第4讲 晶体常识与常见晶体的空间结构模型-【寒假自学课】2023年高二化学寒假精品课（人教版2019）

( 第4讲 晶体 常识 与常见晶体的空间结构模型 ) ( 知识清单 ) [基本概念]①晶体；②非晶体；③晶胞； [基本规律]利用“均摊法”进行晶胞的计算； ( 典题温故 ) 1.人们最初对晶体的认识完全是理性思考的结果。法国的结晶学家阿羽衣依据晶体具有沿一定晶面碎裂的性质，对晶体的微观结构做了合理而大胆的设想，于1784年提出晶体是由具有多面体形状的晶胞平行而无间隙地堆积而成的。阿羽衣的思想被法国物理学家布拉维发展为空间点阵学说，即构成晶体的粒子按一定规则排列为空间点阵结构。 俄国的费多罗夫、德国的熊富利斯和英国的巴洛三位科学家分别于1890年、1891年和1894年以晶体结构周期性重复单位为基础，推导出描述晶体空间排列的对称性理论——230种空间群。这些思考完全是在不能测定晶体内部结构的情况下产生的，科学和技术的发展后来完全证实了上述理性思考的正确性。 [问题1]　晶体的“空间点阵结构”中，构成晶体的相邻微粒间是否相切？ 提示：是。构成晶体的微粒是“无隙并置”的，故这些相邻微粒间相切。 [问题2]　如何理解晶体结构中“周期性重复单位”？ 提示：“周期性重复单位”是指晶体中最小的结构单元可以无限重复(答案合理即可)。 [问题3]　晶体的化学式表达的意义是什么？ 提示：晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。 2.甲、乙、丙三种晶体的晶胞结构如图所示： 甲　　　　　　乙　　　　　丙 (1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为__________。 (2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是__________。 (3)丙晶体中每个D微粒周围结合E微粒的个数是____________________。 [解析]　(1)X位于正方体体心，该晶胞中含有1个X；Y位于顶角，该晶胞中Y的个数＝4×＝，则该晶胞中X、Y的个数比是2∶1，又X为阳离子，所以甲晶体的化学式为X2Y。(2)乙晶胞中A的个数＝8×＝1，B的个数＝6×＝3，C的个数为1，所以乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比为1∶3∶1。(3)丙晶体中每个D微粒周围结合E微粒的个数是8，即共用D微粒的8个晶胞中的E微粒的个数，这8个E微粒与D微粒的距离最近且相等。 [答案]　(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8 ( 知识梳理 ) 一.晶体与非晶体 1．晶体的特点 (1)自范性： ①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：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。 (2)各向异性：许多物理性质常常会表现出各向异性。 (3)晶体有固定的熔点。 (4)外形和内部质点排列的高度有序性 晶体的其他基本性质 (1)均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。 (2)对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上存在有规律的重复，就是对称性。 (3)稳定性：结晶状态是一个相对稳定的状态。 2.晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 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 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 3.获得晶体的三种途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态凝华[物质冷却不经过液态，直接凝固(凝华)]。 ③溶质从溶液中析出。 二.晶胞 1.①概念：描述晶体结构的基本单元。 ②晶体中晶胞的排列——“无隙并置” 2．晶胞组成的计算——均摊法 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。 均摊法确定晶胞中粒子的个数 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算： (3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。 (4)对于独立原子构成的分子，其分子式的确定则不能用均摊法。如由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关