内容正文:
专题 晶体的结构和性质
1、 物质的聚集状态与晶体的常识
1. 常见的几种物质聚集状态
等离子体
离子液体
液晶
定义
由___________、_________、____________构成的呈___________的聚集体。
仅由________组成的液体物质。
介于_______和___________之间的物质聚集状态。
特点
应用
日光灯和霓虹灯的灯管里,蜡烛的火焰里,激光和雷电里。制造等离子体显示器;进行化学合成;发生核聚变
AlCl4-和有机阳离子构成的电解质溶液。属于低温或室温熔融盐,可作为绿色催化剂和溶剂
液晶显示器和应用于飞机、坦克、防弹头盔的合成高强度液晶纤维
2. 晶体与非晶体
本质(内部排列)
自范性
熔点
例子
非晶体
晶体
3. 晶体的性质
自范性
(1)定义:在适宜的结晶条件下,晶体能__________的呈现出__________________的外观和结构。
(2)生长条件:有____________的生长___________。
各向异性
获得晶体的途径
(1) ___________________物质凝固;(2)溶质从溶液中_________
(3)气态物质冷却不经液态直接_______________
晶体、非晶体的鉴别方法
4. 晶体与非晶体的认识误区
①同一物质可以是晶体,也可以是非晶体。如晶体SiO2(水晶)和非晶体SiO2(石英玻璃)
②有规则几何外形或者美观、对称外形的固体,不一定是晶体。
如玻璃制品可以塑造出规则的几何外形,也可以具有美观对称的外观。
③具有固定组成的物质不一定是晶体。如某些无定形体(炭黑)也有固定组成。
④晶体不一定都有规则的几何外形。 如碳酸钙粉末。
⑤晶体的固体粉末同样是晶体。 晶粒太小无法用肉眼观察。
5. 晶体结构的测定
方法
________________________________
谱图
在记录仪上产生_______________或者____________________
作用
根据衍射图,经过计算可以获得晶体结构的有关信息,包括____________和_________、 分子或原子在微观空间有序排列呈现的___________、原子在晶胞里的________和_________等,以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。还可测分子的____________和____________。
实例
二、晶胞
概念
描述晶体结构的______________;晶胞是晶体中最小的________________________。
晶胞与晶体的关系
(1) 无隙:相邻晶胞之间没有任何____________。(共用棱、面和顶点)
(2)“并置”:所有晶胞______________,___________。(通过平移能与另外晶胞完全重叠)
(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
判断方法
(1)8个_____相同(2)三套各4根________分别相同(3)三套各两个__________分别相同
例:下列属于晶胞的是( )
晶胞中所含粒子数的计算
均摊法:
常见类型
顶角
面上(心)
棱上
内部(体心)
晶体密
度的计算
(1)晶胞参数
晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示,包括晶胞的3组棱长a、b、c
和3组棱相互间的夹角α、β、γ,即晶格特征参数,简称晶胞参数
(2) 晶体密度 :ρ=________________________ g·cm-3
(3) 实例:CsCl晶体的密度为ρ=g·cm-3
晶体常见晶胞
晶体结构
图示关系
计算(晶胞参数a与原子半径r)
简单立方晶胞
晶胞中
原子数
晶胞密度
空间利用率
半径与边长关系
体心立方晶胞
面心立方晶胞
六方最密堆积晶胞
金刚石、硅单质
金刚石晶胞
SiC、砷化镓、氮化硼
高考真题练习
(2025北京高考卷)①的配体中,配位原子是_______。
②已知的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为_______。
(2025广东高考卷)晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知:同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比,则_______;晶体中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为_____。
(2025云南高考卷)一种锑锰Mn3Sb合金的立方晶胞结构如图。
①该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有_______个。
②NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为anm,则晶体的密度为___
(2025河北高考题) 的晶胞参数、,M、N原子的分数坐标分别为、。下列说法错误的是( )
A. 该物质的化学式为 B. 体心原子的分数坐标为
C. 晶体的密度为 D. 原子Q到体心的距离为
(2025湖北高考卷)SO2晶胞是长方体,边长,下列说法正确的是
A. 一个晶胞中含有4个O原子
B. 晶胞中SO2分子的取向相同
C. 1号和2号S原子间的核间距为
D. 每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个
(2025湖南高考卷)K+替代部分Ba2+形成(摩尔质量为),其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 晶体中与铋离子最近且距离相等的O2-有6个 C.第一电离能:Ba>O
B. 晶胞中含有的铋离子个数为8 D. 晶体的密度为
三、晶体类型
分子晶体
共价晶体
微粒
只含________________
只由__________构成
作用力
物理性质
熔沸点___________,满足相似相溶原理
熔沸点___________
常见物质
类型
典型例子
典型例子
(1) 堆积方式___________________________
(2) 微粒间作用力
(3) 每个分子周围紧邻的分子______________
(4) 同种堆积方式的其他例子______________
金刚石晶胞
(1)在晶体中每个碳原子以 对称地与相邻的_________个碳原子相结合。
(2)晶体中C—C—C夹角为 ,碳原子采取
________杂化。
(3)最小环上有 个碳原子。
④晶体中C原子个数与C—C键个数之比为_____
(1) 堆积方式_______________________
(2) 微粒间作用力____________________
(3) 每个分子周围紧邻的分子______________
(4) 同种堆积方式的其他例子______________
(1) 二氧化硅晶体中,每个硅原子均以 对称地与相邻的_______个氧原子相结合,每个氧原子与______个硅原子相结合。体中Si原子个数与Si—O键个数比为____
(2) 晶体结构中最小的环上有 个硅原子和 个氧原子,晶体中硅、氧原子个数比为1:2。
熔沸点影响因素
(1) 先看相对分子质量,相对分子质量越____,
熔沸点越__________
(2) 当分子中存在电负性较大的____________
原子时,分子间会形成____________,熔沸点_______。
(3) 碳原子相同时,支链越多,熔沸点越______
(4) 邻羟基苯甲醛____对羟基苯甲醛的熔沸点
(1) 对结构相似的共价晶体来说,原子半径越
键长 越 ,晶体的熔点
其他例子
金属晶体
电子气理论
金属脱落下来的___________几乎均匀分布在整个晶体中,像遍布整块金属的“电子气”,从而把所有金属原子维系在一起,这些电子又称为_________________。
作用力
金属键:
(1)______________与_____________之间的强烈的相互作用。
(2)本质:静电作用
(3)特征:金属键没有_______性及_______性,电子均匀分布在整块晶体中,被所有金属原子共用。(4)影响金属键强弱的因素:金属元素的原子__________和__________________。
原子半径越________ → 金属键越________;价电子数越_______ → 金属键越__________。
(5)金属键的强弱对金属性质的影响:金属键越_______,金属的熔沸点越______,硬度越______
物理性质
金属晶体熔点差别较_______,一般熔、沸点较______,但有部分熔点较_____,如Cs、Hg等
常见类型
典型例子
注意事项
(1)合金也属于金属晶体;合金熔沸点一般低于成分金属,硬度变大。
(2)在金属晶体中存在阳离子,但不存在阴离子;
电子气理论解释金属的物理性质
(1)延展性:受外力各原子层相对____________,___________不变,金属键发生形变但不会断裂,电子气起“润滑剂”作用,故有良好的延展性。
(2)导电性:金属晶体中的______________在______________作用下发生定向移动,形成电流,使金属具有良好的导电性。
(3)导热性:金属某部分受热时,该区域自由电子能量增加,运动速度加快,通过________,把能量传递给金属阳离子。___________与_____________频繁碰撞,实现热能的传递,使整块金属达到相同的温度。
(4)具有金属光泽:由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列,且存在自由电子,所以当光线照射到金属表面时,___________可以吸收所有频率的光并很快放出,使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时,晶格排列不规则,吸收可见光后反射不出去,所以金属粉末常呈暗灰色或黑色
典型金
属晶体
见常见晶胞处:简单立方堆积、面心立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积。如铜晶胞
离子晶体
微粒
作用力
离子键:
(1) ______________间通过_____________作用所形成的强烈的相互作用,包括静电
____力和静电______力。
(2)特征:离子键不具有__________性和_______________性;
(3)影响离子键强弱因素:阴阳离子的______________数与离子_____________。阴、阳离子的___________越多,离子半径越______,离子键越___________。离子晶体的熔、沸点越_______,硬度越_______
物理性质
固态时___________,熔融状态时可____________。
常见类型
影响离子键强弱的
因素
(1) 晶体的结构类型
(2) 离子的半径越________,键长越_________,离子键越___________,离子晶体熔沸点越____
(3)离子所带电荷量越________,离子键越______________,离子晶体熔沸点越________
典型离子晶体
CaF2
晶胞中各
原子数目
晶体密度(晶胞参数为acm)
配位数
空间利用率
过渡晶体
混合晶体
概念
作用力
________________差值越大,离子键成分的百分数越高
既有共价键,又有金属键和范德华力
典例
高考真题练习
(2025云南高考卷)该晶胞在yz平面的投影为
(2025山东高考卷)对物质性质差异解释是否正确
(2025湖南高考卷)对物质性质差异解释是否正确
(2025湖北高考题)对物质性质差异解释是否正确
(2025河南高考卷)ZY(NaF为共价晶体)
(2025河北高考卷)下列物质性质解释是否正确
(2025广东高考卷)D. 固态硬盘芯片常使用单晶硅作为基础材料,单晶硅是一种共价晶体
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