晶體晶胞結(jié)構(gòu)講解

1、物質(zhì)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)1、 核外電子排布式 外圍核外電子排布式 價(jià)電子排布式 價(jià)電子定義：1、對(duì)于主族元素，最外層電子 2、第四周期，包括3d與4S 電子 電子排布圖熟練記憶 Sc Fe Cr Cu2、 S能級(jí)只有一個(gè)原子軌道 向空間伸展方向只有1種 球形P能級(jí)有三個(gè)原子軌道 向空間伸展方向有3種 紡錘形d能級(jí)有五個(gè)原子軌道 向空間伸展方向有5種 一個(gè)電子在空間就有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)例1：N 電子云在空間的伸展方向有4種 N原子有5個(gè)原子軌道 電子在空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有7種 未成對(duì)電子有3個(gè) -結(jié)合核外電子排布式分析例2、基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9  

2、;、電子數(shù)為 4 。3、 區(qū)的劃分按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)符號(hào)如Cu最后填入3d與4s 故為ds區(qū) Ti 最后填入能級(jí)為3d 故為d區(qū)4、 第一電離能：同周期從左到右電離能逐漸增大趨勢（反常情況：S2 與P3 半滿或全滿較穩(wěn)定，比后面一個(gè)元素電離能較大）例3、比較C、N、O、F第一電離能的大小 - F NOC例4、某元素的全部電離能(電子伏特)如下：I1I2I3I4I5I6I7I823.635.154.977.4113.9138.1739.1871.1回答下列各問：(1)I6到I7間，為什么有一個(gè)很大的差值?這能說明什么問題? _(2)I4和I5間，電離能為什么有一個(gè)較

3、大的差值_(3)此元素原子的電子層有 _層。最外層電子構(gòu)型為 _5、 電負(fù)性：同周期從左到右電負(fù)性逐漸增大（無反常）-F O N C6、 對(duì)角線規(guī)則：某些主族元素與右下方的主族元素的性質(zhì)有些相似，被稱為“對(duì)角線規(guī)則”如：鋰和鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物，鈹和鋁的氫氧化物的酸堿性以及硼和硅的含氧酸酸性的強(qiáng)弱7、共價(jià)鍵：按原子軌道重疊形式分為：鍵 和鍵 (具有方向性和飽和性)單鍵 - 1個(gè) 鍵 雙鍵-1個(gè) 鍵 和1個(gè)鍵 三鍵-1個(gè) 鍵 和2個(gè)鍵 8、等電子體：原子總數(shù)相等，價(jià)電子總數(shù)相等-具有相似的化學(xué)鍵特征例5、N2 CO CN- C22- 互為等電子體 CO2 CS2 N2O SCN- CNO- N3

4、- 互為等電子體從元素上下左右去找等電子體，左右找時(shí)及時(shí)加減電荷，保證價(jià)電子相等。9、應(yīng)用VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構(gòu)型。化學(xué)式鍵電子對(duì)數(shù)中心原子含有孤對(duì)電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子立體構(gòu)型雜化類型ABnSO3對(duì)于給出結(jié)構(gòu)的分子或離子，根據(jù)中心原子成四個(gè)價(jià)鍵（8個(gè)電子），直接判斷.(B原子六個(gè)電子)例6、N原子的雜化類型 PO42- P的雜化類型 _ CH3CHO C原子的雜化類型_Ni(CO)4 中心原子的雜化_10、配合物配位鍵也是共價(jià)鍵，屬于鍵 。例7、中心原子或離子配體配位原子或離子配位數(shù)Fe(CO)5Fe(SCN)3Zn(CN) 4-Al F6-規(guī)律：一般是電負(fù)性較大的原子吸

5、引電子能力較強(qiáng)，電子對(duì)不易給出，不作為配位原子11、分子間作用力:一般分子間作用力范德華力 氫鍵例8、Na2B4O7.10H2O晶體中存在的作用力_ 12、氫鍵存在：一個(gè)分子的X-H中的H原子與另外的X原子相結(jié)合而成（X表示N、O、F）表示方法：AHB例9、寫出氨水中氫鍵的種類NHN NHO OHO OHN 共4種H2O分子中氫鍵的數(shù)目 -1個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵-1mol H2O分子含氫鍵2NA HF分子中氫鍵的數(shù)目-1個(gè)HF分子形成2個(gè)氫鍵-1molHF分子含氫鍵NA氫鍵對(duì)某些現(xiàn)象的解釋i解釋分子熔沸點(diǎn)的大小II解釋物質(zhì)溶解性的大小III解釋冰融化為水密度減小，體積增大：氫鍵的存在使處于中心

6、的水分子與其他水分子呈四面體，空間利用率較低，溶化后空隙減小iv解釋鄰羥基苯甲醛與對(duì)羥基苯甲醛沸點(diǎn)的高低v解釋接近水的沸點(diǎn)的水蒸氣的Mr測定值比用化學(xué)式計(jì)算的值大一些：13、比較物質(zhì)熔沸點(diǎn)的大小先考慮晶體類型。原子晶體 離子晶體 分子晶體 對(duì)于屬于同種晶型，再具體分析 離子晶體：（含有離子鍵-金屬和NH4+的出現(xiàn)），晶格能（電荷，半徑） 原子晶體：從共價(jià)鍵的鍵長分析 分子晶體：優(yōu)先考慮氫鍵的存在，存在氫鍵的分子相對(duì)熔沸點(diǎn)高 對(duì)于不存在氫鍵的分子晶體，再從Mr來比較。例10、比較Si 、SiC、NacL 、KcL、H2O、H2S、HCL沸點(diǎn)高低14、無機(jī)含氧酸屬于幾元酸，看結(jié)構(gòu)中所含OH的數(shù)目，

7、或者看與NaOH生成鹽的種類同一元素的含氧酸，該元素的化合價(jià)越高（顯正價(jià)）則正電性高，則含氧酸酸性強(qiáng)（該元素的化合價(jià)高與含氧酸的氧化性無直接聯(lián)系）對(duì)于跟多含氧酸，中心元素不同，OH的數(shù)目也不同，(HO)mROn, 非羥基氧原子數(shù)目越多，含氧酸酸性越強(qiáng)。NaCl型(一個(gè)晶胞中四個(gè)Na+，四個(gè)Cl- )CsCl型 正負(fù)離子配位數(shù)均為8與銫離子等距離且最近的銫離子有6個(gè)、氯離子有8個(gè)CaF2型 CaF2晶體屬立方面心點(diǎn)陣，F(xiàn)作簡單立方堆積，Ca2數(shù)目比F少一半，所以填了一半的立方體空隙，每一個(gè)Ca2由八個(gè)F配位，而每個(gè)F有4個(gè)Ca2配位 ZnS型TiO2（金紅石型） AB2型晶體中，最常見的重要結(jié)構(gòu)

8、是四方金紅石（TiO2）結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中Ti4處在略有變形的氧八面體中，即氧離子作假六方堆積，Ti4填在它的準(zhǔn)八面體空隙中一、分子晶體的一般宏觀性質(zhì) 較低的熔沸點(diǎn) 較小的硬度 固態(tài)或熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電 構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的相互作用是分子間作用力或氫鍵二、.晶體分子結(jié)構(gòu)特征（）只有范德華力，無分子間氫鍵分子密堆積（每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）-晶胞結(jié)構(gòu)都屬于面心立方（）有分子間氫鍵不具有分子密堆積特征（如：HF 、冰、NH3 ）（與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè) ）原子晶體晶體中每個(gè)C原子和4個(gè)C原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,成為正四面體結(jié)構(gòu)，C

9、原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為1：2，最小環(huán)由6個(gè)C原子組成，每個(gè)C原子被12個(gè)最小環(huán)所共用；平均每個(gè)最小環(huán)含有1/2個(gè)C原子。每個(gè)C原子被4個(gè)碳碳鍵所共用；每個(gè)碳碳鍵含有2個(gè)C原子，平均每個(gè)碳碳鍵含有1/2個(gè)C原子。 故平均每個(gè)最小環(huán)含有1個(gè)碳碳鍵金剛石是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，任意抽出2個(gè)共價(jià)鍵， 每兩個(gè)單鍵歸兩個(gè)六元環(huán)所有，而不是只歸一個(gè)六元環(huán)所有（如圖所示，紅色的兩個(gè)碳碳單鍵，可以構(gòu)成藍(lán)色和紫紅色的兩個(gè)六元環(huán)）。每個(gè)碳原子連出4個(gè)共價(jià)鍵，任意抽出2個(gè)共價(jià)鍵能決定兩個(gè)6元環(huán)，4個(gè)共價(jià)鍵總共能抽出6組。所以6組碳碳鍵實(shí)際上可以構(gòu)成12個(gè)六元環(huán)，所以一個(gè)碳?xì)w十二個(gè)六元環(huán)共用。6 

10、15; 1/12 = 1/2晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，含有12個(gè)Si-O鍵；每個(gè)Si原子被12個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)O原子被6個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)Si-O鍵被6個(gè)十二元環(huán)共有；2015年全國理綜能力測試卷中第37題是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)選考題，其中有一個(gè)小題的內(nèi)容是： “ 在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接 （ ）個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有 （ ） 個(gè)C原子在同一平面?！?從不同觀察和分析角度的觀察金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型，可以對(duì)上述問題的第1問做如下兩種盤判斷： （1）晶體中每個(gè)C原子和它周圍的4個(gè)C原子以共價(jià)鍵相連，金剛石晶體結(jié)構(gòu)的觀察分析形成

11、空間正四面體結(jié)構(gòu)，晶體中每個(gè)碳原子都和其他碳原子構(gòu)成空間正六邊形的碳環(huán)。由于每個(gè)C原子和它周圍的4個(gè)C原子連接，因此它必然同處于4個(gè)六元環(huán)上，而與之相連的4個(gè)C原子的每一個(gè)又和另外3個(gè)C原子相連。因而，它必然又在另外3個(gè)碳原子所在的環(huán)上。所以這個(gè)碳原子連接3×4=12個(gè)六元環(huán)。 （2）晶體中每個(gè)碳原子以四個(gè)碳碳單鍵分別其他碳原子連接，這個(gè)碳原子上的每兩個(gè)碳碳單鍵可以分屬于兩個(gè)六元環(huán)（右圖中用紅色描出的環(huán)）。每個(gè)碳原子的四個(gè)碳碳單鍵，每兩個(gè)鍵組合成環(huán)，依據(jù)組合排列規(guī)律，可以知道有C42種（即6種）組合，因此，每個(gè)碳原子可以處于2×C42=12個(gè)六元環(huán)。金屬晶體面心立方：在立方

12、體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。微粒數(shù)為：8×1/8 + 6×1/2 = 4 晶體密度=m晶胞/v晶胞m晶胞=摩爾質(zhì)量除以阿伏伽德羅常數(shù)乘以晶胞中所含的原子或離子數(shù)體心立方晶胞四點(diǎn)間的夾角均為60°C60的形狀類似于足球，1個(gè)頂點(diǎn)引出3條邊（其中1個(gè)是雙鍵，另2個(gè)是單鍵），1條邊被兩個(gè)頂點(diǎn)共用，因此1個(gè)C60有60個(gè)頂點(diǎn)和90個(gè)邊。假設(shè)1mol C60有x mol碳碳雙鍵（C=C），y mol碳碳單鍵（C-C）從每個(gè)頂點(diǎn)來看，y=2x從邊的數(shù)量來看，x+y=90解得x=30,y=60因此1mol C60有60mol碳碳單鍵（C-C） ,30mo

13、l碳碳雙鍵（C=C）設(shè)正六邊形x個(gè) 正五邊形y個(gè) 由歐拉公式60+（x+y）-(6x+5y)/2=2 歐拉公式 頂點(diǎn)+面棱=2每個(gè)正五邊形有5個(gè)鍵 每個(gè)正六邊形有6個(gè)鍵 6x/2+5y/2=60×3÷2 (有一個(gè)雙鍵) 解得x=20,y=12習(xí)題1、最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài) 分子，如右圖所示。頂角和面心的原于是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的分子式是 ( ) ATiC BTi4C4， CTi14C13 DTi13C14 2、硼砂是含結(jié)晶水的四硼酸鈉，其陰離子Xm（含B、O、H三種元素）的球棍模型如右下圖所示：在Xm中，硼原子軌道的雜化類型有

14、；配位鍵存在于 原子之間（填原子的數(shù)字標(biāo)號(hào)）；m= （填數(shù)字）。硼砂晶體由Na+、Xm和H2O構(gòu)成，它們之間存在的作用力有 。A離子鍵 B.共價(jià)鍵 C.金屬鍵 D.范德華力 E.氫鍵（4）1,3,5，6代表氧原子，2,4代表B原子，2號(hào)B形成3個(gè)鍵，則B原子為SP2雜化, 4號(hào)B形成4個(gè)鍵，則B原子為SP3雜化； B一般是形成3個(gè)鍵，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，其中1個(gè)鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號(hào)與5號(hào)之間。觀察模型，可知Xm是（H4B4O9）m，依據(jù)化合價(jià)H為+1，B為+3，O為2，可得m=2,這問有一定難度，思維能力，空間能力要求比較高。鈉離子與Xm形成離子鍵,結(jié)晶水分子間存在氫鍵和范德華力題

15、目是問鈉離子、Xm、水分子之間的作用力，而不是硼砂晶體中的作用力，可能會(huì)多選B。 3、下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說法正確的是_。 a.金屬鍵具有方向性與飽和性 b.金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的相互作用 c.金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶鲎饔孟庐a(chǎn)生自由電子 d.金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇栯x子吸收并放出可見光(1)金屬鍵沒有方向性和飽和性，a錯(cuò)；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用，b對(duì)；金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶鲎饔孟掳l(fā)生定向移動(dòng)，c錯(cuò)；金屬具有光澤是因?yàn)樽杂呻娮幽軌蛭詹⒎懦隹梢姽猓琩錯(cuò)。4、過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18，則n= 。5、ZnS在熒光體、光

16、導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其晶胞邊長為540.0pm，其密度為 (列式并計(jì)算)，a位置S2-離子與b位置Zn2+離子之間的距離為 pm(列式表示)。7、肼能與硫酸反應(yīng)生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4的晶體內(nèi)不存在_(填標(biāo)號(hào))a. 離子鍵     b. 共價(jià)鍵     c. 配位鍵    d. 范德華力8、圖1表示某種含氮有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，其分子內(nèi)4個(gè)氮原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)（見圖2），分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個(gè)氫鍵予以識(shí)別。下列分子或離子中，能被該有機(jī)化合物識(shí)別的是_（填標(biāo)號(hào)）。a. CF4      b. CH4      c. NH4     d. H2O【解