溶(講)。原因：分子間作用力很弱（２）有分子間氫鍵－不具有分子密堆積特征（如：HF、冰、NH3

）4、晶體分子結構特征（１）只有范德華力，無分子間氫鍵－分子密堆積（若以一個分子為中心,其該分子周圍有12個緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2）四、

原子晶體1.概念：相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間立體網狀結構的晶體。2.構成粒子：原子3.粒子之間的作用：共價鍵4.熔化時需克服的作用：共價鍵原子晶體中，成鍵元素原子半徑越小，共價鍵鍵能越大，熔點越高。5、常見原子晶體（1）某些非金屬單質：硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）、金剛石（C）等（2）某些非金屬化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、

等6、原子晶體的物理性質熔點和沸點很高硬度很大一般不導電（硅和鍺是半導體）且難溶于一些常見的溶劑原因：在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結合，而且形成空間立體網狀結構五、離子晶體1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵4、離子鍵的特征：無飽和性和方向性5、常見的離子晶體：強堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。6、離子晶體的物理性質熔沸點較高，硬度較大，難揮發難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態不導電，水溶液或者熔融狀態下能導電。1.完成下列空白:(1)單質銅及鎳都是由

鍵形成的晶體;元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是

。

(2)GaF3的熔點高于1000℃,GaCl3的熔點為77.9℃,其原因是

。

(3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點,分析其變化規律及原因

。

鍺鹵化物GeCl4GeBr4GeI4熔點/℃-49.526146沸點/℃83.1186約400(4)A、B、C、D為原子序數依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子層結構;C、D為同周期元素,C核外電子總數是最外層電子數的3倍;D元素最外層有一個未成對電子。回答下列問題:單質A有兩種同素異形體,其中沸點較高的是

(填分子式),原因是

;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為

和

。金屬銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高,原因是鍺的鹵化物分子結構相似,隨相對分子質量的增大,分子間作用力逐漸增強O3O3相對分子質量較大且分子具有弱極性,分子間范德華力大分子晶體離子晶體2.下列每組物質發生狀態變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是(

)A.食鹽和蔗糖熔化B.鈉和硫熔化C.碘和干冰升華D.二氧化硅和氧化鈉熔化解析:根據構成晶體的粒子種類(離子、原子、分子等),以及粒子之間相互作用的強弱不同來判斷。A項中食鹽為離子晶體,蔗糖為分子晶體;B項中鈉為金屬晶體,硫為分子晶體;D項中SiO2為共價晶體,Na2O為離子晶體,以上三組物質均不屬于同類晶體,其粒子間相互作用也就不屬于同種類型。選項C,碘和干冰均屬于分子晶體,二者升華都是克服范德華力,屬于同種類型。C3.四種物質的某些性質如下表所示:晶體類型:單質硫是

晶體;單質硼是

晶體;氯化鋁是

晶體;苛性鉀是

晶體。

物質熔點/℃沸點/℃其他性質單質硫120.5271.5—單質硼23002550硬度大氯化鋁190182.7177.8℃升華苛性鉀3001320晶體不導電,熔融態導電分子共價分子離子解析:單質硫為非金屬單質,由于其熔、沸點都較低,則晶體為分子晶體;單質硼為非金屬單質,其熔、沸點都很高,則晶體為共價晶體;氯化鋁為化合物,其熔、沸點都較低,并能在較低溫度下升華,則晶體為分子晶體;苛性鉀為化合物,其熔、沸點較高,晶體不導電,熔融態導電,則晶體為離子晶體。4.完成下列空白:(1)氧與鈉所形成的一種離子化合物Na2O晶體的晶胞如圖所示,則圖中黑球代表的離子是

(填離子符號)。

(2)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數量比為

。

②若合金的密度為dg·cm-3,晶胞參數a=

nm。

Na+解析:(1)由“均攤法”可知晶胞中白球有4個,黑球有8個,由化學式Na2O可知黑球代表鈉離子。

(3)GaAs的熔點為1238℃,密度為ρg·cm-3,其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為

,Ga與As以

鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半徑分別為rGapm和rAspm,阿伏加德羅常數值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

。

共價晶體共價(4)晶胞有兩個基本要素:①原子坐標參數,表示晶胞內部各原子的相對位置。如圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標參數A為(0,0,0);B為

。則D原子的坐標參數為

。

②晶胞參數,描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數a=565.76pm,其密度為

g·cm-3(列出計算式即可)。

5.完成下列空白:(1)元素X位于第四周期,其基態原子的內層軌道全部排滿電子,且最外層電子數為2。元素Y基態原子的3p能級上有4個電子。元素Z的原子最外層電子數是其內層的3倍。X與Y所形成的化合物晶體的晶胞如圖所示。①在1個晶胞中,X離子的數目為

。

②該化合物的化學式為

。

(2)RCl可用作有機合成催化劑,并用于顏料、防腐等工業。R+中所有電子正好充滿