化学选修三晶体常识公开课

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1、水晶石水晶石钻钻石石祖祖祖祖 母母母母 绿绿绿绿猫猫猫猫 眼眼眼眼 石石石石紫水晶紫水晶紫水晶紫水晶黄黄黄黄 水水水水 晶晶晶晶胆胆矾矾晶晶体体 明明矾矾晶晶体体冰糖晶体冰糖晶体CuCu晶体结晶体结构示意图构示意图CO2晶体结晶体结构示意图构示意图金刚石晶体金刚石晶体结构示意图结构示意图NaCl晶体结构示意图：晶体结构示意图：ClNa+1 1、从外形看、从外形看,晶体与非晶体有何不同晶体与非晶体有何不同?2 2、构成晶体的微粒在空间的排列有何特点、构成晶体的微粒在空间的排列有何特点?2 2、特点和性质特点和性质：（1 1）结构特性）结构特性晶体有晶体有自范性自范性（2 2）晶体具有）晶体具有各

2、向异性各向异性（强度、导热性、光学（强度、导热性、光学性质）性质）（3 3）晶体具有）晶体具有固定的熔点固定的熔点3 3、晶体和非晶体的、晶体和非晶体的本质区别本质区别：构成固体的粒：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现子在三维空间里是否呈现周期性周期性的的有序有序排列排列 1 1、定义定义：晶体：晶体具有规则几何外形的固体具有规则几何外形的固体 非晶体非晶体没有规则几何外形的固体没有规则几何外形的固体一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶4、晶体自范性的条件之一是、晶体自范性的条件之一是生长的速率适当生长的速率适当5 5、晶体形成的途径、晶体形成的途径

3、(1)(1)熔融态物质凝固熔融态物质凝固(2)(2)气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）(3)(3)溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形学显微镜下可观察到规则的晶体外形学与问学与问玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图2 2、根据晶体的物理性质的各向异性的特、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。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你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？吗？1 1、某同学在

4、网站上找到、某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图，一张玻璃的结构示意图，如右图，这张图说明玻璃如右图，这张图说明玻璃是不是晶体？为什么？是不是晶体？为什么？1 1、玻璃是非晶体、玻璃是非晶体2.2.利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、，可用硬度、熔点熔点、折光率等性质来鉴别宝石。、折光率等性质来鉴别宝石。（1 1）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的实验它的硬度硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定，可在玻璃上划出痕

5、迹，初步确定它是晶体它是晶体（2 2）可利用宝石的折光率鉴别；）可利用宝石的折光率鉴别；（3 3）可利用）可利用X-X-射线衍射仪射线衍射仪鉴别。鉴别。学与问学与问（1 1）性质差异）性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率如：外形、硬度、熔点、折光率（2 2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行体进行X-X-射线衍射射线衍射实验实验。6 6、鉴别晶体和非晶体、鉴别晶体和非晶体二二晶胞晶胞1.1.晶胞：晶体中最小的重复单元晶胞：晶体中最小的重复单元蜂巢与蜂室蜂巢与蜂室铜晶体铜晶体铜晶胞铜晶胞 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比晶体与晶胞的关系可用蜂巢与

6、峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是喻然而蜂巢是有形的，晶胞是无形无形的，是人为的，是人为划定的。划定的。金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图NaCl晶体结构和晶胞晶体结构和晶胞思考与交流思考与交流:1.1.上述铜晶体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、上述铜晶体、金刚石、NaClNaCl晶体的晶胞空间构形是晶体的晶胞空间构形是晶体的晶胞空间构形是晶体的晶胞空间构形是怎样的？怎样的？怎样的？怎样的？2.2.在在在在NaClNaCl晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞

7、之间是否晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？存在空隙？存在空隙？存在空隙？2、三种典型立方晶体结构、三种典型立方晶体结构体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置3 3、特点：晶胞都是、特点：晶胞都是平行六面体平行六面体.晶胞在晶胞在晶体中是晶体中是“无隙并置无隙并置”而成而成.体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/44.4.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算探究探究:下下图图依依次次是是金金属属钠钠(Na)、金金属属锌锌(Zn)、碘碘(12)、金金刚刚石石(C)晶晶胞胞的的示示意意图图，数数一一数数，它它

8、们们分分别别平平均均含含几个原子几个原子?石墨石墨晶体的层状结构，层晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图）内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：，试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形）图中平均每个正六边形占有占有C原子数为原子数为_个、占有个、占有的碳碳键数为的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数目碳原子数目与碳碳化学键数目之比为之比为_。练习：练习：2:323 某晶胞结构如图某晶胞结构如图某晶胞结构如图某晶胞结构如图所示，晶胞中各微所示，晶胞中各微所示，晶胞中各微所示，晶胞中各微粒个数分别为：粒个数分别为：粒个数分别为：粒个数分别为：铜铜铜铜_个个个个 钡钡钡钡

9、_个个个个 钇钇钇钇_个个个个练习：练习：231【例例2】最近发现一种由钛原子和碳原子构成最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的的气态团簇分子，如下图所示，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原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是子，它的化学式是。解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均

10、摊法小的一个重复单位，不能采用均摊法小的一个重复单位，不能采用均摊法小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：TiTi1414C C1313【例例3】钛钛酸酸钡钡的的热稳热稳定性好，介定性好，介电电常数高，常数高，在小型在小型变压变压器、器、话话筒和筒和扩扩音器中都有音器中都有应应用。用。钛钛酸酸钡钡晶体的晶体的结结构示意构示意图为图为下下图图，它的化学，它的化学式是式是 （

11、）A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3D解题关键：解题关键：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的处于立方体的8个顶点，每个个顶点，每个Ti为与之相为与之相连的连的8个立方体所共用，即只有个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞属于该晶胞;O处于立方体的处于立方体的12条棱的中点，每条棱为条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个四个立方体共用，故每个O只有只有1/4属于该晶胞属于该晶胞;即晶体中：即晶体中：Ba:Ti:O=1:(81/8):(121/4)=1:1:3易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤易

12、错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤立的如题图所示的结构，就会错选立的如题图所示的结构，就会错选C3.常见晶胞中微粒数的计算 (1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶个晶胞共有，在面心的为胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。粒全属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：121/6+21/2+3=6长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶顶 -1/8 -1/8 棱棱-1/4 -1/4 面面-1/2 -1/2 心心-1-1（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为）面心立方：在立方体顶点的微粒为

13、8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：81/8+61/2=4(3)体心立方：在立方体顶点的微粒体心立方：在立方体顶点的微粒为为8个晶胞共享，处于体心的金属原个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。子全部属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8+1=21.晶体与非晶体的晶体与非晶体的严严格判格判别别可采用可采用 ()A.有否自范性有否自范性 B.有否各向异性有否各向异性 C.有否固定熔点有否固定熔点 D.有否周期性有否周期性结结构构2.某物某物质质的晶体中含的晶体中含A、B、C三种元素，其排三种元素，其排列方式如列方式如图图所示所示(其

14、中前后两面心上的其中前后两面心上的B原子未原子未能画出能画出)，晶体中，晶体中A、B、C的中原子个数之比的中原子个数之比依次依次为为 ()A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3 【课后巩固练习课后巩固练习】DA3某离子化合物的晶胞如右某离子化合物的晶胞如右图图所示立体所示立体结结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单单位。位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个个顶顶点，点，该该离子化合物中，阴、阳离子个数比离子化合物中，阴、阳离子个数比是是 （）A、18 B、14 C、12 D、11D4.现有甲、乙、丙现

15、有甲、乙、丙(如下图如下图三种晶体的晶胞：三种晶体的晶胞：(甲中甲中x处于晶胞的中心，乙中处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中处于晶胞的中心心)，可推知：甲晶体中，可推知：甲晶体中x与与y的个数比是的个数比是_，乙中，乙中a与与b的个数比是的个数比是_，丙晶胞中有，丙晶胞中有_个个c离子，有离子，有_个个d离子。离子。4:31:1444.解析：解析：x:y4:3 a：b1：1 4个个c 4个个d 处处于晶胞中心的于晶胞中心的x或或a为该晶胞单独占有，位于为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体棱

16、边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:yl:6184:3；a:b=1:8181:1；丙晶胞中丙晶胞中c离子为离子为1214+14(个个)；d离子为离子为818+6124(个个)5.2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物个硼原子

17、位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示为故化学式可表示为 MgB2 石墨石墨晶体的层状结构，层晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_。练习一：练习一：2 2：3 32 23 33、下图的晶胞中各有几个原子？（1）8 +6 +1=48 +6 +4=8（2）(8 +6 )3=12（3）P64习题习题2种。碘是正交低心晶胞，种。碘是正交低心晶胞，8个顶点个顶点和平行底面心分子取向相同，另二和平行底面心分子取向相同，另二对平行面面心分子取向相同，共有对平行面面心分子取向相同，共有2种不同的取向。种不同的取向。