人教版高中化学选修三3.1 晶体的常识-课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
金刚石
冰糖
石墨
【新课导入】自然界中常见的固体有一些有漂亮的外观。是由什么导致的呢？
高二化学（选修3）第三章
第一节
晶体的常识
【学习目标】
1、了解晶体的特点、知道晶体与非晶体的本质差异。
2、了解晶胞的概念，学会用均摊法确定晶胞和晶体的组成。
【学习重难点】
均摊法确定晶胞组成
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
水晶
硅藻土
内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质称为晶体。
原子呈周期性有序排列
原子排列相对无序
玻璃结构示意图
B
O
Si
M
一、晶体与非晶体
1.概念
晶体：具有规则几何外形的固体；
非晶体：没有规则几何外形的固体（又称玻璃体）:玻璃、石蜡、沥青等。
晶体
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
2.分类
3.晶体的特点和性质
一、晶体与非晶体
（1）具有规则的几何外形。
（2）自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
（3）各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。
（4）有序性：晶体的外形和内部质点排列的高度有序性。
（5）有固定的熔点（而非晶态没有）。
4.晶体与非晶体的本质区别
构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
【观察与思考】请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：
明矾
硅藻土
钻石
食盐
石蜡
雪花
泡沫塑料
水晶石
对于不能直接通过外观来判断是否为晶体的物质，有什么更好更专业的方法吗？
【拓展】
X—射线衍射
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。这就是X射线衍射的基本原理。
【学以致用】根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？
（1）观察宝石的外形，具有多面体的外形。（2）实验它的硬度，刻划玻璃.（3）加热，测熔点
（4）X—射线衍射
5.获得晶体的三个途径:
（1）使熔融物质凝固
（2）使气态物质冷却不经过液态直接凝固（凝华）
（3）使溶质从溶液中析出
要求：晶体生长的速率适当。
√
【练1】
蜂巢与蜂室
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻，然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
二、晶胞
1.
晶胞：描述晶体结构的基本单元
铜晶体
铜晶胞
晶体结构
晶胞示意图
金刚石晶胞
NaCl晶胞
思考与交流:
1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？
2.在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？
CO2晶胞
平行六面体
无隙并置
平行六面体
无隙并置
1.定义：晶体中的基本单元
2.特征：
(-)晶胞
3.晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
二、晶胞
一般来说,晶胞都是平行六面体(其边长不一定相等也不一定垂直)------通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个晶胞完全重合.
“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不可旋转。
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“无隙并置”的含义
“完全等同”指所有晶胞的形状、内部的原子种类、个数及几何排列完全相同。
答案:
B
【例1】铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?
A.
14
B.
4
C.
8
D.
6
铜晶胞
体心
面心
顶点
棱边
均摊法：如某个粒子为x个晶胞所共有，则该粒子有1/x属于一个晶胞。
(二)晶胞中原子个数的计算
二、晶胞
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
请看:
1
体心：1
面心：1/2
顶点
棱边：1/4
：1/8
均摊法：如某个粒子为x个晶胞所共有，则该粒子有1/x属于一个晶胞。
(二)晶胞中原子个数的计算
二、晶胞
立方晶胞中粒子个数的计算规律
立方晶胞
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
1/4
顶点：
1/8
图3-8依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?
学与问
钠所含原子数：
8×1/8+1=2
锌所含原子数：
8×1/8+1=2
碘所含原子数：（8×1/8+6×1/2）×2=8
金刚石所含原子数：8×1/8+6×1/2+4=8
习题
【例3】下图的晶胞中各有几个原子?
所含原子数：
8×1/8+6×1/2=4
所含原子数：
8×1/8+6×1/2+4=8
所含原子数：
3×（8×1/8+6×1/2）=12
三棱柱：
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
水平1/4
竖1/6
顶点：
1/12
六棱柱：
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
水平1/4
竖1/3
顶点：
1/6
常见晶胞中微粒数的计算:
(1)立方体：
(2)三棱柱：
(3)六棱柱：
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
1/4
顶点：
1/8
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
水平1/4
竖1/6
顶点：
1/12
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
水平1/4
竖1/3
顶点：
1/6
【例2】某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是(　　)
A．3∶9∶4　　　
B．1∶4∶2
C．2∶9∶4
D．3∶8∶4
√
石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：
（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。
碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______。
【练2】
2：3
2
3
【练3】最近，科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，其结构与NaCl的结构相同，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.Ti13C14
D.Ti13C14
C
注意：团簇分子或纳米颗粒，是独立存在的粒子，所含微粒是其自身所有，不与其他分子或颗粒共用。不能用均摊法。均摊法只适用于晶胞。
【拓展】晶体微粒数与M、ρ的计算
与晶体有关的计算类型主要有：根据晶胞的结构计算和判断晶体的质量（m）、密度（ρ）、相对分子质量或摩尔质量（M）、阿伏伽德罗常数（NA）与一个晶胞的关系。
常用公式有：①ρ=m/V
②M1=M1NA（m1为一个与晶体组成相同的微粒的质量）
【例】A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：
A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如下图所示，晶胞参数a＝0.566
nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________。