3.1 物质的聚集状态和晶体常识 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

物质的聚集状态&晶体常识 选择性必修2 第三章 第一节 01 第一部分 物质的聚集状态 20世纪前 物质由分子构成 通过X射线衍射等实验， 发现许多晶体中无分子 一、物质的聚集状态 液态 气态 固态 20世纪初 物质的聚集状态只有固态、液态、气态三种吗？ 极光 内容内容内容 1.等离子体 组成：电子、阳离子和电中性粒子。 （呈电中性的 物质聚集体） 用途： ① 制造等离子体显示器 ② 等离子体状态下发生 核聚变 一种特殊的气体 （分子或原子） 日光灯 霓虹灯 极光 雷电 蜡烛火焰 仅由离子组成的液态物质。 2.离子液体 （熔点不高） 离子液体、晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等等 物质的聚集状态 固态 液态 气态 3.液晶 介于液态和晶态之间。 01 第二部分 晶体与非晶体 二、晶体和非晶体 绝大多数固体是晶体 没有固定的熔点 有固定的熔点 玻璃、炭黑、石蜡、橡胶、沥青等为非晶体 本质差异 1.晶体 有自范性： 2.非晶体 无自范性 自发地呈现多面体外形 微观结构 宏观性质 条件之一：生长的速率适当 得到晶体的途径 ① 熔融态物质凝固 ② 凝华： （气态物质冷却不经液态直接凝固） ③ 结晶： 溶质从溶液中析出 碳酸钙 晶体粉末 许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形。 电子显微镜下的 碳酸钙晶体 晶体的各向异性 云母片上的长轴方向与短轴方向传热速度不同，热导率有各向异性。 玻璃片的蜡熔成圆形 云母片的蜡熔成椭圆形 晶体的各向异性 不同方向观察红宝石，发现宝石的颜色不同 在不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。 石墨平行层方向上电导率高; 垂直于层的方向上电导率低。 在不同方向，石墨的导电能力不同，导电率有各向异性。 【晶体和非晶体归纳小结】 晶体 非晶体 外观 自范性 物理性质 各向异性 熔、沸点 规则几何外形 无 规则几何外形 有 无 各向异性 各向同性 固定 不固定 （本质区别） 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 2、晶体和非晶体 最可靠的区分方法： X-射线衍射实验 【练习】 1、下列物质中，属于晶体的是________(填序号)。 A．橡胶　 B．玻璃　　C．食盐　 D．水晶　　 E．塑料　　 F．胆矾　 G．陶瓷 CDF 【练习】 2、下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述正确的是(　) A．是否为具有规则几何外形的固体 B．是否具有各向异性 C．是否具有美观对称的外形 D．内部微粒在三维空间里是否按一定规律呈周期性有序排列 D 【练习】 3、下列关于晶体的说法正确的是(　　) A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体 B．假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和 玻璃制品 C．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点 D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同 B 【思考】晶体为什么具有如此漂亮完美的外形？ 内部微粒在三维空间里呈周期性有序排列 【思考】自然界中，有很多不同的晶体，如何描述晶体中的微粒在空间的排列规律呢？ 在晶体微观空间里取出一个基本单元——晶胞 金刚石晶体 铜晶体 氯化钠晶体 三、晶胞 描述晶体结构的 。 1、定义： 基本单元 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 晶胞是无形的， 是人为划定的。 2、结构 一般来说，晶胞都是____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 平行六面 （1）“无隙”是指相邻晶胞之间___________。 无任何间隙 （2）“并置”是指所有晶胞都是______排列的，取向_____。 平行 相同 无隙并置 晶体 晶胞 晶胞 【思考】观察晶体中晶胞的结构关系，你能总结出什么规律？ 晶体 同一个晶体中，所有晶胞的形状、原子种类、个数及几何排列完全相同。 3、特征 晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面 分别相同的最小平行六面体。 8个顶角相同 x z y 三套各4根平行棱分别相同 三套各两个平行面分别相同 A 【思考】判断下列六面体哪个是晶胞？ B不符合 8个顶角相同 C不符合 三套各4根平行棱 D不符合 三套各两个平行面 课堂检测 铜晶体 铜晶胞 一个铜晶胞含有几个铜原子？ 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 1 体内：1 面心：1/2 顶点：1/8 棱边：1/4 4.晶胞计算 平行六面体 战 均摊法 顶角、棱、面上以及晶胞内时，一个晶胞平均占有的原子数(均摊法) 位置 顶角 棱上 面上 内部 一个晶胞平均占有的原子 1/8 1/4 1/2 1 （1）计算原子个数 8 1 8× 2 1 6× 一个铜晶胞含有4个铜原子 常见的晶胞 类型 简单立方 体心立方 面心立方 结构特点 在平面六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子 一个晶胞的原子数 1 2 4 2 2 4×2=8 8 体心立方 体心立方 面心立方 金刚石型 【思考】氯化钠的晶胞，它含有几个Na+？ 几个Cl—？ Na+数目 ＝ 12× + 1 ＝4 4 1 Cl—数目 ＝ 6× 2 1 + 8× =4 8 1 （2）求化学式 化学式为NaCl 一个晶胞含4个Na+和4个Cl- 一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是每个晶胞)中各类原子或离子数目的最简整数比。 球棍模型 该晶胞中各原子的数目为，已知该晶体的化学式为XnYmZq： X＝____，Y＝____， Z＝____，D的化学式为 。 1 3 1 XY3Z X， Y， Z （3）求晶胞密度、棱长： 先用均摊法计算晶胞中各粒子的数目，再代入公式 设晶胞的边长为a cm V m ρ＝ m＝n·M NA N n＝ ρ＝ N ·M NA ·V 单个/1mol晶胞所含粒子的质量 单个/1mol 晶胞的体积 ρ＝ N ·M NA ·a3 常用到的单位换算: 1pm=10-10cm 1nm=10-7cm （4）求配位数 在晶体中，与某个原子（或离子）距离最近且相等的其他原子（或离子）的个数，叫做这种原子（或离子）的配位数。 AlF3结构属于立方晶系，晶胞中F-和Al3+位置如图所示，F-的配位数为 。 2 在左侧晶体中每个Ti周围与它距离最近且相等的Ti的个数为____。 在右侧晶体中1个Co原子周围距离最近的O原子数目为___个。 6 12 晶胞不一定都取平行六面体 晶胞不一定都取平行六面体 以下晶胞如何利用均摊法计算原子数？ 位置 顶角 竖直棱 面上 内部 份额 1/6 1/3 1/2 1 以下晶胞如何利用均摊法计算原子数？ 位置 顶角 水平棱 竖直棱 内部 份额 1/12 1/4 1 1/6 【思考】①科学家是如何用证实晶体是周期重复排列的结构呢？ ②怎么知道晶胞的大小、形状、取向和各个原子的位置呢？ O Fe I2 当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，在记录仪上形成衍射图谱。人们对衍射图的数据进行处理，即可获得晶体结构的有关信息。 X射线管 铅板 晶体样品 记录仪 二、晶体结构的测定——X射线衍射实验 2θ/° 非晶态SiO2 晶态SiO2 明锐的衍射峰 分立的斑点 衍射图 计算获得 晶胞形状和大小 分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 X射线衍射图谱的应用 ①X射线衍射实验获得晶胞信息 晶体的周期性结构 衍射图 计算获得 晶胞形状和大小 分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 原子在晶胞里的数目和位置 结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 ②X射线衍射实验获得分子信息 根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角，得出分子的空间结构。 乙酸晶胞 谢谢观看 $