3.1物质的聚集状态与晶体的常识课件（共50张ppt）化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.1物质的聚集状态与晶体的常识课件（共50张ppt）化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 32.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-12 09:09:33 | ||
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文档简介
(共50张PPT)
fan的化学工作室
第三章
晶体结构与性质
Part 1
3.1物质的聚集状态与晶体的常识
知识点1 物质的聚集状态
知识点2 晶体与非晶体
知识点3 晶胞
知识点4 晶胞中粒子数目的计算及晶体化学式的确定
知识点5 晶体结构的测定
本节知识一览
Part 2
part1 物质的聚集状态
20世纪前，人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质固、液、气三态的相互转化只是分子间距离发生了变化。
20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子，如
氯化钠
石墨
水晶(SiO2)
金刚石
金
1.物质的三态转化
(1)物质的常见聚集状态有固态、液态和气态，固、液、气三态的相互转化只是分子间距离发生了变化。
(2)分子在固态时只能振动，在气态时能自由移动，在液态时则介于两者之间。
(3)物质的聚集状态除了固、液、气外，还有其他形式，如等离子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
极光
(等离子体)
水晶(晶态）
玻璃
(非晶态)
液晶显示屏
1.离子液体:在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。
2.塑晶态:一类具有塑性的固态晶体,介乎晶态与非晶态之间。
温馨提示
2.等离子体
(1)概念:由电子和阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上早电中性的气态物质
(2)性质:等离子体具有良好的导电性和流动性
(3)用途:制造等离子体显示器、化学合成、核聚变等
3.液晶
(1)概念:介于液态和晶态之间的物质状态。
(2)性质:既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
(3)用途:制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维。
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三种状态( )
(2)气态和液态物质均是由分子构成的( )
(3)等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中
性( )
(4)液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶
( )
小试牛刀
×
×
√
√
part2 晶体与非晶体
1.概念
(1)晶体:内部微粒(原子、离子或分子在三维空间里早周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体
(2)非晶体:内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。
固体 自范性 微观结构
晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 无 原子在三维空间里排列相对无序
2.本质差异
何谓“速率适当” 如何得到晶体
3.晶体的特点
(1)自范性
概念:晶体能自发地呈现多面体的性质。
形成条件:晶体生长的速率适当。
(2)各向异性
概念:晶体的某些物理性质(如强度、导热性、光学性能)在不同方向上的差异
原因:晶体内部质点排列的高度有序性
示例:
a在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡在不方向熔化的快慢不同
b蓝晶石 (Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度是不同的
(3)晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
不是晶体。
玻璃中粒子质点排列无序，没有晶体的自范性
__________
深度思考
1.某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图这张图说明玻璃是不是晶体 为什么
不一定，如玻璃、塑料等制品，在人力作用下可形成规则几何外形
__________
深度思考
2.具有规则几何外形的固体一定是晶体吗
晶体的其他基本性质
1.均一性:晶体中各部分的化学组成、密度等都是相同的
2.对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
3.最小内能:在相同的热力学条件下,等质量同种物质的晶体与非晶体、液体、气体相比较,晶体的内能最小。
4.稳定性:由于晶体具有最小内能,所以结晶状态是一个相对稳定的状态。
4.得到晶体的途径
(1)熔融态物质凝固
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)
(3)溶质从溶液中析出(结晶)
5.区别晶体与非晶体的方法
(1)间接方法:测定固体的熔点
(2)科学方法:对固体进行X射线衍射实验
易错易混
1.同一物质可以是晶体,也可以是非晶体,如 SiO2有晶体和非晶体两种。
2.具有固定组成的物质不一定是晶体,某些无定形体也有固定的组成,如硅单质分为晶体硅和无定形硅。
3.晶体不一定都有规则的几何外形,如玛瑙。
4.许多固体粉末由于晶粒太小,用肉眼看不到规则的几何外形。但在光学或电子显微镜下,可观察到规则的几何外岔,仰巴匆泊被层而是晶体,因此不要认为粉末状固体就是非晶体。
总结归纳一一晶体与非晶体
晶体 非晶体
结构特性 粒子周期性有序排列 粒子无序排列
自范性(本质区别) 有 没有
固定的熔点 有 没有
各向异性 有 没有
区别方法 间接方法 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 (1)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现
各向异性( )
(2)熔融态物质快速冷却即得到晶体( )
(3)熔融的硝酸钾冷却可得晶体，故液态玻璃冷却也能得到
晶体( )
(4)粉末状的固体也有可能是晶体( )
(5)晶体一定比非晶体的熔点高( )
小试牛刀
×
×
×
√
×
Part 1
part3 晶胞
1.概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞
2.晶胞的结构
常规的晶胞都是平行六面体。
8个顶角相同
三套各4根平行棱分别相同
三套各两个平行面分别相同
part3 晶胞
3.晶胞与晶体的关系
常规晶胞为平行六面体，晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
1.无隙:相邻晶胞之间无任何间隙
2并置:所有晶胞都是平行排列的，取向相同
3.所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的
某个粒子若被n个晶胞所共用，则该粒子有1/n属于这个晶胞
1/8
1/4
1/2
1
4.晶胞中粒子数目的计算一一均摊法
晶胞中粒子数目的计算
晶胞顶角原子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8
晶胞棱上原子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4
晶胞面上原子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2
晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有，即为1
no:晶胞包含的物质组成个数M: 该物质组成的摩尔质量
a:晶胞边长，
NA:阿伏加德罗常数
5.晶体密度计算
特别注意cm 跟 nm 和pm 的换算
1、首先进行单位换算
注意：
1、只要位于晶胞内，都按一个算，不一定非位于正体心。
2、如果出现其它类型晶胞，该原子被几个所共用，就乘以几分之一。（通俗讲，有几个能够盖严该原子，就乘以几分之一）
1/8
1/4
1/2
1
2、均摊法计算晶胞中原子个数
3、利用下面公式进行计算
Part 2
__________
归纳总结
1.晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。
2.均摊法确定晶胞中粒子的个数
若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有 属于这个晶胞。
长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
(1)晶胞是晶体的最小的结构重复单元( )
(2)不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同( )
(3)晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞( )
(4)一般地，晶体的化学式表示晶体中各类原子或离子的最简整数比( )
牛刀小试
√
×
×
√
1.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
(1)钠____个；(2)锌____个；(3)碘____个；(4)金刚石____个。
2
2
8
8
2.(2019·南通高二调研)下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：○—X，●—Y，?—Z。其中对应的化学式不正确的是
√
3.科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是
A.TiC B.Ti6C7
C.Ti14C13 D.Ti13C14
√
特别提醒
团簇分子或纳米颗粒中，所含微粒为其本身所有，不与其他分子或颗粒共用。故不需要均摊！！
1.测定晶体结构最常用的仪器是x射线衍射仪。当单一波长的 x 射线通过晶体时，x 射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。
四、晶体结构的测定
2.晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
物质的构成由其原子排列特点而定。原子呈周期性排列的固体叫晶体原子，呈无序排列的固体叫非晶体。个于这两者之间的固体叫准晶体。准晶体的发现是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破
知识扩展——认识准晶体
1982年4月8日谢赫特曼首次在电子显微镜下观察到一种“反常理”现象:铝锰合金中的原子采用一种不重复、非周期性但对称有序的方式排列。而当时人们普遍认为,晶体内的原子都以周期性不断重复的对称模式排列,这种重复结构是形成晶体所必需的,自然界中不可能存在具有谢赫特曼发现的那种原子排列方式的晶体。随后,科学家们在实验室中制造出了越来越多的各种准晶体,并于 2009年首次发现了纯天然准晶体。
准晶体具有独特的性质,坚硬又有弹性非常平滑,而且,与大多数金属不同的是,其导电、导热性很差,因此在日常生活中大有用武之地。科学家正尝试将其应用于日常用品中比如不粘锅和发光二极管等。另外,尽管其导热性很差,但因为其能将热能转化为电能,因此可以用作理想的热电材料,将热量回收利用,一些科学家正在尝试用其捕捉汽车废弃的热量。
1.原子分数坐标:以晶胞参数为单位长度(不论晶胞边长大小都是1建立的坐标系
2.确定某原子坐标的方法:通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平面,三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数,即该原子的分数坐标。如下图,通过 b 点原子的三个面分别是 befc(在 x 轴上没有截距)bega(在y轴上没有截距)bcda(在z轴上的截距是 1),故 b 点的原子分数坐标是(0,,1);通过右面心m点的三个面在x轴上截距是 1/2,在 y 轴上截距是 1,在z轴上的截距是 1/2,故 m 点的原子分数坐标是
知识拓展——截距法判断原子分数坐标
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第三章
晶体结构与性质
Part 1
3.1物质的聚集状态与晶体的常识
知识点1 物质的聚集状态
知识点2 晶体与非晶体
知识点3 晶胞
知识点4 晶胞中粒子数目的计算及晶体化学式的确定
知识点5 晶体结构的测定
本节知识一览
Part 2
part1 物质的聚集状态
20世纪前，人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质固、液、气三态的相互转化只是分子间距离发生了变化。
20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子，如
氯化钠
石墨
水晶(SiO2)
金刚石
金
1.物质的三态转化
(1)物质的常见聚集状态有固态、液态和气态，固、液、气三态的相互转化只是分子间距离发生了变化。
(2)分子在固态时只能振动，在气态时能自由移动，在液态时则介于两者之间。
(3)物质的聚集状态除了固、液、气外，还有其他形式，如等离子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
极光
(等离子体)
水晶(晶态）
玻璃
(非晶态)
液晶显示屏
1.离子液体:在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。
2.塑晶态:一类具有塑性的固态晶体,介乎晶态与非晶态之间。
温馨提示
2.等离子体
(1)概念:由电子和阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上早电中性的气态物质
(2)性质:等离子体具有良好的导电性和流动性
(3)用途:制造等离子体显示器、化学合成、核聚变等
3.液晶
(1)概念:介于液态和晶态之间的物质状态。
(2)性质:既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
(3)用途:制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维。
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三种状态( )
(2)气态和液态物质均是由分子构成的( )
(3)等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中
性( )
(4)液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶
( )
小试牛刀
×
×
√
√
part2 晶体与非晶体
1.概念
(1)晶体:内部微粒(原子、离子或分子在三维空间里早周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体
(2)非晶体:内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。
固体 自范性 微观结构
晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 无 原子在三维空间里排列相对无序
2.本质差异
何谓“速率适当” 如何得到晶体
3.晶体的特点
(1)自范性
概念:晶体能自发地呈现多面体的性质。
形成条件:晶体生长的速率适当。
(2)各向异性
概念:晶体的某些物理性质(如强度、导热性、光学性能)在不同方向上的差异
原因:晶体内部质点排列的高度有序性
示例:
a在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡在不方向熔化的快慢不同
b蓝晶石 (Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度是不同的
(3)晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
不是晶体。
玻璃中粒子质点排列无序，没有晶体的自范性
__________
深度思考
1.某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图这张图说明玻璃是不是晶体 为什么
不一定，如玻璃、塑料等制品，在人力作用下可形成规则几何外形
__________
深度思考
2.具有规则几何外形的固体一定是晶体吗
晶体的其他基本性质
1.均一性:晶体中各部分的化学组成、密度等都是相同的
2.对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
3.最小内能:在相同的热力学条件下,等质量同种物质的晶体与非晶体、液体、气体相比较,晶体的内能最小。
4.稳定性:由于晶体具有最小内能,所以结晶状态是一个相对稳定的状态。
4.得到晶体的途径
(1)熔融态物质凝固
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)
(3)溶质从溶液中析出(结晶)
5.区别晶体与非晶体的方法
(1)间接方法:测定固体的熔点
(2)科学方法:对固体进行X射线衍射实验
易错易混
1.同一物质可以是晶体,也可以是非晶体,如 SiO2有晶体和非晶体两种。
2.具有固定组成的物质不一定是晶体,某些无定形体也有固定的组成,如硅单质分为晶体硅和无定形硅。
3.晶体不一定都有规则的几何外形,如玛瑙。
4.许多固体粉末由于晶粒太小,用肉眼看不到规则的几何外形。但在光学或电子显微镜下,可观察到规则的几何外岔,仰巴匆泊被层而是晶体,因此不要认为粉末状固体就是非晶体。
总结归纳一一晶体与非晶体
晶体 非晶体
结构特性 粒子周期性有序排列 粒子无序排列
自范性(本质区别) 有 没有
固定的熔点 有 没有
各向异性 有 没有
区别方法 间接方法 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 (1)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现
各向异性( )
(2)熔融态物质快速冷却即得到晶体( )
(3)熔融的硝酸钾冷却可得晶体，故液态玻璃冷却也能得到
晶体( )
(4)粉末状的固体也有可能是晶体( )
(5)晶体一定比非晶体的熔点高( )
小试牛刀
×
×
×
√
×
Part 1
part3 晶胞
1.概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞
2.晶胞的结构
常规的晶胞都是平行六面体。
8个顶角相同
三套各4根平行棱分别相同
三套各两个平行面分别相同
part3 晶胞
3.晶胞与晶体的关系
常规晶胞为平行六面体，晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
1.无隙:相邻晶胞之间无任何间隙
2并置:所有晶胞都是平行排列的，取向相同
3.所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的
某个粒子若被n个晶胞所共用，则该粒子有1/n属于这个晶胞
1/8
1/4
1/2
1
4.晶胞中粒子数目的计算一一均摊法
晶胞中粒子数目的计算
晶胞顶角原子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8
晶胞棱上原子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4
晶胞面上原子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2
晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有，即为1
no:晶胞包含的物质组成个数M: 该物质组成的摩尔质量
a:晶胞边长，
NA:阿伏加德罗常数
5.晶体密度计算
特别注意cm 跟 nm 和pm 的换算
1、首先进行单位换算
注意：
1、只要位于晶胞内，都按一个算，不一定非位于正体心。
2、如果出现其它类型晶胞，该原子被几个所共用，就乘以几分之一。（通俗讲，有几个能够盖严该原子，就乘以几分之一）
1/8
1/4
1/2
1
2、均摊法计算晶胞中原子个数
3、利用下面公式进行计算
Part 2
__________
归纳总结
1.晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。
2.均摊法确定晶胞中粒子的个数
若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有 属于这个晶胞。
长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
(1)晶胞是晶体的最小的结构重复单元( )
(2)不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同( )
(3)晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞( )
(4)一般地，晶体的化学式表示晶体中各类原子或离子的最简整数比( )
牛刀小试
√
×
×
√
1.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
(1)钠____个；(2)锌____个；(3)碘____个；(4)金刚石____个。
2
2
8
8
2.(2019·南通高二调研)下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：○—X，●—Y，?—Z。其中对应的化学式不正确的是
√
3.科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是
A.TiC B.Ti6C7
C.Ti14C13 D.Ti13C14
√
特别提醒
团簇分子或纳米颗粒中，所含微粒为其本身所有，不与其他分子或颗粒共用。故不需要均摊！！
1.测定晶体结构最常用的仪器是x射线衍射仪。当单一波长的 x 射线通过晶体时，x 射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。
四、晶体结构的测定
2.晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
物质的构成由其原子排列特点而定。原子呈周期性排列的固体叫晶体原子，呈无序排列的固体叫非晶体。个于这两者之间的固体叫准晶体。准晶体的发现是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破
知识扩展——认识准晶体
1982年4月8日谢赫特曼首次在电子显微镜下观察到一种“反常理”现象:铝锰合金中的原子采用一种不重复、非周期性但对称有序的方式排列。而当时人们普遍认为,晶体内的原子都以周期性不断重复的对称模式排列,这种重复结构是形成晶体所必需的,自然界中不可能存在具有谢赫特曼发现的那种原子排列方式的晶体。随后,科学家们在实验室中制造出了越来越多的各种准晶体,并于 2009年首次发现了纯天然准晶体。
准晶体具有独特的性质,坚硬又有弹性非常平滑,而且,与大多数金属不同的是,其导电、导热性很差,因此在日常生活中大有用武之地。科学家正尝试将其应用于日常用品中比如不粘锅和发光二极管等。另外,尽管其导热性很差,但因为其能将热能转化为电能,因此可以用作理想的热电材料,将热量回收利用,一些科学家正在尝试用其捕捉汽车废弃的热量。
1.原子分数坐标:以晶胞参数为单位长度(不论晶胞边长大小都是1建立的坐标系
2.确定某原子坐标的方法:通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平面,三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数,即该原子的分数坐标。如下图,通过 b 点原子的三个面分别是 befc(在 x 轴上没有截距)bega(在y轴上没有截距)bcda(在z轴上的截距是 1),故 b 点的原子分数坐标是(0,,1);通过右面心m点的三个面在x轴上截距是 1/2,在 y 轴上截距是 1,在z轴上的截距是 1/2,故 m 点的原子分数坐标是
知识拓展——截距法判断原子分数坐标
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