第一節晶體常識
一、晶體與非晶體
1、晶體:絕大數固體
非晶體:如玻璃、松香、矽藻土、橡膠、瀝青等
2、晶體與非晶體的本質差異
晶體與非晶體的本質差異
自範性:晶體能自發性地呈現多面體外形的性質。
所謂自範性即「自發」進行,但這裡得注意,「自發」過程的實現仍需一定的條件。例如:水能自發地從高處流向低處,但不開啟攔截水流的閘門,水庫裡的水不能下瀉。
注意:自範性需要一定的條件,其中最重要的條件是
見課本:同樣是熔融態的二氧化矽,快速的冷卻得到看不到晶體外形的瑪瑙,而緩慢冷卻得到的是晶體外形的水晶,其實,瑪瑙和水晶都是二氧化矽晶體。
許多固體的粉末用肉眼是看不見晶體的,但我們可以借助於顯微鏡觀察,這也證明固體粉末仍是晶體,只不過晶粒太小,肉眼看不到而已。
那麼得到晶體的途徑,除了用上述的冷卻的方法,還有沒有其它途徑呢?
3、晶體形成的一般途徑:
(1如從熔融態結晶出來的硫晶體)
(2如凝華得到的碘晶體);
(3如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體)
4、晶體的特點:
(123
解析:對於同一幅圖案來說,從不同的方向審視,也會產生不同的感受,那麼對於晶體來說,許多物理性質:如硬度、導熱性、光學性質等,因研究角度不同而產生差異,即為各向異性。
例如:藍晶石(al2o3·sio2)在不同方向上的硬度不同;石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕104。
小結:可以根據晶體特點區別某一固體屬於晶體還是非晶體。然而,區別晶體與非晶體最可靠的科學方法是利用x-射線衍射實驗。
(4)x-射線衍射(若是晶體,則x-射線透過會在記錄儀上看到分立的斑點或者明銳的譜線)
晶體具有以上特點本質上都是因為粒子在三維空間裡呈週期性有序排列
總結:晶體:質點(分子、離子、原子)在三維空間裡呈週期性有序排列的物質。
二、晶胞
1是晶胞。
一般來說,晶胞都是平行六面體。但基本的結構單元只要有完全等價的頂點、完全等價的平行面和完全等價的平行稜,且能代表晶體的化學組成,都可當作晶胞對待。
2、晶體和晶胞的關係:整塊晶體可以看成是數量巨大的晶胞「無隙並置」而成。
無隙是指: 晶胞之間沒有任何間隙
並置是指: 平行排列
3、晶胞中粒子數的計算方法:
晶胞任意位置上的乙個原子a如果是被x個晶胞所共有,那麼,屬於該晶胞的就是1/x。以立方體晶胞為例:①凡處於立方體頂點的微粒,同時為個晶胞共有,屬於該晶胞的為 ;②凡處於立方體稜上的微粒,同時為個晶胞共有,屬於該晶胞的為 ;③凡處於立方體面上的微粒,同時為個晶胞共有,屬於該晶胞的為 ;④凡處於立方體體心的微粒,完全屬於該晶胞。
第二節分子晶體與原子晶體
根據晶體的構成粒子和粒子間的相互作用力的不同,可將晶體分為如下5種:
分子晶體
原子晶體
晶體金屬晶體
離子晶體
混合晶體
一、分子晶體
1、定義:只含分子的晶體(即分子構成的晶體)
2、構成粒子:
3、微粒間作用力:
范德華力(普遍存在)
分子間作用力
氫鍵 (某些微粒間存在)
[思考]:①分子晶體中是否一定有化學鍵?
②分子晶體熔化是否一定破壞化學鍵?
③分子晶體間作用力越大,是否越穩定?
④分子晶體中是否存在單個的小分子?
⑤分子晶體中除分子間作用力外,是否還存在其它的微粒間作用力?
4、物理性質
(1)熔沸點較 ,易昇華,易揮發
(2)硬度 ,易壓縮
(3)固態、熔融態均不導電 (因為構成粒子是分子)
(4)一般符合「相似相溶」原理
5、常見的分子晶體
(1)所有非金屬元素的氫化物 (h顯+1價)
(2)部分非金屬單質(硼晶體、金剛石、晶體矽等除外)
(3)部分非金屬氧化物(二氧化矽等除外)
(4)幾乎所有的酸(一般認為中學出現的酸全是)
(5)絕大多數有機物的晶體(高分子化合物除外)
(6)根據題目資訊:如熔沸點較低、易揮發、常溫為液態(hg除外)、熔融狀態不導電等
6、分子晶體的結構特徵
(1)分子間作用力只存在范德華力
以co2為例:如右圖為乾冰晶體的晶胞,立方體的
和各有乙個co2分子,因此,每個晶胞中有個co2分子。
在乾冰晶體中,每個co2分子距離最接近且相等的co2分子有個。
象這種在分子晶體中以乙個分子為中心,其周圍通常可以有12個緊鄰的分子的特徵稱為若將co2分子換成o2、i2或c60等分子,乾冰的晶體結構就變成了o2、i2或c60的晶體結構。)
(2)分子間作用力既存在范德華力,又存在氫鍵
以冰為例分析:冰中水分子間的主要作用力是氫鍵,在冰的
晶體中,每個水分子周圍只有個緊鄰的水分子(如右圖),
雖然氫鍵不屬於化學鍵,卻也具有方向性,即氫鍵的存在迫使
在正四面體中心的水分子與四面體頂點方向的4個相鄰的水分子
相互吸引。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高,留著相當大的空隙。
當冰剛剛開始融化為液態水時,熱運動使冰的結構部分解體(此時主要破壞的是氫鍵),水分子間的空隙減小,密度反而增大;而超過4℃時由於熱運動加劇(此時主要破壞的是范德華力),水分子間的距離加大,密度漸漸減小。此時只有少數水分子間形成氫鍵。當達到水的沸點時,水分子間的氫鍵絕大部分被破壞,形成單個的水分子。
即固態和液態水中,不同數目的水分子間都會存在氫鍵,因而它們的化學式有時又可寫作(h2o)n。等質量時固態水中形成的氫鍵比液態水中形成的氫鍵更多。所以, ℃的水的密度最大。
當液態水繼續公升溫完全汽化變成水蒸氣時,水分子間的氫鍵完全破壞,即態水中無氫鍵存在。
比較乾冰與冰:
7、比較分子晶體熔沸點的高低的方法
(1)看狀態:一般來說,固體液體氣體
(2)看分子間作用力,若有氫鍵無氫鍵
(3)看分子量,分子量大,范德華力 ,熔沸點 。
(4)分子量相近,看分子極性,極性越大,熔沸點 。
[過渡]:sio2與co2組成相似,均為酸性氧化物,化學性質相似,但是物理性質存在明顯差異。sio2晶體熔沸點高、硬度大,乾冰晶體熔沸點低、硬度小等。
二、原子晶體
1、定義:所有都以鍵相互結合形成結構的晶體。
2、構成粒子
3、微粒間作用力所以原子晶體又叫晶體)
[思考]:①能否說有共價鍵的晶體是原子晶體?
②能否說構成微粒為原子的是原子晶體?
③能否說原子間均以共價鍵連線的為原子晶體?
④原子晶體中是否存在單個的小分子?
【過渡】:由於原子晶體中原子間均以共價鍵結合,且形成空間網狀結構,作用力很大。因而要使其熔化、氣化時需要較多的能量,這使原子晶體與分子晶體的物理性質存在很大的差異。
4、物理性質
(1)熔沸點 ——克服共價鍵鍵能
一般來說,原子半徑越 ,鍵長越 ,鍵能越 ,熔沸點越 。
如:比較金剛石、sic、si晶體的熔沸點高低。
(2)硬度很
(3)不溶於一般溶劑
(4)一般不導電(個別為半導體,如si、ge等)
5、典型的原子晶體
(1)某些非金屬單質 (硼晶體、金剛石、晶體矽、鍺等)
①金剛石
a、每個金剛石晶胞中含有個碳原子,最小的碳環為元環,並且不在同一平面(實際為椅式結構),碳原子為sp3雜化
b、每個碳原子被個六元環共用,每個共價鍵被個六元環共用
c、12g金剛石中有 mol共價鍵,碳原子與共價鍵之比為
②si由於si與碳同主族,晶體si的結構同金剛石的結構。將金剛石晶胞中的c原子全部換成si原子,健長稍長些便可得到晶體矽的晶胞。
(2)某些非金屬化合物【sio2、sic(金剛砂)、bn(氮化硼)、si3n4等】
①sic 將金剛石晶胞中的乙個c原子周圍與之連線的4個c原子全部換成si原子,鍵長稍長些便可得到sic的晶胞。(其中晶胞的8個頂點和6個面心為si原子,4個互不相鄰的立方體體心的為c原子,反之亦可)
a、每個sic晶胞中含有個矽原子,含有個碳原子
b、1mol sic晶體中有 mol si—c共價鍵
②sio2 在晶體矽的晶胞中,在每2個si之間插入1個o原子,
便可得到sio2晶胞。
a、sio2晶體中最小的環為元環
b、每個si原子被個十二元環共用,
每個o原子被個十二元環共用
c、每個sio2晶胞中含有個si原子,
含有個o原子
d、1mol si o2晶體中有 mol共價鍵
6、比較原子晶體熔沸點的高低的方法
主要看共價鍵鍵能——取決於原子半徑大小
第三節金屬鍵金屬晶體
一、金屬鍵
1、金屬晶體定義:由和通過鍵形成的具有一定幾何外形的晶體。
2、構成微粒和
3、微粒間的作用力鍵。
第三章晶體結構與性質複習複習學案
課標要求 1.認識晶體與非晶體的區別 了解四種晶體的特徵.2.理解四種晶體的結構與性質的關係,能根據有關的理論解釋晶體的物理性質.3.知道四種晶體的結構粒子 粒子間作用力的區別以及裡子粒子間作用對晶體性質的影響。4.學會晶胞所含粒子的數的計算方法。一 晶體的常識 1.晶體與非晶體比較 二 四類晶體的...
第三章晶體結構與性質說課
第二節分子晶體說課 1 說課標 我結合課程標準要求,以及考試大綱內容,我確定了本節課內容的地位和價值 分子晶體是我們生活中常見而又熟悉的一類晶體,又是我們考試的熱點,重點。通過對它的學習能加深,完善我們對以前分子,共價鍵的認識,也能對後面的晶體學習起到引導,模擬的作用 並且通過分子晶體,原子晶體,金...
第三章《晶體結構與性質》《晶體的常識》教學設計
一 教學目標 1 知識與技能 1 知道獲得晶體的幾種途徑 2 理解晶體的特點和性質及晶體與非晶體的本質區別 3 初步學會確定乙個晶胞中平均所含粒子數的方法 2 過程與方法 1 收集生活素材,結合已有知識和生活經驗對晶體與非晶體進行分類 2 學生通過觀察 實驗等方法獲取資訊 3 學會運用比較 分類 歸...