专题02 晶体结构与性质（期中复习课件，pdf版）高二化学下学期人教版

专题02晶体结构与性质 ●Na* ●cl 目录 1.晶体的常识 2.晶体类型 晶体与非晶体 分子晶体 考点01 物质的聚集状态与晶体的常识 晶体的特征 共价晶体 自范性、各向异性 晶胞、晶体 金属品体 空间利用率、配位数 考点02 分子晶体 离子晶体 过渡晶体 混合型晶体 考点03 共价晶体 3.微粒间作用力 晶体结构 与性质 范缠华力 4.晶体的性质 复键 考点04 金属键与金属晶体 共价键 焙、沸点 高子键 硬度 金展键 溶解性 导电性 考点05 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 导热性 5.晶体结构的测定方法 延展性 X射线行射法 考点06 配合物与超分子 电子行射法 中子衍射法 考点01 物质的聚集状态与晶体的常识 物质的聚集状态 1.物质三态间的相互转化（配图） 汽化（吸热） 气态 2.聚集状态包括： 升华（吸热） 气态、液态、固态、晶态、非晶态、 液化（放热） 凝华（放热） 塑园晶态、液晶态 凝固（放热） ●微点拨：构成粒子可为分子、原子或离子 液态 熔化（吸热） 固态 (如离子液体) 比较项目 晶体 非晶体 二、晶体与非晶体 有 无 自范性 ● 本质差异： (有固定的熔点) (没有固定的熔点) 自范性（有/无）； 周期性有序 微观结构 无序 微观结构（周期性有序/无序） (空间排列呈周期性) (空间排列混乱) 考点01（续） 晶体的特点与晶胞 ★一、晶体特点 自范性 2 各向异性 3 固定熔点 4 高度有序性 $ 熔点 固定 自发呈多面体外形 (条件：生长速率适当； 物理性质在不同方向上 在一定压强下 微观粒子在空间呈 本质：微观周期性有序) 表现不同 熔化时温度保持不变 周期性有序排列 二、获得晶体的途径 熔融态凝固 米 气态凝华 溶液析出 三、 晶胞 概念：描述晶体结构的基本单元 结构：平行六面体，“无隙并置” 晶胞（平行六面体） 晶胞的“无隙并置” 构成晶体结构 考点01（续） 晶胞中原子数计算 Cu晶胞（面心立方） 一、晶胞粒子共用规则 原子数计算： ●顶角原子 1 (每个占1/8) 8×8+6× 顶角：8个晶胞共用每个占 18 。面心原子 =1+3 (每个占1/2) 棱上：4个晶胞共用一每个占 14 =4 面上：2个晶胞共用一每个占 12 Na晶胞（体心立方） Zn晶胞（六方最密神积） 2晶胞（分子晶体） 金刚石晶胞 0二、实例 Cu晶胞：8×+6×=4 8个顶角原子 6个面心原子 晶胞中原子数 ●顶角原子（每个占1/8） ●顶角原子（每个占1/8） 每个占1/8 每个占1/2 为4 0●l2分子（每个占1） ●碳原子（每个占1） 0体心原子（每个占1） ●内部原子（每个占1） 原子数计算： 原子数计算： 原子数计算： 金刚石晶胞： 。 Na、Zn、l2、金刚石晶胞原子数：2、2、8、8 8r1 +1×1=2 12×日+2x1=2 8×1=8 8×1=8 考点01（续） 晶体结构的测定 四、晶体结构的测定 1.最常用仪器： X射线衍射仪（简化示意图） X射线衍射仪 探测器 2.衍射结果： 布拉格定律 分立斑点或明锐衍射峰 nλ=2dsin0 (衍射条件) 3.可获得信息： X射线管 晶胞形状大小、对称类型、 (X射线源) 样品（晶体） 20 原子数目与位置 狭缝 (准直器) 样品台旋转(0) 0:入射角；20：探测器接收衍射线的角度 通过改变0（或20）并记录衍射强度，得到衍射图样 利用布拉格定律进行结构分析 典型衍射图案（分立斑点） 考点02分子晶体 非金属 一、分子晶体及其结构特点 氢化物 H,O NH, HCI 1 概念：只含分子的晶体 2 部分非金属 粒子间作用力：分子间作用力 单质 3 C12(X2) 常见类型： 非金属氢化物(H,O、NH等) 部分非金属 氧化物 ●部分非金属周单质(X2、O2、P、S3) CO, SO ●部分非金属氧化物(CO2、S0,等) 几乎所有酸、 ●几乎所有酸、绝大多数有机物 绝大多数有机物 CH,COOH(乙酸) HNO3(硝酸) C。H6(苯) 分子晶体分类（简化版） 分类 定义 常见物质（举例） 粒子间作用力 熔、沸点特点 非金属氢化物 由非金属元素和氢元素组成的分子晶体 H2O、NH3、HCI等 分子间作用力（含氢键） 较高（如H2O、NH3) 部分非金属单质 由非金属元素组成的单质分子晶体 X2、O2、P4、S等 分子间作用力（范德华力） 较低 部分非金属氧化物 由非金属元素和氧元素组成的分子晶体 CO2、S02、S0,等 分子间作用力（范德华力） 较低 酸和有机物 酸及大多数有机化合物形成的分子晶体 CH,COOH、HNOg、CaH等 分子间作用力（含氢键等） 差异较大 考点02（续）分子晶体堆积方式与典型结构 4.堆积方式： 作用力类型 堆积方式 配位数 典型实例 密堆积 配位数 范德华力 000 分子尽可能紧密排列 12 60 干冰(C02) 非密堆积 配位数 范德华力+氢键 因氢键方向性， 不能紧密堆积 <12 HF NH3 冰(H2O) 二、 典型分子晶体： 冰(H2O】 干冰(C02) ●氢键主导 仅范德华力 每个水分子通过氢键 每个C02分子周围有 连接4个邻近水分子 12个邻近分子 县 配位数= 4 配位数-12 --氢键(O一H…O) 晶胞中含4个C02分子 考点02（续）分子晶体物理性质 氢键导致熔沸点反常高！ 三、物理性质 H20(有氢键) H2S(无氢键) 1.特性： 120 120 ·熔沸点低、密度小、硬度小、易挥发； 00 100 A 80 ·绝缘体； 60 60 A ·符合“相似相溶”。 40 品 沸点 20 沸点 2.熔沸点比较规律： 100°C 0 -60°C 分子间作用力越大→熔沸点越高 分子间存在氢键， 分子间无氢键， 含氢键→熔沸点反常高 作用强，沸点高！ 作用弱，沸点低。 “相似相溶” 油（非极性） 极性不同， 相似→相溶 极性相似， 乙醇+水 不相似→不相溶 不相互溶解， 例：乙醇和水 相互溶解， 水（极性） 互溶，均一透明 例：油和水 分层明显。 形成均一溶液。 考点03 共价晶体 2、 共价晶体的结构和性质 金刚石(C)局部结构 Si02(二氧化硅)局部结构 1 结构特点： ·粒子：原子；作用力：共价键 ● 空间结构：三维网状，“巨分子” 常见物质： 非金属单质：金刚石、晶体硅等 ·非金属化合物：SiC、BN等 。氧化物：SiO2 Qc(碳原子) ○Si(硅原子)●0（氧原子） 非金属单质 非金属化合物 氧化物 金刚石、晶体硅等 SiC、BN等 SiO2 考点03（续） 典型共价晶体结构 二、典型共价晶体 用途 1.金刚石 109°28 玻璃 ●sp杂化，键角109281 用于建筑、 ●配位数4，最小环6元环， 器皿、显示等 12个环共用1个C 最小环： 配位数：4 6元环 芯片 Si0,用于半导体 2.二氧化硅 绝缘层、基底等 Si ·sp3杂化，Si:0=1:2 ●每个O连2个S引 光导纤维 ●最小环含12原子 最小环： SiO,用于光信号 (6Si+60) 12原子 硅氧四面体 传输 (6Si+60)】 。用途：玻璃、芯片、 (Sio) 光导纤维等 ●si ● 考点03（续）共价晶体熔沸点规律 3.熔沸点： (1)共价键强 →熔点很高 (2)结构相似时：原子半径↓→键长↓→键能个→熔点个 原子半径 键长 键能 熔点 ·例：金刚石>SiC>晶体硅 熔点(C) 4000 约3550C 3000 约2730C 2000 约1410C 1000 0 网 金刚石 Sic 晶体硅 考点04金属键与金属晶体 一、金属键 电子气模型 1.定义：金属阳离子与自由电子间强烈作用 2.成键粒子：金属阳离子、自由电子 3.成键条件：金属单质或合金 4.本质：电子气理论一一价电子形成“电子气” 维系所有原子 二、金属晶体 1.定义：由金属键形成的单质晶体 金属阳离子 自由电子（电子气） 考点04（续） 金属物理性质解释 电子气理论解释性质： 电子定向移动 导电性 + + ⊕→⊕⊕·⊕→ 导热性 高 自由电子定向移动 电子碰撞传能 端 低温端 ●- (温度个→导电性↓) ①金属阳离子●自由电子 热量传递方向 温度 延展性 ⊕④⊕+中⊕d D⊙⊙田D⊕(. 合金性质 纯金属 外力 纯金属熔沸点 ⊕由⊕⊕⊕中⊕ 层滑动 合金熔沸点 合金 Jl ⊕⊕④④④⊕⊕④ 不破坏键 低于成分金属 合金熔沸点 ++++++++ 时间 微点拨 ★ 合金的熔沸点通常低于其成分金属，因为合金中原子种类不同，破坏金属键所需能量降低。 考点05 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 一、离子晶体 NaCI型（氯化钠型） CsCI型（铯氯型） 1.结构特点： ·粒子：阳离子、阴离子 。作用力：离子键 配位数：邻近异号离子数 2.常见类型： Na* Cs+ NaCl型、CsCI型 配位数 配位数 (每个离子与6个异号离子相邻) (每个离子与8个异号离子相邻) 考点05（续） 离子晶体性质与过渡晶体 3.物理性质 ▲☑ 硬度大 熔沸点高 固态：不导电 熔融状态：导电 溶液状态：导电 二、 过渡晶体 1.四类典型晶体：分子、 共价、金属、离子 2.过渡晶体：介于之间 氧化物 Na2O MgO Al203 SiO2 离子键 62% 50% 41% 33% 百分数(%) 离子性逐渐减弱 处理方式 按离子晶体处理 按共价晶体处理 ★ Na20:离子键百分数最高，离子性较强，按离子晶体处理。 ★ Al2O3、SiO2:离子键百分数较低，离子性较弱，按共价晶体处理。 考点05（续） 混合型晶体—石墨 石墨层状结构 2.混合型晶体 (1)石墨结构： 层内作用力： 共价键（强） ·层内：Sp杂化，共价键，平面六元环，配位数3 。层间：范德华力 层间作用力： ·含未杂化p电子→导电 范德华力（弱） (2)晶体类型：混合晶体（共价键+金属键+范德华力） 石墨中p轨道示意图 (3)性质： p轨道（垂直于层面） π电子离域 碳原子 高熔点 质软 易导电 0键（层内共价键） 考点06配合物与超分子 一、配合物 1.配位键： H ●概念：一方提供孤电子对，一方提供空轨道 H-N 配位键 ●形成条件：配体(NH3、H,O等) +中心离子(Cu2+、Ag等) H NH3→Cu2+ NH3(配体) Cu2+（中心离子) ●具有饱和性、方向性 孤电子对 空轨道 考点06（续）配合物组成与实例 2.配位化合物 (1)概念：中心离子+配体→配合物（如[Cu(NH3)4]SO4) (2)实例现象： 实例1：Cu2++NH3 实例2：Fe3++SCN 实例3：AgCI+NH3 实验过程 溶液呈 NH3H2O 血红色 (过量) 沉淀 深蓝色 深蓝色 白色沉淀 沉淀溶解， 滋液 晶体 (AgCI) 溶液无色 现象特征 蓝色沉淀→深蓝色溶液→深蓝色晶体 溶液呈血红色 沉淀溶解，溶液无色 (3)组成： :NH3 2+ 配位数 配位键数目 中心原子（离子） 配体 (如[Cu(NH3)4]2+为4) 提供空轨道 HN…Cu2+…NH3 提供孤电子对 (如Cu2+) (如NH3) 该配合物中，Cu2+与 :NH2 4个NH3形成配位键， 配位数为4。 [Cu(NH3)4]2+ 考点06（续） 超分子 实例1：C60/C0分离 实例2：冠醚识别碱金属离子 二、超分子 (主客体识别) (空穴匹配) 1.概念：多种分子通过分子间作用 形成的聚集体（含离子） ←→主体（冠醚） C60(客体) 主体(Host) 直径≈0.71nm 2.实例： 客体 ·C6o/C0分离（主客体识别） (K*离子) 冠醚识别碱金属离子（空穴匹配） C0(客体) 直径=0.78nm 3. 重要特征：分子识别、自组装 冠醚空穴大小与K离子半径匹配 主体空腔大小不同，实现C60与C70的分离 实现选择性识别 分子识别 自组装 专题02晶体结构与性质 学习完毕 金刚石 NaCl 石墨 冰（冰h) CsCl CaF2