高中化學選修三晶體課件.ppt

1、化學 選修三,原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),原子結(jié)構(gòu),原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),共價鍵,分子的立體結(jié)構(gòu),分子的性質(zhì),晶體的常識,分子晶體與原子晶體,金屬晶體,離子晶體,1、化學鍵及其分類,相鄰原子或離子之間強烈的相互作用,按成鍵方式分為：,金屬鍵,共價鍵,離子鍵,金屬晶體,分子晶體,離子晶體,四、配合物理論簡介,1、配位鍵,定義：共用電子對由一個原子單方向 提供給另一個原子共用所形成| 的共價鍵稱配位鍵。, 表示方法, 形成條件,AB,一個原子有孤對電子，另一個原子有空軌道。,2、配位化合物,配合物的形成,天藍色溶液,藍色沉淀,深藍色溶液,Cu(OH)2,深藍色晶體,Cu(NH3

2、) 4 SO4H2O,加乙醇并靜置,CuSO4溶液,滴加氨水,繼續(xù)滴加氨水,Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH,藍色沉淀,深藍色溶液,Cu2+ 2NH3H2O = Cu(OH)2+ 2NH4+,藍色溶液,藍色沉淀,1Cu與4O形成的結(jié)構(gòu) 為平面正方形,1Cu與4N形成的結(jié)構(gòu) 為平面正方形,第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一節(jié) 晶體的常識,一、晶體與非晶體,1、晶體與非晶體,晶體具有規(guī)則幾何外形的固體,非晶體沒有規(guī)則幾何外形的固體 又稱玻璃體,2、晶體與非晶體性質(zhì)對比,有,無,原子在三維空間里呈周期性有序排列,原子排列相對無序,強度、導熱性、光學性質(zhì)等,無,有固定熔沸

3、點,無固定熔沸點,自范性,晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì),自范性前提：晶體生長的速率適當,本質(zhì)差異,各向異性,不同方向上，性質(zhì)有差異,3、晶體形成的途徑,熔融態(tài)物質(zhì)凝固,氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華),溶質(zhì)從溶液中析出,3、晶體的鑒別,物理性質(zhì)差異 如：外形、硬度、熔點、折光率,最科學的方法是對固體進行X-射線衍射實驗,1、下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是 A、晶體一定比非晶體的熔點高 B、晶體有自范性但排列無序 C、非晶體無自范性而且排列無序 D、固體SiO2一定是晶體 2、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是 A、熔沸點 B、硬度 C、顏色 D、x-射線衍射實驗,C,D,課堂練習,

4、二、晶胞,1、晶胞:描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元,晶胞是無形的，是人為劃定的,2、晶胞特征,一般是平行六面體,晶體由晶胞“無隙并置”而成,平行六面體,無隙并置,3、三種典型立方晶體結(jié)構(gòu),4.晶胞中原子個數(shù)的計算,晶胞頂角原子為8個晶胞共用，每個晶胞占1/8,晶胞棱上原子為4個晶胞共用，每個晶胞占1/4,晶胞面上原子為2個晶胞共用，每個晶胞占1/2,晶胞內(nèi)部的原子為1個晶胞獨自占有，即為1,1、現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞,可推知：甲晶體中A與B的離子個數(shù)比為 ；乙晶體的化學式為 ；丙晶體的化學式為_；丁晶體可能的化學式為_。,1：1,C2D,EF,XY3Z,2、下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)

5、、碘(12)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個原子?,Na,Zn,I2,金剛石,3、鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。觀察鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個數(shù)比為多少？,(8 + 6 )3 =12,4、下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個原子？,5、最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學式是 。,Ti14C13,第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第二節(jié) 分子晶體與原子晶體,一、分子晶體,1、分子晶體,概念：,只含分子的晶體,組成微粒：,分子,粒子間作用力：,分子內(nèi)原子間以共價

6、鍵結(jié)合 相鄰分子間靠分子間作用力（范德華力、氫鍵）相互吸引,化學式就是分子式,2、常見的分子晶體,所有非金屬氫化物,部分非金屬單質(zhì),部分非金屬氧化物,幾乎所有的酸,絕大多數(shù)有機物的晶體,3、結(jié)構(gòu)特征,分子間作用力,范德華力,氫鍵,若分子間只有范德華力時,以1個分子為中心，周圍有12個緊鄰分子，即分子密堆積結(jié)構(gòu),CO2 干冰 晶胞,若分子間主要為氫鍵時,以1個分子為中心，周圍有4個相鄰分子，即分子非密堆積結(jié)構(gòu)。如：HF 、NH3、冰等,氫鍵具有方向性,4、物理性質(zhì),熔沸點較低;易升華,硬度很小,固態(tài)和熔融狀態(tài)時都不導電 只有酸的水溶液中有的導電,相似相溶原理,1.下列性質(zhì)適合于分子晶體的是( )

7、 A.熔點1070，易溶于水，水溶液導電 B.熔點10.31 ，液態(tài)不導電、水溶液能導電 C.易溶于CS2、熔點112.8 ，沸點444.6 D.熔點97.81，質(zhì)軟、導電、密度0.97gcm3,BC,2.共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是 ( ) A.干冰 B.氯化鈉 C.氫氧化鈉 D.碘,B,練習:,3.下列分子晶體：H2O HCl HBr HI CO N2 H2熔沸點由高到低的順序是( ) A. B. C. D.,C,5下列過程中，共價鍵被破壞的是( ) A碘升華 B溴蒸氣被木炭吸附 C酒精溶于水 DHCl氣體溶于水,4.當S03晶

8、體熔化或氣化時，下述各項中發(fā)生變化的是( ) A.分子內(nèi)化學鍵 B.分子間距離 C.分子構(gòu)型 D.分子間作用力,BD,D,6.下列有關(guān)共價化合物的說法：具有較低的熔、沸點 不是電解質(zhì) 固態(tài)時是分子晶體 都是由分子構(gòu)成 液態(tài)時不導電，其中一定正確的是( ) A. B. C. D.,D,7已知氯化鋁的熔點為190(2202lO5Pa)，但它在180即開始升華。 (1)氯化鋁是_。(填“離子化合物”“共價化合物”) (2)無水氯化鋁在空氣中強烈的“發(fā)煙”，其原因是_ _。 (3)設(shè)計一個可靠的實驗，判斷氧化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設(shè)計的實驗是 _。 (4)在500K和1.01105Pa時，它

9、的蒸氣密度(換算為標準狀況時)為11.92gL1，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時的化學式為_。,共價化合物,Al2Cl6,氯化鋁與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生HCl氣體，HCl在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙”。,在其熔融狀態(tài)下，試驗其是否導電；若不導電是共價化合物。,1、下列物質(zhì)屬于分子晶體的化合物是（ ） A、石英 B、硫磺 C、干冰 D、食鹽,C,練習,2、干冰氣化時，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是 A、分子內(nèi)共價鍵 B、分子間作用力 C、分子鍵距離 D、分子間的氫鍵,BC,3、冰醋酸固體中不存在的作用力是（ ） A、離子鍵 B、極性鍵 C、非極性鍵 D、范德華力,A,4、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分

10、子彼此結(jié)合而成（H2O）n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成變形的正四面體，通過“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析： 1mol 冰中有 mol氫鍵？ H2O的熔沸點比H2S高還是低？為什么？,2,氫鍵,二、原子晶體,1、原子晶體,概念：,原子間以共價鍵相結(jié)合而形成 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 ，又稱共價晶體,組成微粒：,原子,粒子間作用力：,共價鍵,無分子式 化學式表示原子最簡整數(shù)比,2、常見原子晶體,某些非金屬單質(zhì)：,某些非金屬化合物：,硼（B）、硅（Si） 鍺（Ge）、金剛石（C）等,SiC、BN、SiO2、Al2O3等,3、結(jié)構(gòu)特征,晶體中只存在共價鍵，無單個分子存在； 晶

11、體為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,金剛石,二氧 化硅,4、原子晶體的物理性質(zhì),熔沸點高,硬度大,一般不導電,難溶于溶劑,在SiO2晶體中，每個Si原子和（ ）個O原子形成（ ）個共價鍵即每個Si原子周圍結(jié)合（ ）個O原子；同時，每個O 原子和（ ）個Si原子相結(jié)合。在SiO2晶體中，最小的環(huán)是（ ）元環(huán)。( )單個的SiO2分子存在。,4,4,4,2,12,沒有,第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第三節(jié) 金屬晶體,一、金屬鍵,1、金屬鍵,金屬離子與自由電子之間強烈的相互作用,定義,本質(zhì),電子氣理論,金屬原子的價電子發(fā)生脫落， 形成金屬陽離子和自由電子,自由電子被所有原子所共用 從而把所有的金屬原子維系在一起,無飽和

12、性 無方向性,2、金屬晶體,金屬離子與自由電子通過金屬鍵結(jié)合而成的晶體叫做金屬晶體,粒子間的作用力：,金屬鍵,構(gòu)成金屬晶體的粒子：,金屬離子、自由電子,常見金屬晶體 ：金屬、合金,3、金屬性質(zhì)與電子氣理論,金屬導電性,電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運動形成電流，所以金屬容易導電,金屬的導熱性,自由電子在運動時與金屬離子碰撞，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。,高溫下熱運動劇烈，因此電子的定向移動程度減弱，所以，隨著溫度的升高，金屬的導電性減弱,金屬的延展性,金屬離子和自由電子間相互作用沒有方向性，在外力作用下各原子層就會發(fā)生相

13、對滑動，但不會改變原來的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用,金屬鍵的強弱與離子半徑、離子電荷有關(guān),金屬的熔點、硬度,金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關(guān),離子半徑越小或離子所帶電荷越多，則金屬鍵越強，金屬的熔沸點越高、硬度越大。,二、金屬晶體的原子堆積模型,1、幾個概念,配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰 且距離相等的微粒個數(shù),空間利用率： 晶體的空間被微粒占滿的體積百分數(shù) 用來表示緊密堆積程度,金屬的二維堆積方式,非密置層,配位數(shù)為4,密置層,配位數(shù)為6,2、金屬的三維堆積方式,簡單立方堆積,唯一金屬釙,簡單立方堆積的配位數(shù),=6,簡單立方堆積的空間占

14、有率,=52%,球半徑為r,正方體邊長為a,=2r,體心立方堆積（鉀型）,K、Na、Fe,體心立方堆積的配位數(shù),=8,體心立方堆積的空間占有率,=68%,體對角線長為c,面對角線長為b,棱線長為a,球半徑為r,c2=b2+a2,b2=a2+a2,c=4r,(4r)2=3a2,六方最密堆積（鎂型）,Mg、Zn、Ti,A,六方最密堆積的配位數(shù),=12,六方最密堆積的晶胞,六方最密 堆積的晶胞,六方最密堆積的空間占有率,=74%,上下面為菱形 邊長為半徑的2倍 2r,高為2倍 正四面體的高,面心立方最密堆積（銅型）,Cu、Ag、Au,A,立方面心最密堆積的配位數(shù),=12,立方面心最密堆積的空間占有率

15、,=74%,第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第四節(jié) 離子晶體,一、離子晶體,1、離子晶體,概念：,由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫做離子晶體,組成微粒：,陰陽 離子,粒子間作用力：,離子鍵,無分子式 化學式表示離子最簡整數(shù)比,配位數(shù)（縮寫為C.N.）,一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目,2、常見離子晶體,強堿、金屬氧化物、部分鹽類,NaCl 晶體,陰離子配位數(shù),陽離子配位數(shù),6,6,NaCl 晶體,每個Cl 周圍最近且等距離的Cl有 個 每個Na+周圍最近且等距離的Na+有 個,12,12,每個晶胞中 Cl有 個 Na +有 個,4,4,CsCl 晶體,陰離子配位數(shù),陽離子配位數(shù),8,8,每個Cl 周圍最近且等距離的Cl有 個 每個Cs+周圍最近且等距離的Cs +有 個,6,6,每個晶胞中 Cl有 個 Cs +有 個,1,1,CsCl晶胞,NaCl晶胞,陰離子配位數(shù),陽離子配位數(shù),4,8,CaF2晶體,CaF2晶胞,每個F 周圍最近且等距離的F有 個 每個Ca2+周圍最近且等距離的Ca2+有 個,6,12,每個晶胞中 F有 個 Ca2