专题03 晶体结构与性质（知识串讲 专题过关）.docxVIP

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专题03晶体结构与性质

一、晶胞、晶体结构模型

1．晶体与非晶体

(1)晶体与非晶体的区别

比较

晶体

非晶体

结构特征

结构微粒周期性有序排列

结构微粒无序排列

性质特征

自范性

有

无

熔点

固定

不固定

异同表现

各向异性

各向同性

二者区别方法

间接方法

测定其是否有固定的熔点

科学方法

对固体进行X-射线衍射实验

(2)获得晶体的三条途径

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

2．晶胞

(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

【特别提醒】(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。

(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。

(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

3．常见晶体的结构模型

晶体

晶体结构

晶体详解

共价晶体

金刚石

①每个碳与相邻eq\a\vs4\al(4)个碳以共价键结合，形成正四面体结构

②键角均为109°28′

③最小碳环由eq\a\vs4\al(6)个C组成且六原子不在同一平面内

④每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2

SiO2

①每个Si与eq\a\vs4\al(4)个O以共价键结合，形成正四面体结构

②每个正四面体占有1个Si,4个eq\f(1,2)O，n(Si)∶n(O)＝1∶2

③最小环上有eq\a\vs4\al(12)个原子，即6个O,6个Si

分子晶体

干冰

①8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子

②每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有eq\a\vs4\al(12)个

冰

每个水分子与相邻的eq\a\vs4\al(4)个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成eq\a\vs4\al(2)mol氢键

离子晶体

NaCl型

①每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有eq\a\vs4\al(12)个

②每个晶胞中含eq\a\vs4\al(4)个Na＋和eq\a\vs4\al(4)个Cl－

CsCl型

①每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有eq\a\vs4\al(8)个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个

②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－

金属晶体

简单立方堆积

典型代表Po，配位数为eq\a\vs4\al(6)，空间利用率52%

面心立方最密堆积

典型代表Cu、Ag、Au，配位数为eq\a\vs4\al(12)，空间利用率74%

体心立方堆积

典型代表Na、K、Fe，配位数为eq\a\vs4\al(8)，空间利用率68%

六方最密堆积

典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为eq\a\vs4\al(12)，空间利用率74%

混合晶体

石墨

①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力

②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是eq\a\vs4\al(2)，C原子采取的杂化方式是sp2

③每层中存在σ键和π键

④石墨的C—C的键长比金刚石的C—C的键长短，熔点比金刚石的高

⑤硬度不大、有滑腻感、能导电

二、判断晶体类型的方法

1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断

①分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

②共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

③金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

④离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

2.依据物质的分类判断

①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2等外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

②金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。

③金属单质（除汞外）和合金是金属晶体

④金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

3.依据晶体的熔点判断

①分子晶体的熔点低

②离子晶体的熔点较高

③共价晶体的熔点很高

④金属晶体的多数熔点高，但也有少数熔点相当低合金的熔、沸点比其成分金属低

4.依据导电性判断

①金属晶体是电的良导体，固体导电

②共价晶体一般为非导体，但硅为半导体

③离子晶体溶于水及熔融状态时能导电

④分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电

5.依据硬度和机械性能