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高中化学人教版选修3第三章第一节晶体常识


让我们一起先欣赏几种美丽的晶体

雪 花

冰糖

金刚石

石墨

水晶石

观察· 思考
? 同学们知道下列固体物质有什么本质的区别吗?

水晶石

一、晶体和非晶体
1、定义:晶体——

经过结晶过程而形成的具

有规则的几何外形的固体叫晶体。具有固定 的熔点。
非晶体—— 没有规则几何外形的固体,又称玻璃体 思考:

为什么晶体呈现规则的几何外形,而非 晶体没有规则的几何外形呢?你认为可能 和什么因素有关?

阅读教材P60-62,思考:
1、晶体有什么特点和性质?
特点和性质: (1) 晶体有自范性(几何外形和内部质点排 列的高度有序性,非晶体没有) (2)晶体具有各向异性(非晶体不具有各向异 性) (3)晶体具有固定的熔点(非晶体不具有固定 的熔点)

2、晶体和非晶体的本质区别是什么?
构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列

完成《大黄》P40 知识点二

Cu晶 体结 构示 意图

NaCl晶 体结构 示意图

观察图片:构成晶体与非晶体的微粒在空间的 排列有何不同?

NaCl晶体结构示意图:

Cl-

Na+

金刚石晶体 结构示意图

干 冰 晶 体 结 构

玻璃结构示意图

B M O Si

阅读教材P58,了解晶体的分类

完成《大黄》P40 知识点一

要点探究:晶体的自范性

阅读《大黄》P41 问题一
晶体能自发呈现多面体外形——是微观粒子有 序排列的宏观表象 A:自发的原因:同种物质晶体与非晶体、液 体、气体相比,内能更低更稳定 B:自发的条件之一:晶体的生长速率适当

要点探究:晶体的各向异性
表 面 涂 蜡 的 水 晶 表 面 涂 蜡 的 玻 璃

分别用红热的针接触蜡面中央
晶体具有各向异性(晶体的强度、导热性、导 电性、光学性质等在各个方向上不一样)

晶体的形成有哪些途径呢? 完成《大黄》P40 知识点三
粉末状的固体是否都为非晶体呢? 那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢?

区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是:
对固体进行X—射线衍射实验。(见课本P62科学视野)

小结:晶体和非晶体的差异
固体 外观 具有规 则的几 何外形 微观结构 粒子在三 维空间周 期性有序 排列 自范性 各向 异性 各向 异性 熔点

晶体



固定

非晶 不具有规 粒子排列 体 则的几何 相对无序 外形

没有

各向 不固 同性 定

本质 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 区别

思考“学与问”:教材62页
1、不是晶体,粒子排列无序,没有晶体的自范性。 2、A、采用X射线衍射实验,当X射线照射假宝石 时, 不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
B、观看是否具有对称性,在外形上假宝石没有相 等的晶面、晶棱和顶角重复出现。 C、用它来刻划玻璃,真宝石硬度大,可刻划玻璃; 而假宝石硬度小,不能用来刻划玻璃。

D、加热,真宝石沸点很高,而假宝石无固定的熔 沸点,在一定的范围内便开始熔化。
E、可利用宝石的折光率鉴别

二﹑晶胞
1. 晶胞:描述晶体结构的基本单元

蜂巢与蜂室

铜晶体

铜晶胞

晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比 喻然而蜂巢是有形的,晶胞是无形的,是人为 划定的。

铜晶体 铜晶胞

晶体结构

晶胞示意图

CO2晶胞

NaCl晶体结构和晶胞

思考与交流: 1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶 体的晶胞的空间构形呈什么形状? 2.在上述晶体中,晶胞是如何排列的?晶胞 之间是否存在空隙?

无隙并置

平行六 面体

2、特点:习惯采用 的晶胞都是平行六面 体.晶胞在晶体中 “无隙并置”.

相邻晶胞间没有任何间隙 无隙是指:

并置是指: 晶胞平行排列、取向相同 晶胞的结构特点(3):
晶胞的8个顶角 相同 平行面 相同 晶胞的平行棱 相同

通过上、下、左、右、前、后的 平移能与下一个晶胞完全重叠.

晶胞的辨识: 例1、判断下列结构是否晶胞结构?

A

B

C

D

练习1、下图是CO2(干冰)的晶胞,有10个 CO2分子没有画出,请在图中相应位置补充 晶胞中的CO2分子。用“ ”表示CO2分子 在晶胞中的位置及取向。

练习1、下图是CO2(干冰)的晶胞,有10个 CO2分子没有画出,请在图中相应位置补充 晶胞中的CO2分子。用“ ”表示CO2分子 在晶胞中的位置及取向。
教材P64: 总之,。。。

2、晶胞中微粒个数的计算

体心:1

面心:1/2

为什么?
顶点:1/8 棱边:1/4

请看:
8 5
4 1

棱边:1/4

1 3 73

4

2

面心:1/2

6 2 2

顶点:1/8

1
体心:1

1

3、 晶胞中粒子个数计算规律
均摊法:晶胞任意位置上的一个原子如果是 被x个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个 原子分得的份额就是1/x

晶胞
立方体

顶角 1/8

棱上 1/4

面上 1/2

中心 1

练习: 1: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?

各1/2个

各4个 绿色:8× ? = 4 或8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色:12× ?+1=4

练习2:根据离子晶体的晶胞结构,判断下 列离子晶体的化学式:(A表示阳离子)
A

B

化学式: AB

练习3:根据离子晶体的晶胞结构,判断下 列离子晶体的化学式:(A表示阳离子)
A B

化学式: A2B

练习4:根据离子晶体的晶胞结构,判断下 列离子晶体的化学式:(A表示阳离子)
A

B

化学式: AB

练习5:根据离子晶体的晶胞结构,判断下 列离子晶体的化学式:(A表示阳离子)
A B

C

化学式: ABC3

课 堂 练 习 题
1.钛酸钡的热稳定性好, 介电常数高,在小型变 压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图 所示。则它的化学式 为(D )
Ba
Ti O

A.BaTi8O12 C. BaTi2O4

B. BaTi4O6 D. BaTiO3

练习: 石墨晶体的层状结构, 层内为平面正六边形结构 (如图),试回答下列问题: (1)图中平均每个正六边 2 形占有C原子数为____个、 3 占有的碳碳键数为____个。 碳原子数目与碳碳化学键数 2:3 目之比为_______。

学与问(教材64页: )

学与问答案: 2
作业:

2

8

8

教材P64 3:列式计算下图晶胞中各有多少个原子

思考
1.NaCl晶体中,每个Na+周 围最近距离的Cl-有 6 个? 每个Cl-周围最近距离的 Na+有 6 个? 2.在NaCl晶体中,每个Na+周 围最近距离的Na+有12个? 3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示,原因何在?能 否把“NaCl”称为分子式? 4.每个晶胞中平均有 4 个Na+? 4 个Cl-?(位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献) 5.该晶胞中,若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m, 则晶体的密度?= 0· 39/a3 (g/cm3)

1 3

4

2

解法1:

每个晶胞中所含的Na+和Cl-的个 数均为4个,即含4个“NaCl”。

每个晶胞的质量为: 58.5 23×4g 6.02×10 ∴ (a×10-8)3㎝3 每个晶胞的体积为: 故NaCl晶体的密度为:
58.5 ×4 6.02×1023

a?10-8cm

(a×10-8㎝)3

=

0.39 g. ㎝-3 a3

解法2:晶体中最小正方体中所含的Na+和Cl-的个数均为:
1 (个) 2 1 即每个小正方体中平均含 2 个“NaCl”,质量为: 58.5g 1 × 而此小正方体体积为(0.5a×10-8)3㎝3 23 2 6.02×10 58.5g ×1 2 6.02×1023 0.39 故NaCl晶体的密度为: -3



1 8

=

(0.5a×10-8)3㎝3

=

g. ㎝

a3

CsCl的晶体结构示意图

---Cs+

---Cl-

1.在CsCl晶体中,每个Cs+周围最近距离的Cs+ 有几个?每个Cl-周围最近距离的Cl-有几个? 2.分析“CsCl” 化学式的由来。

二、有关晶体的计算
在晶体结构中确定一个具有代表性 的最小重复单元为研究对象,运用点、 线、面的量进行解答。
(摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系)

二氧化碳晶体
观察后回答题:

1、二氧化碳分子处于立方体的 什么位置?
顶点和面心

2、一个立方体中含有多少 个二氧化碳分子?

8×1/8+6×1/2 = 4

代表一个
二氧化碳分子

同一平面内二氧化碳分子的位置

观察: 在同一 平面上与一个二氧化碳分子距离 最近的二氧化碳分子有多少个?

4个

干冰晶体结构示意

上图为CO2分子晶体结 构的一部分。观察图形, 说明每个CO2分子周围 12 有____个与之紧邻等距 的CO2分子 由此可见,每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。


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