高中化學(xué)選修三-晶體PPT課件

.,1,化學(xué)選修三,原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),原子結(jié)構(gòu),原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),共價(jià)鍵,分子的立體結(jié)構(gòu),分子的性質(zhì),晶體的常識(shí),分子晶體與原子晶體,金屬晶體,離子晶體,.,2,1、化學(xué)鍵及其分類(lèi),相鄰原子或離子之間強(qiáng)烈的相互作用,按成鍵方式分為：,金屬鍵,共價(jià)鍵,離子鍵,金屬晶體,分子晶體,離子晶體,.,3,四、配合物理論簡(jiǎn)介,1、配位鍵,定義：共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方向提供給另一個(gè)原子共用所形成|的共價(jià)鍵稱(chēng)配位鍵。,表示方法,形成條件,AB,一個(gè)原子有孤對(duì)電子，另一個(gè)原子有空軌道。,.,4,2、配位化合物,配合物的形成,天藍(lán)色溶液,藍(lán)色沉淀,深藍(lán)色溶液,Cu(OH)2,深藍(lán)色晶體,Cu(NH3)4SO4H2O,加乙醇并靜置,CuSO4溶液,滴加氨水,繼續(xù)滴加氨水,.,5,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH,藍(lán)色沉淀,深藍(lán)色溶液,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+,藍(lán)色溶液,藍(lán)色沉淀,.,6,1Cu與4O形成的結(jié)構(gòu)為平面正方形,1Cu與4N形成的結(jié)構(gòu)為平面正方形,.,7,第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一節(jié)晶體的常識(shí),.,8,一、晶體與非晶體,1、晶體與非晶體,晶體具有規(guī)則幾何外形的固體,非晶體沒(méi)有規(guī)則幾何外形的固體又稱(chēng)玻璃體,.,9,2、晶體與非晶體性質(zhì)對(duì)比,有,無(wú),原子在三維空間里呈周期性有序排列,原子排列相對(duì)無(wú)序,強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等,無(wú),有固定熔沸點(diǎn),無(wú)固定熔沸點(diǎn),自范性,晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì),自范性前提：晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng),本質(zhì)差異,各向異性,不同方向上，性質(zhì)有差異,.,10,3、晶體形成的途徑,熔融態(tài)物質(zhì)凝固,氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華),溶質(zhì)從溶液中析出,.,11,3、晶體的鑒別,物理性質(zhì)差異如：外形、硬度、熔點(diǎn)、折光率,最科學(xué)的方法是對(duì)固體進(jìn)行X-射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn),.,12,1、下列關(guān)于晶體與非晶體的說(shuō)法正確的是A、晶體一定比非晶體的熔點(diǎn)高B、晶體有自范性但排列無(wú)序C、非晶體無(wú)自范性而且排列無(wú)序D、固體SiO2一定是晶體2、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學(xué)方法是A、熔沸點(diǎn)B、硬度C、顏色D、x-射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn),C,D,課堂練習(xí),.,13,二、晶胞,1、晶胞:描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元,晶胞是無(wú)形的，是人為劃定的,.,14,2、晶胞特征,一般是平行六面體,晶體由晶胞“無(wú)隙并置”而成,平行六面體,無(wú)隙并置,.,15,3、三種典型立方晶體結(jié)構(gòu),.,16,4.晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算,晶胞頂角原子為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)晶胞占1/8,晶胞棱上原子為4個(gè)晶胞共用，每個(gè)晶胞占1/4,晶胞面上原子為2個(gè)晶胞共用，每個(gè)晶胞占1/2,晶胞內(nèi)部的原子為1個(gè)晶胞獨(dú)自占有，即為1,.,17,1、現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞,可推知：甲晶體中A與B的離子個(gè)數(shù)比為；乙晶體的化學(xué)式為；丙晶體的化學(xué)式為_(kāi)；丁晶體可能的化學(xué)式為_(kāi)。,1：1,C2D,EF,XY3Z,.,18,2、下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(12)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個(gè)原子?,Na,Zn,I2,金剛石,.,19,3、鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。觀(guān)察鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個(gè)數(shù)比為多少？,.,20,(8+6)3=12,4、下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個(gè)原子？,.,21,5、最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是。,Ti14C13,.,22,第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第二節(jié)分子晶體與原子晶體,.,23,一、分子晶體,1、分子晶體,概念：,只含分子的晶體,組成微粒：,分子,粒子間作用力：,分子內(nèi)原子間以共價(jià)鍵結(jié)合相鄰分子間靠分子間作用力（范德華力、氫鍵）相互吸引,化學(xué)式就是分子式,.,24,2、常見(jiàn)的分子晶體,所有非金屬氫化物,部分非金屬單質(zhì),部分非金屬氧化物,幾乎所有的酸,絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體,.,25,3、結(jié)構(gòu)特征,分子間作用力,范德華力,氫鍵,若分子間只有范德華力時(shí),以1個(gè)分子為中心，周?chē)?2個(gè)緊鄰分子，即分子密堆積結(jié)構(gòu),.,26,CO2干冰晶胞,.,27,若分子間主要為氫鍵時(shí),以1個(gè)分子為中心，周?chē)?個(gè)相鄰分子，即分子非密堆積結(jié)構(gòu)。如：HF、NH3、冰等,氫鍵具有方向性,.,28,4、物理性質(zhì),熔沸點(diǎn)較低;易升華,硬度很小,固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電只有酸的水溶液中有的導(dǎo)電,相似相溶原理,.,29,1.下列性質(zhì)適合于分子晶體的是()A.熔點(diǎn)1070，易溶于水，水溶液導(dǎo)電B.熔點(diǎn)10.31，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電C.易溶于CS2、熔點(diǎn)112.8，沸點(diǎn)444.6D.熔點(diǎn)97.81，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97gcm3,BC,2.共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是()A.干冰B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.碘,B,練習(xí):,3.下列分子晶體：H2OHClHBrHICON2H2熔沸點(diǎn)由高到低的順序是()A.B.C.D.,C,.,30,5下列過(guò)程中，共價(jià)鍵被破壞的是()A碘升華B溴蒸氣被木炭吸附C酒精溶于水DHCl氣體溶于水,4.當(dāng)S03晶體熔化或氣化時(shí)，下述各項(xiàng)中發(fā)生變化的是()A.分子內(nèi)化學(xué)鍵B.分子間距離C.分子構(gòu)型D.分子間作用力,BD,D,6.下列有關(guān)共價(jià)化合物的說(shuō)法：具有較低的熔、沸點(diǎn)不是電解質(zhì)固態(tài)時(shí)是分子晶體都是由分子構(gòu)成液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，其中一定正確的是()A.B.C.D.,D,.,31,7已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190(2202lO5Pa)，但它在180即開(kāi)始升華。(1)氯化鋁是_。(填“離子化合物”“共價(jià)化合物”)(2)無(wú)水氯化鋁在空氣中強(qiáng)烈的“發(fā)煙”，其原因是_。(3)設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)，判斷氧化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是_。(4)在500K和1.01105Pa時(shí)，它的蒸氣密度(換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí))為11.92gL1，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時(shí)的化學(xué)式為_(kāi)。,共價(jià)化合物,Al2Cl6,氯化鋁與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生HCl氣體，HCl在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙”。,在其熔融狀態(tài)下，試驗(yàn)其是否導(dǎo)電；若不導(dǎo)電是共價(jià)化合物。,.,32,1、下列物質(zhì)屬于分子晶體的化合物是（）A、石英B、硫磺C、干冰D、食鹽,C,練習(xí),2、干冰氣化時(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是A、分子內(nèi)共價(jià)鍵B、分子間作用力C、分子鍵距離D、分子間的氫鍵,BC,3、冰醋酸固體中不存在的作用力是（）A、離子鍵B、極性鍵C、非極性鍵D、范德華力,A,.,33,4、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而成（H2O）n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：1mol冰中有mol氫鍵？H2O的熔沸點(diǎn)比H2S高還是低？為什么？,2,氫鍵,.,34,二、原子晶體,1、原子晶體,概念：,原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，又稱(chēng)共價(jià)晶體,組成微粒：,原子,粒子間作用力：,共價(jià)鍵,無(wú)分子式化學(xué)式表示原子最簡(jiǎn)整數(shù)比,.,35,2、常見(jiàn)原子晶體,某些非金屬單質(zhì)：,某些非金屬化合物：,硼（B）、硅（Si）鍺（Ge）、金剛石（C）等,SiC、BN、SiO2、Al2O3等,.,36,3、結(jié)構(gòu)特征,晶體中只存在共價(jià)鍵，無(wú)單個(gè)分子存在；晶體為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,金剛石,二氧化硅,.,37,4、原子晶體的物理性質(zhì),熔沸點(diǎn)高,硬度大,一般不導(dǎo)電,難溶于溶劑,.,38,在SiO2晶體中，每個(gè)Si原子和（）個(gè)O原子形成（）個(gè)共價(jià)鍵即每個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合（）個(gè)O原子；同時(shí)，每個(gè)O原子和（）個(gè)Si原子相結(jié)合。在SiO2晶體中，最小的環(huán)是（）元環(huán)。()單個(gè)的SiO2分子存在。,4,4,4,2,12,沒(méi)有,.,39,第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第三節(jié)金屬晶體,.,40,一、金屬鍵,1、金屬鍵,金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用,定義,本質(zhì),電子氣理論,金屬原子的價(jià)電子發(fā)生脫落，形成金屬陽(yáng)離子和自由電子,自由電子被所有原子所共用從而把所有的金屬原子維系在一起,無(wú)飽和性無(wú)方向性,.,41,2、金屬晶體,金屬離子與自由電子通過(guò)金屬鍵結(jié)合而成的晶體叫做金屬晶體,粒子間的作用力：,金屬鍵,構(gòu)成金屬晶體的粒子：,金屬離子、自由電子,常見(jiàn)金屬晶體：金屬、合金,.,42,3、金屬性質(zhì)與電子氣理論,金屬導(dǎo)電性,電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電,.,43,金屬的導(dǎo)熱性,自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。,高溫下熱運(yùn)動(dòng)劇烈，因此電子的定向移動(dòng)程度減弱，所以，隨著溫度的升高，金屬的導(dǎo)電性減弱,.,44,金屬的延展性,金屬離子和自由電子間相互作用沒(méi)有方向性，在外力作用下各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類(lèi)似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用,.,45,金屬鍵的強(qiáng)弱與離子半徑、離子電荷有關(guān),金屬的熔點(diǎn)、硬度,金屬的熔點(diǎn)、硬度與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān),離子半徑越小或離子所帶電荷越多，則金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,.,46,二、金屬晶體的原子堆積模型,1、幾個(gè)概念,配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰且距離相等的微粒個(gè)數(shù),空間利用率：晶體的空間被微粒占滿(mǎn)的體積百分?jǐn)?shù)用來(lái)表示緊密堆積程度,.,47,金屬的二維堆積方式,非密置層,配位數(shù)為4,密置層,配位數(shù)為6,.,48,2、金屬的三維堆積方式,簡(jiǎn)單立方堆積,唯一金屬釙,.,49,簡(jiǎn)單立方堆積的配位數(shù),=6,.,50,簡(jiǎn)單立方堆積的空間占有率,=52%,球半徑為r,正方體邊長(zhǎng)為a,=2r,.,51,體心立方堆積（鉀型）,K、Na、Fe,.,52,體心立方堆積的配位數(shù),=8,.,53,體心立方堆積的空間占有率,=68%,體對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)為c,面對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)為b,棱線(xiàn)長(zhǎng)為a,球半徑為r,c2=b2+a2,b2=a2+a2,c=4r,(4r)2=3a2,.,54,.,55,六方最密堆積（鎂型）,Mg、Zn、Ti,A,.,56,六方最密堆積的配位數(shù),=12,.,57,六方最密堆積的晶胞,.,58,六方最密堆積的晶胞,.,59,六方最密堆積的空間占有率,=74%,上下面為菱形邊長(zhǎng)為半徑的2倍2r,高為2倍正四面體的高,.,60,.,61,面心立方最密堆積（銅型）,Cu、Ag、Au,A,.,62,.,63,立方面心最密堆積的配位數(shù),=12,.,64,立方面心最密堆積的空間占有率,=74%,.,65,第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第四節(jié)離子晶體,.,66,一、離子晶體,1、離子晶體,概念：,由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體叫做離子晶體,組成微粒：,陰陽(yáng)離子,粒子間作用力：,離子鍵,無(wú)分子式化學(xué)式表示離子最簡(jiǎn)整數(shù)比,配位數(shù)（縮寫(xiě)為C.N.）,一個(gè)離子周?chē)钹徑漠愲娦噪x子的數(shù)目,.,67,2、常見(jiàn)離子晶體,強(qiáng)堿、金屬氧化物、部分鹽類(lèi),NaCl晶體,陰離子配位數(shù),陽(yáng)離子配位數(shù),6,6,.,68,NaCl晶體,每個(gè)Cl周?chē)罱业染嚯x的Cl有個(gè)每個(gè)Na+周?chē)罱业染嚯x的Na+有個(gè),12,12,每個(gè)晶胞中Cl有個(gè)Na+有個(gè),4,4,.,69,CsCl晶體,陰離子配位數(shù),陽(yáng)離子配位數(shù),8,8,.,70,每個(gè)Cl周?chē)罱业染嚯x的Cl有個(gè)每個(gè)Cs+周?chē)罱业染嚯x的Cs+有個(gè),6,6,每個(gè)晶胞中Cl有個(gè)Cs+有個(gè),1,1,.,71,CsCl晶胞,NaCl晶胞,.,72,陰離子配位數(shù),陽(yáng)離子配位數(shù),4,8,CaF2晶體,CaF2晶胞,.,73,每個(gè)F周?chē)罱业染嚯x的F有個(gè)每個(gè)Ca2+周?chē)罱业染嚯x的Ca2+有個(gè),6,12,每個(gè)晶胞中F有個(gè)Ca2+有個(gè)