晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元-晶胞

1、高二化學(xué)（選修3）第三章晶體結(jié)構(gòu)幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)寧夏固原二中 黃占軍 教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能 1.了解分子晶體和原子晶體的特征。 2.通過(guò)NaCl、CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，學(xué)生知道晶體中粒子的排列規(guī)律。了解離子晶體的特征。 3.通過(guò)對(duì)晶胞的分析，學(xué)生會(huì)計(jì)算晶胞中粒子的個(gè)數(shù)。過(guò)程與方法 通過(guò)幾種典型的晶體（干冰、金剛石、石墨、NaCl、CsCl、金屬）結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)生能從三維的角度考慮粒子在空間的分布。情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)課件的展示，學(xué)生能感受晶體的外在美和內(nèi)在美。課時(shí)：二課時(shí)第一節(jié)讓我們一起先欣賞幾種美麗的晶體晶體的常識(shí)雪花金剛石冰糖石墨水晶石觀察思考請(qǐng)同學(xué)們判斷下列物質(zhì)是晶體還是非晶體

2、：水晶石思考什么是晶體？什么是非晶體？晶體有什么特點(diǎn)和性質(zhì)？晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是什么？一、晶體與非晶體概念晶體：具有規(guī)則幾何外形的固體非晶體：沒(méi)有規(guī)則幾何外形的固體分類晶體離子型晶體 原子型晶體 分子型晶體 金屬型晶體 混合型晶體3、晶體與非晶體的本質(zhì)差異說(shuō)明：晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件之一：生長(zhǎng)速率適當(dāng)。自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒(méi)有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對(duì)無(wú)序石英玻璃天然水晶球里的瑪瑙和水晶（見(jiàn)教材P60圖31） 瑪瑙和水晶都是SiO2的晶體，不同的是瑪瑙

3、是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熔融態(tài)SiO2緩慢冷卻形成的。瑪瑙水晶經(jīng)不同途徑得到的晶體（見(jiàn)教材P61圖32）4、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。問(wèn)題與思考粉末狀的固體是否都為非晶體呢？那么怎樣判斷固體是晶體還是非晶體呢？一些晶體的顯微照片：（見(jiàn)教材P61圖33）5、晶體的特性.有規(guī)則的幾何外形（晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)和外形質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性） .有固定的熔沸點(diǎn) .各向異性（強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等）.當(dāng)一波長(zhǎng)的射線通過(guò)晶體時(shí)，會(huì)在記錄儀上看到分立的斑點(diǎn)或者普線（教材3頁(yè)圖）區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。

4、（見(jiàn)課本P62科學(xué)視野）學(xué)與問(wèn) 教材62頁(yè)1：不是晶體，粒子排列無(wú)序，沒(méi)有晶體的自范性。2：A、采用X射線衍射實(shí)驗(yàn)，當(dāng)X射線照射假寶石 時(shí)，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。B、觀看是否具有對(duì)稱性，在外形上假寶石沒(méi)有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。C、用它來(lái)刻劃玻璃，真寶石硬度大，可刻劃玻璃；而假寶石硬度小，不能用來(lái)刻劃玻璃。D、加熱，真寶石沸點(diǎn)很高，而假寶石無(wú)固定的熔沸點(diǎn)，在一定的范圍內(nèi)便開(kāi)始熔化。E、可利用寶石的折光率鑒別你想知道人造鉆石和天然鉆石的區(qū)別嗎？思考“學(xué)與問(wèn)”：教材62頁(yè)人造鉆石和天然鉆石的區(qū)別相同方面不同方面X-射線親油性親水性天然鉆石成分硬度密度發(fā)藍(lán)色熒光油會(huì)融在鉆石表面

5、在鉆石表面水呈小珠狀人造鉆石發(fā)黃色熒光和磷光形成油珠在鉆石表面分散流走課堂練習(xí)：P64 1、2 本節(jié)課結(jié)束第二課時(shí) 二:晶胞晶體為什么具有上述特征呢?問(wèn)題研究的方法:三種典型立方晶胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方1.晶胞：晶體中的最小重復(fù)單元2 .晶胞的特征：通過(guò)上、下、左、右、前、后的平移能與下一個(gè)最小單元（即晶胞）完全重合一般來(lái)說(shuō),晶胞都是平行六面體 (-):晶胞:晶體和晶胞的關(guān)系：晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的關(guān)系教材66頁(yè)圖3-7)答案: B 為什么呢?問(wèn)題: 銅晶體的一個(gè)晶胞中含有多少個(gè)銅原子? A: 14 B: 4 C: 8 D: 6平行六面體無(wú)隙并置(

6、二):晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/4為什么？12437685122134請(qǐng)看:1體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/4(二): 晶胞中粒子個(gè)數(shù)計(jì)算規(guī)律晶胞頂角 棱上 面上 中心立方體 1/8 1/4 1/2 1頂角棱上面上 各4個(gè)綠色：8 = 4或8 1/8+61/2 = 4灰色：12 +1=4各1/2個(gè) 練習(xí): 1: 下面幾種晶胞中分別含有幾個(gè)原子?課 堂 練 習(xí) 題1.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好, 介電常數(shù)高,在小型變 壓器、話筒和擴(kuò)音器 中都有應(yīng)用。其晶體 的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖 所示。則它的化學(xué)式 為（ ）上海市2001年奧賽初賽試題 A.BaTi8O12

7、B. BaTi4O6 C. BaTi2O4 D. BaTiO3BaTiOD 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)（如圖），試回答下列問(wèn)題：（1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為_(kāi)個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為_(kāi)個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_(kāi)。練習(xí)二：2：323學(xué)與問(wèn)（教材64頁(yè): ）學(xué)與問(wèn)答案: 2 2 8 8作業(yè)： 教材P64 3：列式計(jì)算下圖晶胞中各有多少個(gè)原子二氧化碳及其晶胞思考1.NaCl晶體中，每個(gè)Na+周 圍最近距離的Cl-有 個(gè)？ 每個(gè)Cl-周圍最近距離的 Na+有 個(gè)？2.在NaCl晶體中，每個(gè)Na+周 圍最近距離的Na+有 個(gè)？3.氯化鈉的化學(xué)式用“NaCl”來(lái)表示，原

8、因何在？能否 把“NaCl”稱為分子式？ 4.每個(gè)晶胞中平均有 個(gè)Na+？ 個(gè)Cl-？（位于頂 點(diǎn)、棱邊、面心、體心上的粒子對(duì)該晶胞的貢獻(xiàn)）5.該晶胞中，若Na+和Cl-間的最近距離為0.5ax10-10m， 則晶體的密度= 661244039/a3 （g/cm3）2134a10-8cm晶體中最小正方體中所含的Na+和Cl的個(gè)數(shù)均為:（個(gè)）84=1216.0210232158.5g 即每個(gè)小正方體中平均含 個(gè)“NaCl”，質(zhì)量為:21解法2： 而此小正方體體積為(0.5a10-8)336.0210232158.5g(0.5a10-8)330.39a3g. -3=故NaCl晶體的密度為：解法1：

9、 每個(gè)晶胞中所含的Na+和Cl的個(gè)數(shù)均為4個(gè)，即含4個(gè)“NaCl”。 每個(gè)晶胞的質(zhì)量為：6.02102358.54g 每個(gè)晶胞的體積為：(a10-8)33故NaCl晶體的密度為：6.02102358.54(a10-8)3=0.39a3g. -3解法3：依= m/v每個(gè)晶胞中所含的Na+和Cl的個(gè)數(shù)均為4個(gè)，即含4個(gè)“NaCl”。 每個(gè)晶胞的體積為： (a10-8)33故NaCl晶體的密度為：=0.39a3g. -3即含4個(gè)“NaCl”所占的體積為：(a10-8)33那么1個(gè)“NaCl”所占的體積為：(a10-8)3 /4 3則：1molNaCl所占的體積為： 6.021023 (a10-8)3 /4 3而1molNaCl的質(zhì)量為：58.5g6.021023(a10-8)3 /4 358.5g6.021023(a10-8)3 358.5 4g=-Cs+-Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 返回原處Cl- 1.在CsCl晶體中，每個(gè)