第三章第一節(jié)晶體的常識(shí)ppt課件

1、第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.1晶體常識(shí)晶體常識(shí) 你知道固體有晶體和非晶體之分嗎？你知道固體有晶體和非晶體之分嗎？ 晶體晶體:具有規(guī)則幾何外形的固體具有規(guī)則幾何外形的固體 非晶體非晶體:沒有規(guī)則幾何外形的固體沒有規(guī)則幾何外形的固體 能否舉例說明？能否舉例說明？雪花晶體雪花晶體食糖晶體食糖晶體明礬晶體明礬晶體食鹽晶體食鹽晶體祖祖 母母 綠綠綠寶石貓 眼 石 紫水晶 黃黃 水水 晶晶 黃黃 水水 晶晶 Na+ Cl-金剛石晶體金剛石晶體結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖干冰晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)非晶態(tài)又稱玻璃態(tài)非晶態(tài)又稱玻璃態(tài)玻璃結(jié)構(gòu)示意圖玻璃結(jié)構(gòu)示意圖BOSiM 晶體的原子呈周期性排列晶體的原子呈

2、周期性排列 非晶體的原子不呈周期性排列非晶體的原子不呈周期性排列宏觀晶體的形貌宏觀晶體的形貌 立方 1.從外形看從外形看,晶體與非晶體有何不同晶體與非晶體有何不同? 2.構(gòu)成晶體的微粒在空間的排列有何特點(diǎn)構(gòu)成晶體的微粒在空間的排列有何特點(diǎn)? 自范性自范性 微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)晶體晶體有有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形體外形)粒子在三維空間呈粒子在三維空間呈周期性有序排列周期性有序排列非晶非晶體體沒有沒有(不能自發(fā)呈現(xiàn)不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形多面體外形)粒子排列相對(duì)無序粒子排列相對(duì)無序說明說明:(1)晶體自范性的本質(zhì)晶體自范性的本質(zhì):是晶體中粒是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序子微觀空間里呈

3、現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。排列的宏觀表象。在一定條件下晶體能自動(dòng)地呈現(xiàn)具在一定條件下晶體能自動(dòng)地呈現(xiàn)具有一定對(duì)稱性的多面體的外形有一定對(duì)稱性的多面體的外形晶體的形貌）。晶體的形貌）。非晶體不能呈現(xiàn)多面體的外形。非晶體不能呈現(xiàn)多面體的外形。(2)晶體自范性的條件之一晶體自范性的條件之一:生長速生長速率適當(dāng)。率適當(dāng)。水晶石水晶石3.晶體形成的途徑晶體形成的途徑 熔融態(tài)物質(zhì)凝固熔融態(tài)物質(zhì)凝固. 氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華凝華). 溶質(zhì)從溶液中析出溶質(zhì)從溶液中析出. 1.石墨石墨(C)和藍(lán)寶石和藍(lán)寶石(Al2O3SiO2)是常見的是常見的晶體晶體,其中石墨的結(jié)構(gòu)

4、呈層狀其中石墨的結(jié)構(gòu)呈層狀,在與層垂直方在與層垂直方向的導(dǎo)電率為與層平行方向上導(dǎo)電率的向的導(dǎo)電率為與層平行方向上導(dǎo)電率的1/10000;藍(lán)寶石在不同方向上的硬度是不藍(lán)寶石在不同方向上的硬度是不同的同的. 2.石蠟和玻璃都是非晶體石蠟和玻璃都是非晶體,如果將二者加熱如果將二者加熱,當(dāng)溫度升高到一定程度后當(dāng)溫度升高到一定程度后,開始軟化開始軟化,流動(dòng)性流動(dòng)性增強(qiáng)增強(qiáng),最后變成液體最后變成液體.整個(gè)過程溫度不斷上升整個(gè)過程溫度不斷上升,并且在這個(gè)過程中沒有固定的熔解熱效應(yīng)并且在這個(gè)過程中沒有固定的熔解熱效應(yīng).思考與交流思考與交流: 1.如何鑒別晶體和非晶體如何鑒別晶體和非晶體? 2.右圖是玻璃的結(jié)構(gòu)

5、示意圖,根據(jù)該圖判斷玻璃是不是晶體?為什么? 3.你能列舉一些可能有效的方法鑒別真假寶石(假寶石通常是用玻璃仿造的)嗎?閱讀教材第65頁 科學(xué)視野晶體的X-射線衍射實(shí)驗(yàn)用于晶體鑒別用于晶體鑒別晶體與非晶體 性 質(zhì) 晶 體 非晶體 自范性 有 無 熔 點(diǎn) 固定 不固定 各向異性 有 無 X-衍射粉末明銳線條 漫峰晶體晶體1.定義：有規(guī)則幾何形狀的固體定義：有規(guī)則幾何形狀的固體2. 晶體自范性的條件之一晶體自范性的條件之一:生長速率適當(dāng)生長速率適當(dāng)3.晶體形成的途徑：晶體形成的途徑：熔融態(tài)物質(zhì)凝固熔融態(tài)物質(zhì)凝固.氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華凝華).溶質(zhì)從溶液中析出

6、溶質(zhì)從溶液中析出.1.下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是確的是A.晶體一定比非晶體的熔點(diǎn)高晶體一定比非晶體的熔點(diǎn)高B.晶體有自范性但排列無序晶體有自范性但排列無序C.非晶體無自范性而且排列無序非晶體無自范性而且排列無序D.固體固體SiO2一定是晶體一定是晶體2.區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學(xué)區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學(xué)方法是方法是 A.熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn) B.硬度硬度 C.顏色顏色 D.x-射線衍射實(shí)驗(yàn)射線衍射實(shí)驗(yàn)CD1、下列不屬于晶體的特點(diǎn)是、下列不屬于晶體的特點(diǎn)是（ ）A.一定有固定的幾何外形一定有固定的幾何外形B.一定有各向異性一定有各向異性C.一定有固定的熔點(diǎn)一定有

7、固定的熔點(diǎn)D.一定是無色透明的固體一定是無色透明的固體D2.晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石Al2O3SiO2在不同方向上在不同方向上的硬度不同；又如石墨在與層垂的硬度不同；又如石墨在與層垂直的方向上的導(dǎo)電率與層平行的直的方向上的導(dǎo)電率與層平行的方向上的導(dǎo)電率方向上的導(dǎo)電率1104。晶體的。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在是：（各向異性主要表現(xiàn)在是：（ ）硬度硬度 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 光光學(xué)性質(zhì)學(xué)性質(zhì)A. B. C. D.D 二晶胞二晶胞1.描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞蜂巢與蜂室蜂巢與蜂室銅晶體銅晶體銅晶胞銅晶胞晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與峰室

8、的關(guān)系比喻然而，晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與峰室的關(guān)系比喻然而，蜂巢是有形的，晶胞是無形的，是人為劃定的。蜂巢是有形的，晶胞是無形的，是人為劃定的。金剛石的多面體外形、晶體結(jié)構(gòu)和晶胞示意圖金剛石的多面體外形、晶體結(jié)構(gòu)和晶胞示意圖NaCl晶體結(jié)構(gòu)和晶胞晶體結(jié)構(gòu)和晶胞思考與交流思考與交流: : 1. 1.上述銅晶體、金剛石、上述銅晶體、金剛石、NaClNaCl晶體的晶晶體的晶胞空間構(gòu)形是怎樣的？胞空間構(gòu)形是怎樣的？ 2.2.在在NaClNaCl晶體中，晶胞是如何排列的？晶體中，晶胞是如何排列的？晶胞之間是否存在空隙？晶胞之間是否存在空隙？分析一個(gè)晶胞中原子的排列，就等于分析了整塊晶體。整塊晶體可視作

9、成千上萬個(gè)晶胞“無隙并置地堆積而成。 所謂“無隙”，指晶胞與晶胞總是共面共頂角共棱地比鄰，晶胞間不留任何空隙； 所謂“并置”，是指從一個(gè)晶胞到另一個(gè)晶胞，無須轉(zhuǎn)動(dòng)，是簡單平移 或者說，晶體是由許許多多方向完全一致的晶胞在晶體微觀空間的任何一個(gè)方向上平行地排列著的，晶體中不存在取向不同的晶胞。其實(shí)，“無隙并置是晶胞本質(zhì)特征“平移性的另一表述而已。 晶胞具有平移性，因而，觀察一個(gè)晶胞，絕對(duì)不能把它當(dāng)作游離孤立的幾何體，而需“想見它的上下左右前后都有共面共頂共棱的完全等同的晶胞與之比鄰。晶胞的平移性決定了：晶胞的頂角、平行面、平行棱一定是等同的。 平行六平行六面體面體無隙并置無隙并置三種典型立方晶體

10、結(jié)構(gòu)三種典型立方晶體結(jié)構(gòu) 六方柱體不能說不可當(dāng)作晶胞來考察，但不是當(dāng)今的習(xí)用晶胞，易造成初學(xué)者概念混亂，在基礎(chǔ)課程中以不采納為宜?，F(xiàn)今大家習(xí)用的三維晶胞卻只是一種費(fèi)多羅夫體平行六面體，最早由法國科學(xué)家布拉維Bravais提出，全名當(dāng)為“布拉維晶胞”。 二晶胞二晶胞1.描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞2.一般來說一般來說,晶胞都是平行六面體晶胞都是平行六面體. 晶胞在晶體中是晶胞在晶體中是“無隙并置而成無隙并置而成.3.晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算：均攤法晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算：均攤法3.晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算體心：體心：1面心面心:1/2頂點(diǎn)頂點(diǎn):1/8棱邊棱邊:1/4立方晶胞立方

11、晶胞體心：體心：1面心：面心： 1/2棱邊：棱邊： 1/4頂點(diǎn)：頂點(diǎn)： 1/8小結(jié)小結(jié): :晶胞對(duì)質(zhì)點(diǎn)的占有率晶胞對(duì)質(zhì)點(diǎn)的占有率3.常見晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算 (1)六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：121/6 + 21/2 + 3 = 6 長方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)：長方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)： 頂頂 -1/8 -1/8 棱棱-1/4 -1/4 面面-1/2 -1/2 心心-1-1（2面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。 微粒數(shù)為：81/8 + 61/2 = 4 (3)

12、體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為為8個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。子全部屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 + 1 = 2 石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)如圖），試回答下列問題：如圖），試回答下列問題：（1 1圖中平均每個(gè)正六邊圖中平均每個(gè)正六邊形占有形占有C C原子數(shù)為原子數(shù)為_個(gè)、個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為占有的碳碳鍵數(shù)為_個(gè)。個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為目之比為_._.練習(xí)一：練習(xí)一：2:32:32 23 3 練習(xí)二練習(xí)二2019年

13、報(bào)道的硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物年報(bào)道的硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖所示的是該化合物的晶體超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖所示的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有面還各有1個(gè)鎂原子，個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為合物的化學(xué)式可表示為A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2Mg原子的數(shù)目：原子的數(shù)目：121/6+21/2=3B原子的數(shù)目：原子的數(shù)目：6故化學(xué)式可表示為故化學(xué)式可表示為 MgB2 練習(xí)三練習(xí)三2019年報(bào)道的硼和鎂形成的納米顆粒，如圖所示的是年報(bào)道的硼和鎂形成的納米顆粒，如圖所示的是該納米顆粒：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下該納米顆粒：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有底面還各有1個(gè)鎂原子，個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該納米顆?；瘜W(xué)式可表示為納米顆?；瘜W(xué)式可表示為A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg14B6注意晶胞結(jié)構(gòu)與納米顆粒、分注意晶胞結(jié)構(gòu)與納米顆粒、分子簇的區(qū)別子簇的區(qū)別2.晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的正二十面體,其中含有其中含有20個(gè)等邊三角形和個(gè)等邊三