31晶體和晶胞課件高二化學人教版選擇性必修2

第三章第一節(jié)第2課時《物質的聚集狀態(tài)晶體與非晶體》人教版選擇性必修2物質的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？觀察思考一、物質的聚集狀態(tài)觀察思考日光燈物質的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？霓虹燈等離子體：由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質聚集體。極光雷電一、物質的聚集狀態(tài)觀察思考物質的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？液晶顯示器液晶：介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質狀態(tài)物質的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，等離子體、晶態(tài)、非晶態(tài)等等一、物質的聚集狀態(tài)實驗室常見固體觀察思考白磷磷硫磺膽礬碳酸鈣二、晶體與非晶體自然界中礦物固體觀察思考螢石方解石翡翠石透輝石二、晶體與非晶體生活中的固體觀察思考二、晶體與非晶體固體有晶體和非晶體之分，天然晶體外觀特征？觀察思考二、晶體與非晶體資料卡片

晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。晶體的自范性二、晶體與非晶體晶體與非晶體有什么本質的差異？思考討論為什么晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形？微觀結構宏觀性質決定晶體的自范性是晶體內部微粒在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象。二、晶體與非晶體資料卡片

晶體自范性的條件之一是生長的速率適當水晶球瑪瑙水晶二、晶體與非晶體熔融態(tài)物質凝固氣態(tài)物質冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)溶質從溶液中析出除了冷卻，還有沒有其它途徑得到晶體？思考討論二、晶體與非晶體資料卡片晶體在不同的方向上具有不同的物理性質。晶體的各向異性如光學性質（折射率等）力學性質（硬度等）、熱學性質（導熱性等）、電學性質（導電性）。二、晶體與非晶體石墨在平行于層的方向上電導率高;而在垂直于層的方向上電導率低。思考討論

在不同方向，石墨的導電能力不同，導電率有各向異性。二、晶體與非晶體資料卡片晶體有確定的熔點晶體加熱至熔點開始熔化，熔化過程中溫度保持不變，熔化成液態(tài)后溫度才繼續(xù)上升。非晶體在加熱時，由開始軟化到完全熔化，整個過程中溫度不斷的變化，沒有溫度停頓的時候，很難指出哪一點是熔點二、晶體與非晶體思考討論為什么晶體有確定的熔點？微觀結構宏觀性質決定晶體有確定的熔點晶體內部微粒在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象。二、晶體與非晶體學以致用外觀自范性各向異性熔、沸點晶體具有規(guī)則幾何外形有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則幾何外形無各向同性不固定本質區(qū)別微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列二、晶體與非晶體一些不法商人用玻璃制造假寶石來牟取暴利，如何鑒別真假寶石？常見非晶體：玻璃、石蠟、松香、瀝青、橡膠、炭黑。許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形，但在光學顯微鏡或電子顯微鏡下可觀察到規(guī)則的晶體外形。觀察思考晶體結構的周期大小和X-射線的波長相當（1-10000pm)，使它成為天然的三維光柵，能夠對X-射線產(chǎn)生衍射:X-射線衍射實驗區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學方法二、晶體與非晶體觀察如下晶體的微觀結構模型，體會微粒的空間排列特點。觀察·思考銅晶體CaF2晶體金剛石晶體苯晶體宏觀可見的整塊晶體是由大量微粒聚集而成的。晶體的構成微粒在空間周期性重復排列，呈現(xiàn)高度對稱性。要研究晶體的結構，應當如何入手呢？交流·研討是否需要研究構成晶體的所有部分？只需研究基本重復單元要研究晶體的結構，應當如何入手呢？可否作為一個基本重復單元？晶體非晶體化學微粒周期性有序排列相對無序排列基本重復單元選取晶胞具有一定形狀和大小，能表征晶體所含的微粒及微粒在空間的周期性有序排列特點。交流·研討作為晶體的基本重復單元，晶胞應滿足什么要求？在空間按一定周期性有序重復，堆積成整塊晶體。一、晶胞晶胞的形狀是單一的還是多樣的？相鄰晶胞之間有空隙嗎？如何體現(xiàn)周期性有序重復？能否選擇球體作為晶胞的形狀？單一形狀無隙堆積平移復原晶胞將任意晶胞沿著晶胞的周期性排列方向移動到相鄰或其他晶胞時，能夠完全重合，過程中無須轉動或改變方向。不滿足無隙堆積生活中常見的地面鋪磚問題就是無隙堆積的典型應用。如果用單一形狀鋪滿地面，需要選擇什么形狀？這些形狀是否都能作為二維平面的基本重復單元的形狀？一、晶胞晶胞的形狀探究活動1平移復原?相鄰晶胞平移復原一、晶胞晶胞的形狀探究活動1周期性排列方向任意晶胞正三角形無隙堆積，是否滿足平移復原？重合時取向改變取向相同平行四邊形無隙堆積，是否滿足平移復原？一、晶胞有人說，晶體中的晶胞就好比是蜂巢中的蜂室。那么，正六邊形能否作為二維平面的重復單元呢？正六邊形也不滿足平移復原的要求，不能作為二維平面的基本重復單元，請同學嘗試課后自己證明這一點。結論1晶胞在二維平面的形狀只能是平行四邊形。問題解決聯(lián)想·質疑結論2晶胞在三維空間的形狀是平行六面體。三維形狀？一、晶胞也有人常用方磚砌墻來類比晶體中晶胞的堆積情況。請問右圖中的長方形磚可否作為重復單元？晶胞的排列方式探究活動2晶胞在二維平面如何排列，才能滿足平移復原要求？共頂角、共棱邊?觀察下圖，你能否小結出其排列特點？晶胞的排列方式探究活動2晶胞實際晶體具有三維周期性結構，你能想象出三維空間中晶胞是如何按照周期性排列規(guī)律堆積的嗎？各個晶胞的組成與結構應當完全等同共頂角共棱共面晶體無隙并置堆積結論無數(shù)的晶胞無隙并置堆積成整塊晶體。研究一個晶胞，就可以獲知整塊晶體的信息。一、晶胞同一晶體中的成千上萬個晶胞的組成與結構完全等同。怎樣判斷一個晶胞的化學組成呢？晶胞的組成與結構探究活動3AB某化合物的晶胞如圖所示，其化學式為_______。ABA原子數(shù)8×

＝1811B原子數(shù)一、晶胞問題解決整理歸納均攤法計算晶胞的組成晶胞不是孤立存在的晶胞表面的原子為相鄰晶胞所共用。晶胞的頂角原子為8個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/8。結論晶胞面上的原子為2個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/2。晶胞棱上的原子為4個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/4。一、晶胞學以致用如圖是鐵的某種氧化物的晶胞球棍模型，請根據(jù)結構判斷，該氧化物的化學式是什么？FeO有同學選取了更小的結構單元作為該FeO晶體的晶胞，如下圖所示，你贊同他的選取方式嗎？OFeFeO8×

＋6×＝4812112×

＋1

＝441不能平移復原化學組成相同，幾何排列不同一、晶胞晶胞的組成與結構探究活動3化學上等同幾何上等同晶胞之間對晶胞的結構提出了什么要求？同一晶體中的成千上萬個晶胞的組成與結構完全等同。結論1晶胞的8個頂角必須相同。所含微粒種類與數(shù)目完全相同所含微粒的幾何排列完全相同怎樣調整能使如圖的結構單元與相鄰結構單元平移重合？一、晶胞若下圖是某晶胞的殘缺結構，要使其恢復晶胞資格，你認為應該如何改動？下圖兩種結構單元能否視為晶胞？晶胞的組成與結構探究活動3結論2晶胞的平行面必須完全相同。結論1晶胞的8個頂角必須完全相同。結論3晶胞的平行棱必須完全相同。一、晶胞平行六面體8個頂角相同3套各2個平行面分別相同3套各4根平行棱分別相同晶胞小結這些具體物質的晶體結構是如何測定的呢？觀察如下晶體結構，體會晶胞的結構特點。微粒取向也相同晶胞的結構特點CaTiO3晶胞ZnS晶胞I2晶胞化學組成相同幾何排列相同一、晶胞二、晶體結構的測定——X射線衍射實驗化學博覽發(fā)現(xiàn)X射線，獲1901年物理學獎發(fā)現(xiàn)X射線在晶體中的衍射效應勞厄用X射線衍射研究晶體結構布拉格父子倫琴19011914物理學獎1915物理學獎1936化學獎1962化學獎利用X射線等技術研究分子結構X射線衍射法測定蛋白質晶體結構1964化學獎X射線衍射法測定復雜晶體與大分子結構1980化學獎X射線衍射確定DNA核苷酸順序與基因結構1985化學獎……X射線衍射實驗給我們提供了哪些關于晶體結構的信息呢？發(fā)展了X射線衍射確定晶體與分子結構的方法。Hauptman與Karle備受垂青的X射線衍射實驗

當單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，在記錄儀上形成衍射圖譜。人們對衍射圖的數(shù)據(jù)進行處理，即可獲得晶體結構的有關信息。學科前沿一種X射線衍射儀X射線管鉛板晶體樣品記錄儀二、晶體結構的測定——X射線衍射實驗衍射方向衍射強度X射線管鉛板晶體晶體能產(chǎn)生分立的斑點二、晶體結構的測定——X射線衍射實驗1.衍射方向——晶胞的形狀、大小與取向非晶體衍射圖譜數(shù)據(jù)處理晶體的周期性結/°晶體能產(chǎn)生明銳的衍射峰二、晶體結構的測定——X射線衍射實驗2.衍射強度——原子的種類與位置晶態(tài)SiO2非晶態(tài)SiO2由X射線衍射實驗的結果還可以進一步測定分子結構。原子的種類與位置衍射強度綜合分析X射線衍射測定分子結構衍射方向甲烷晶體a邊長為a的立方晶胞C、H原子間的距離是否存在化學鍵確定鍵長、鍵角問題解決思路·方法二、晶體結構的測定——X射線衍射實驗課堂小結晶體X射線衍射實驗周期性結構晶胞平行六面體無隙并置堆積化學組成結構特點頂角相同平行面相同平行棱相同均攤法分子結構課堂練習1.下列有關說法錯誤的是A．測定晶體結構最常用的儀器是X射線衍射儀B．石英玻璃和水晶的衍射圖譜不同C．X射線衍射實驗能測定晶胞中含有的分子數(shù)，但不能確定青蒿素這樣復雜分子的空間結構D．單晶硅在X射線衍射圖譜上有明銳的衍射峰3．右圖是某化合物的晶胞，有關說法不正確的是A．X原子對該晶胞組成的貢獻率為1/4B．Y原子對該晶胞組成的貢獻率有1/8和1兩種C．晶胞中含有的Z原子最少D．該化合物的化學式為XY2Z2．下列有關晶胞的敘述，正確的是A．晶胞是從晶體結構中截取出的最小的平行六面體B．晶胞排列時的取向相同C．不同晶體中的晶胞大小和形狀均相同D．要推知晶體的結構，需要研究大量的晶胞課堂練習4．某小組同學用A、B兩種小球搭建了幾類晶體的晶胞模型，如圖所示，有關說法不正確的是A．甲不是晶胞B．乙中每個B球周圍有8個A球緊鄰C．丙的夾角不是直角，但仍可無隙堆積成晶體D