您好,欢迎访问姐妹文库,我们提供范文大全,个人简历,教案下载,课件中心,优秀作文,考试辅导,试题库,诗词鉴赏等

收藏

自然科学 频道

数学|物理|化学|生物学|天文地理 |

晶体结构与性质_图文

字体大小:[日期:2017-11-28]阅读:

导读:第十三章
第3讲

物质结构与性质(选考)
晶体结构与性质

基础盘点
一、晶体的常识 1.晶体与非晶体
晶体 非晶体 结构微粒 周期 结构微粒 无序 排 性有序 排列 列
无 不固定

第十三章 第3讲 物质结构与性质(选考) 晶体结构与性质 基础盘点 一、晶体的常识 1.晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构微粒 周期 结构微粒 无序 排 性有序 排列 列 无 不固定 各向同性 看是否有固定的 熔点 射线衍射 实验 对固体进行 X有 固定 各向异性 结构特征 自范性 性质特征 熔点 异同表现 二者区 间接方法 别方法 科学方法 2.晶胞 (1)概念 描述晶体结构的基本单元。 (2)特征 ①无隙:相邻晶胞之间没有 任何间隙 。 ②并置: 所有晶胞都是 平行 排列、 取向 相同。 3.晶格能 (1)定义 气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量,通常 取正值,单位: kJ/mol 。 (2)影响因素 ①离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶 格能越 大 。 ②离子的半径:离子的半径越 小 ,晶格能越 大。 (3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大,形成的离子晶体越 稳定 ,且熔 点越 高 ,硬度越 大 。 二、四种晶体的比较 类型 分子晶 体 比较 构成粒 分子 子 粒子间 分子间 的相互 作用力 作用力 原子晶 体 金属晶体 离子晶体 原子 金属阳离子、自 阴、阳离子 由电子 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 很高 难溶于 任何溶 剂 熔、 沸点 较低 相似相 溶 有的 很大 ,有 的 很小 有的 很高 ,有 的很低 常见溶剂难溶 较大 较高 大多数易溶 于水等极性 溶剂 溶解性 导 一般不具有 电和热 晶体不导电, 电、 一般不导电,溶于 导电性,个 的良导 水溶液或熔融 传热 水后有的导电 别为半导体 体 态导电 性 所有非金属氢化物 (如水、硫化氢)、部 物质 分非金属单质(如卤 类别 素 X2)、 部分非金属 及举 氧化物(如 CO2、 例 SO2)、几乎所有的 酸、绝大多数有机 物 (有机盐除外) 部分非金属 单质(如金 刚石、硅、 晶体硼),部 分非金属化 合物(如 SiC、SiO2) 金属氧化物 金属单 (如 K2O、 质与合 Na2O)、强碱 金 (如 (如 KOH、 Na、 Al、 NaOH)、绝大 Fe、青 部分盐(如 铜) NaCl) 考点精讲 考点一 晶体类型的判断 1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 (1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用 是离子键。 (2)原子晶体的构成微粒是原子, 微粒间的作用是共价 键。 (3)分子晶体的构成微粒是分子, 微粒间的作用为分子 间作用力。 (4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子, 微 粒间的作用是金属键。 2.依据物质的分类判断 (1)金属氧化物 (如 K2O、 Na2O2 等)、 强碱 (NaOH、 KOH 等 )和绝大多数的盐类是离子晶体。 (2)大多数非金属单质 (除金刚石、石墨、晶体硅 等 )、非金属氢化物、非金属氧化物(除 SiO2 外 )、几 乎所有的酸、 绝大多数有机物(除有机盐外 )是分子晶 体。 (3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶 体硼等,常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化 硅等。 (4)金属单质是金属晶体。 3.依据晶体的熔点判断 (1)离子晶体的熔点较高,常在数百至一千摄氏 度以上。 (2)原子晶体熔点高,常在一千摄氏度至几千摄 氏度。 (3)分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下至很 低温度。 (4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。 4.依据导电性判断 (1) 离子晶体溶于水的溶液及熔融状态时能导 电。 (2)原子晶体一般为非导体。 (3)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质 (主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水, 使分子内 的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。 (4)金属晶体是电的良导体。 5.依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或硬而脆。 原子晶体硬度大。 分子晶体硬度小且较脆。 金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有 延展性。 注意:①常温下为气态或液态的物质,其晶体 应属于分子晶体(Hg 除外)。 ②石墨属于混合键型晶体,但因层内原子之间 碳碳共价键的键长为 1.42×10-10 m,比金刚石中碳 碳共价键的键长(键长为 1.54×10 沸点高于金刚石。 ③AlCl3 晶体中虽含有金属元素,但属于分子晶 体,熔、沸点低(熔点 190℃)。 ④合金的硬度比成分金属大,熔、沸点比成分 金属低。 -10 m)短,所以熔、 考点二 晶体熔、沸点高低的比较 1.不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律 原子晶体 >离子晶体 >分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等沸 点很高,如汞、镓、铯等沸点很低,金属晶体一般 不参与比较。 2.原子晶体 由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键 长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚 石 >石英 >碳化硅 >硅。 特别提醒 2 852℃。 (1)原子晶体的熔点不一定比离子晶 体高,如石英的熔点为 1 710℃ , MgO 的熔点为 (2) 金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点 高,如 Na 的熔点为 97℃,尿素的熔点为 132.7℃。 3.离子晶体 一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子 半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的 熔、 沸点就越高, 如熔点: MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。 4.分子晶体 (1)分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高; 具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常得高。如 H2O>H2Te>H2Se>H2S。 (2)组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量 越大,熔、沸点越高,如 SnH4>GeH4>SiH4>CH4, F2<Cl2<Br2<I2。 (3) 组成和结构不相似的物质 ( 相对分子质量接 近), 分子的极性越大, 其熔、 沸点越高, 如 CO>N2, CH3OH>CH3CH3。 (4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 例如:CH3—CH2—CH2—CH2—CH3> 。 (5)同分异构体的芳香烃,其熔、沸点高低顺序 是邻>间>对位化合物。 5.金属晶体 金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属 键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点: Na<Mg<Al,Li>Na>K>Rb>Cs。 注意:①金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、 铂等熔点很高,如汞、镓、铯等熔点很低。 ②金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高, 如金属晶体 Na 晶体的熔点(98℃)小于分子晶体 AlCl3 晶体的熔点(190℃)。 考点三 晶体 几种典型的晶体结构 晶体结构 晶体详解 (1)每个碳与 4 个碳以共 价键结合,形成正四面 体结构 (2)键角均为 109° 28′ (3)最小碳环由 6 个 C 组 成且六原子不在同一平 面内 (4)每个 C 参与 4 条 C—C 键的形成, C 原子 数与 C—C 键之比为 1∶ 2 原 子 晶 体 金 刚 石 原 子 晶 体 SiO2 (1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合, 形成正四面体结 构 (2)每个正四面体 占有 1 个 Si,4 个 1 “ O”, 2 n(Si)∶n(O)= 1∶2 (3)最小环上有 12 个原子,即 6 个 O,6 个 Si 分子晶体 干冰 (1)8 个 CO2 分子构成立 方体且在 6 个面心又各 占据 1 个 CO2 分子 (2)每个 CO2 分子周围等 距紧邻的 CO2 分子有 12 个 离 子 晶 体 NaCl (型 ) (1)每个 Na - (Cl )周围等 距且紧邻的 - + Cl (Na )有 6 + 个。每个 Na 周围等距且 + 紧邻的 Na 有 12 个 (2)每个晶胞 + 中含 4 个 Na 和 4 个 Cl- + 离 子 晶 体 CsCl (型 ) (1)每个 Cs+周 围等距且紧邻 - 的 Cl 有 8 个, 每个 Cs+ (Cl- ) 周围等距且紧 邻的 Cs+ (Cl- ) 有6个 (2)如图为 8 个 晶胞, 每个晶胞 中含 1 个 Cs+、 1 个 Cl- 规律方法 晶胞中微粒数目的计算方法: 注意 : ①具有规则几何外形的固体不一定是晶 体,如玻璃; ② 晶胞是从晶体中 “ 截取” 出来具有代表性的 最小部分,而不一定是最小的“平行六面体”; ③ 在计算晶胞中微粒个数的过程中,不要形成 思维定势,任何形状的晶胞均可使用均摊法。不同 形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几 个晶胞所共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底 面上的棱、面心依次被 6、 3、 4、 2 个晶胞所共有。 5.(2009· 山东理综,32)C 和 Si 元素在化学中占有极 其重要的地位。 (1)写出 Si 的基态原子核外电子排布式___________。 从电负性角度分析,C、Si 和 O 元素的非金属活泼 性由强至弱的顺序为______________。 (2)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似,其中 C 原子的 杂化方式为_________, 微粒间存在的作用力是________。 解析 (1)根据基态原子核外电子排布的规律去 写;在 C、 Si 和 O 元素中,吸引电子的能力由强到 弱的顺序是 O>C>Si。 (2)在 SiC 晶体结构中, 每个 C 原子与 Si 原子形 成四个完全相同的 C—Si 键,所以 C 原子的杂化方 式为 sp3 杂化。微粒间存在的作用力是共价键。