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晶体结构复习梳理课

[考纲要求]

1．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

2．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。

3．能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

4．了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

四种晶体的比较

（一）分子晶体

1、分子的密堆积：象这种在分子晶体中分子间的作用力仅为范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有

个紧邻的分子的特征称为

。

2、典型的分子晶体：

（1）、分子间的作用力仅为范德华力的分子晶体的结构特征——分子的密堆积

以CO2为例，如右图为干冰晶体的晶胞，

立方体的

和

各有一个CO2分子，因此，

每个晶胞中有

个CO2分子。在干冰晶体中，每个CO2 分子距离最接近且相等的CO2分子有

个。

（若将CO2分子换成O2、I2或C60等分子，干冰的晶体结构

就变成了O2、I2或C60的晶体结构。）

（2）、分子间的作用力主要是氢键（也存在范德华力）的分子晶体

以冰为例，在冰的晶体中水分间的主要作用力是

（也存在范德华力），氢键

（填“是”或“不是”）化学键，但跟共价键一样具有

性，每个水分子通过氢键与另外

个水分子结合成

构型，从而使得水分子间空隙大，冰的密度减小。

3、比较干冰与冰：

外观

分子间作用力 干冰

冰

紧邻分子数

一个晶胞占有

的分子个数

密度

熔点

4、如何解释4oC时水的密度最大？

5、趣味实验：取两块大小相同的干冰，在其中一块中央挖穴，撒入镁粉，用红热的铁棒点燃，将另一块干冰盖上，会看到_______________________________________________________；

这个实验不但证明了____________________________________，而且也说明了_____________ _________________。（课本67页）

5、天然气水合物

（1）为什么气体分子可以形成水合物晶体？

（2）为什么说可燃冰是巨大的潜在能源？

（二）原子晶体：又称______________ （1）某些非金属单质

（硼晶体、金刚石、晶体硅、锗等）

①金刚石: a、在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的4个碳原子所包围，以共价键跟这4个碳原子结合，形成正四面体。金刚石晶中，最小的碳环为

元环，有 个碳原子,并且不在同一平面（实际为椅式结构），碳原子为

杂化 b、金刚石的晶胞结构如右——C原子位于晶胞的8个顶点和6个

面心，还有4个在立方体体内（这四个是互不相邻的）。

每个晶胞中占有

个碳原子.

c、12g金刚石中有

mol共价键。碳原子与共价键之比为

②晶体Si

由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，键长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。

（2）某些非金属化合物

【SiO2、SiC（金刚砂）、BN（氮化硼）、Si3N4等】

①SiO2

a、SiO2晶体中最小的环为

元环

b、每个硅原子和____个氧原子形成_____个共价键，

每个硅原子结合__个氧原子；同时，每个氧原子结合___个硅原子。

SiO2晶体是由硅原子和氧原子按______

比例组成的。

c、每个SiO2晶胞中含有

个Si原子，含有

个O原子

d、1mol SiO2晶体中有

mol共价键

②SiC 将金刚石晶胞中的一个C原子周围与之连接的4个C原子全部换成Si原子，键长稍长些便可得到SiC的晶胞。（其中晶胞的8个顶点和6个面心为Si原子，4个互不相邻的立方体体心的为C原子，反之亦可）

a、每个SiC晶胞中含有

个硅原子，含有

个碳原子

b、1mol SiC晶体中有

mol Si—C共价键

【小结】、掌握典型的晶体

最小的环为

元环

1个原子最多连接几个环

每个环占有几个原子

1mol 晶体中有

mol共价键

原子数：共价键数：环数

碳、硅的杂化方式

每个晶胞占有的原子个数

金刚石（晶体硅）

碳化硅

二氧化硅

（三）金属晶体的原子堆积模型

1、金属键：在金属单质晶体中，原子之间以金属键相互结合。描述金属键本质的最简单的理论是“电子气理论”：__________________________________________________________ ___________________________________ 2、用电子气理论解释

（1）金属的延展性__________________________________________ （2）金属的导电性___________________________________________ （3）金属的热导率随温度升高而降低__________________________________ 3、金属晶体的原子堆积模型

（1）、二维平面内金属原子的两种放置方式

（2）、三维空间堆积模型

非密置层，配位数

密置层，配位数

★非密置层在空间一层一层堆积的两种方式：

和

①简单立方

每个晶胞含

个原子，该堆积方式空间利用率

，配位数为

只有金属

采取该堆积方式。

②体心立方（钾型）

每个晶胞含

个原子，分别位于立方体的

，

该堆积方式空间利用率为

比简单立方堆积

，配位数为

，

采取该堆积方式。

★密置层在空间一层一层堆积的两种方式：

和

(1)六方最密堆积（镁型）

（2）面心最密堆积（铜型）

按

方式堆积的称为六方最密堆积，

按

方式堆积的称为面心立方最密堆积，

配位数均为

，空间利用率均为

，但所得晶胞形式不同。

【小结】金属晶体得四种堆积模型对比

堆积模型

采用这种堆积的典型代表

简单立方堆积

体心立方堆积

六方最密堆积

空间利用率

配位数

晶胞结构

面心立方最密堆积

(四)混合晶体——石墨（选3——76页）

1、石墨晶体的结构——石墨的晶体是________状结构。

石墨晶体中存在的相互作用有

、

、

。

①在每一层内，碳原子呈

杂化，每一个碳原子都跟其他_

_个碳原子以

相结合，排列成______形，一个个六边形排列成平面的网状结构

②层与层间以___

____相结合，因此片层之间容易滑动，石墨质软。但是由于同一层上的碳原子间以较强的共价键结合，所以石墨的熔点很高。

③未杂化的所有p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。所以石墨象金属一样有金属键。

2、石墨的性质——质软、熔点高、沿石墨平面的方向能导电（思考如何解释？）

（五）离子晶体的典型模型

1、什么是离子晶体配位数（C. N.）?

2. 决定离子晶体结构(即配位数)的因素

（1）几何因素___________________________________ 半径比（r+/r_）

配位数

代表物

0.2～0.4 4 ZnS 0.4～0.7 6 NaCl 0.7～1.0 8 CsCl 结论：AB型离子晶体中，阴、阳离子的配位数相等，但正、负离子的半径比越大，离子的配位数越__________。

（2）电荷因素:

晶体中阴阳离子所带的电荷不同，会造成阴阳离子的配位数

______ 3、典型的离子晶体对比

★NaCl晶体：

①在一个NaCl晶胞中，有

个Na+，有

个Cl。

－②在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引

个Cl，

－形成

形；每个Cl同时强烈吸引

个Na+。

－则NaCl晶体中，Na+

和Cl的配位数分别

－为

、

。

③在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有

个。

同理：每个Clˉ周围与它最接近且距离相等的Cl共有

个。

★CsCl晶体：

①在一个CsCl晶胞中，有

个Cs+，

有

个Cl。

②在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引

个Cl,即

Cs+的配位数为

－－－每个Cl

同时强烈吸引

个Cs+，

－即Cl的配位数为

。

③在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有

个，形成

形。

同理：在CsCl晶体中，每个Clˉ周围与它最接近且距离相等的Cl共有

个。

★ZnS晶胞：

①1个ZnS晶胞中，有

个S2，

－－－有

个Zn2。

＋

②Zn2的配位数为

。

＋S2的配位数为

。

－

★CaF2晶胞

①1个CaF2的晶胞中，有

个Ca2，

＋有

个F。

②CaF2的晶体中，Ca2和F的配位数不同，

＋－－Ca2配位数是

，F的配位数是

。

＋－

【小结】

晶体类型

晶胞类型

晶胞结构示意图

配位数

AB

CsCl型

ZnS型

AB2

CaF2型

NaCl型

每个晶胞含有离子数