3-1、晶体的常识、晶体和非晶体1、概述一一自然界中绝大多数物质是固体,固体分为_______________ 和_________ 两大类。
2、对比——现周期性有序排列的宏观表象。
*晶体不因颗粒大小而改变,许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形,但在显微镜下仍可看到。
*晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当,熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。
*各向异性一一晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的二、晶胞1、定义一一描述晶体结构的基本单元。
2、特征一一(1)习惯采用的晶胞都是___________ 体,同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。
(2 )整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
<1>所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙;<2>所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式一一均摊法分析晶胞与粒子数值的关系(1)处于内部的粒子,__________ 属于晶胞,有几个算几个均属于某一晶胞。
(2 )处于面上的粒子,同时为______ 个晶胞共有,每个粒子有_______ 属于晶胞。
(3)处于90度棱上的粒子,同时为 ______ 个晶胞共有,每个粒子有 _______ 属于晶胞。
(4)处于90度顶点的粒子,同时为 ______ 个晶胞共有,每个粒子有 _______ 属于晶胞;处于60度垂面顶点的粒子,同时为—个晶胞共有,每个粒子有—属于晶胞;处于120度垂面顶点的粒子,同时为—个晶胞共有,每个粒子有—属于晶胞。
4、例举三、分类晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。
3-2、分子晶体和原子晶体一、分子晶体1定义—只含分子的晶体。
2、组成粒子—— __________ 。
3、存在作用一一组成粒子间的作用为_____________ (),多原子分子内部原子间的作用为______________ 。
*分子晶体中 _定含有分子间作用力,_定含有共价键。
*分子间作用力________ 于化学键。
4、物理性质(1)熔沸点与硬度一一融化和变形只需要克服 ______________ ,所以熔沸点 _、硬度_,部分分子晶体还可以升华。
熔融一定破坏分子间的____________ 和可能存在的______ 键,绝不会破坏分子内部的____________ 。
同为分子晶体的不同物质,一般来说尤其对于结构组成相似的分子,相对分子质量越大,熔沸点越_;相对分子质量相差不大的分子,极性越大熔沸点越_;含氢键的熔沸点会特殊的 _些。
例如:(2)溶解性一一遵循同性互溶原理(或说相似相溶原理):即极性分子易溶于 _性溶剂(多为 _),如卤化氢(HX)、低级醇和低级羧酸易溶于极性溶剂水;非极性分子易溶于非极性(有机)溶剂,如硫、磷和卤素单质(X2)不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。
同含氢键的溶解性会更_______ ,如乙醇、氨气与水。
5、类别范畴(1 )除C、Si、B外的非金属单质,如卤素、氧气和臭氧、硫(S8)、白磷(P4)、足球烯(C60)、稀有气体等。
(2)除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN等外的非金属互化物,包括非金属氢化物和氧化物,如氨(NH3、冰(H2O、干冰(CO2、三氧化硫(SO3等。
(3)所有的酸分子(纯酸而非溶液)。
(4)大多有机物。
(5)除汞外常温下为液态和气态的物质。
(6)能升华的物质。
如干冰、碘、等。
6、结构例析如果分子间作用力只有范德华力,其分子占晶胞六面体的_个顶角和 _个面心,若以一个分子为中心,其周围通常有______ 个紧邻分子,这一特征称为分子密堆积,如02、C60 CO2 I2等。
(1)干冰固态的_________ ,____ 色透明晶体,外形像冰,分子间作用力只有__________________ ,熔点较 _____ ,常压能升华,常作制冷剂或人工降雨。
二氧化碳分子占据立方体晶胞的_个面心和—个顶角,与每个二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有_____ 个,若正方体棱长为a,则这两个相邻的CO2的距离为 _________________ 。
(2 )冰固态的_________ ,____ 色透明晶体,水分子间作用力除_____________ 外,还有 __________ ,氢键虽远小于共价键,但明显大于范德华力,所以冰的硬度较—,熔点相对较________ 。
每个水分子与周围距离最近且相等的水分子有 ___________ 个,这几个水分子形成一个________________ 的空间构型,晶体中水分子与氢键的个数之比为 _______________ 。
这一排列使冰中水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以冰的密度______ 于液体水(4C的水密度最大,通常认为是1)。
(3)天然气水合物――可燃冰•海底储存的潜在能源,甲烷分子处于水分子形成笼子里,形式多样。
二、原子晶体1、定义一一相邻间以键结合而成空间网状的晶体。
整块晶体是一个三维的共价键网状结构的“大分子”,又称共价晶体。
2、组成粒子—— _________ 。
3、存在作用—— ________ 。
4、物理性质(1)熔沸点与硬度一一____ 熔点、____ 硬度,是原子晶体的特征。
具体综合考虑构型和键能。
同为原子晶体的物质,莎构型相似时,共价键键长越短,键能就越_,熔沸点就越 _。
(2)溶解性一一____ 溶于极性溶剂, _____ 溶于非极性(有机)溶剂。
5、类别范畴(1)Si、B、Ge和C (金刚石)等非金属单质。
(2)SiO2、SiC、Si3N4、BN等。
6、结构例析(1)金刚石____ 色晶体,天然硬度最_______ ,____ 于导电和导热,______ 溶于水和有机溶解。
能燃烧生成_________ 。
属于_晶体,这种晶体的特点是 __________________________________________ ;金刚石中与某个C原子紧邻即距离最近且相等C原子有(________________ 杂化),它们形成 _原子的构型,键角___________________ ;由共价键构成最小环上有个_C 原子(平均每个最小环上有1/2个碳原子和1个碳碳单键),晶体中C原子个数与C-C键数之比为____________________________ 。
金刚石晶胞可以看为8个小立方体形成的大立方体,碳原子占大立方体的_______ 个顶角、 ____ 个面心(或说占大立方体的______个一个中心、_____ 个棱心)以及其中间隔的_______ 个小立方体的中心(或说碳原子占每个小立方体间隔的个顶角和中心),平均每个晶胞含有个碳原子。
晶体硅(单晶硅)、碳化硅(金刚砂)结构和性质均与之相似。
(2)二氧化硅____ 色晶体,硬度______ 、熔点___ ,____ 于导电和导热,______ 溶于水和有机溶剂。
只与 ______ 酸和强碱反应。
用于制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维等。
相当于在晶体硅的每个硅硅键之间个插入了一个氧原子,每个Si与个O原子形成个共价键,这几个氧原子形成的空间构型为_____________ ,每个O与个Si原子形成共价键。
在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为__________ ,平均每mol SiO2晶体中含有Si-O键最接近_______________ m ol。
*石墨一一_色非金属单质, _溶于水,质地软 _________________ ,熔点 _____ ,可做铅笔芯和固体润滑剂,电和热的_________ 体,能做高温下的电极。
属于_________ 晶体,是状结构:层内碳原子间以_________________ 相结合,C原子呈 _________ 杂化,即每一个碳原子与紧邻的个碳原子形成个共价键(碳原子数与碳碳单键数之比为__________________________ ),这几个碳原子形成的空间构型为—;层间存在的作用力为 _________________ 。
石墨中最小的碳环为—元环,每个C原子被_______ 个六边形共用,平均每个环占有个碳原子,即碳原子数与碳环数之比为_______________________ 。
3-3、金属晶体、金属键1、定义2、特征一一描述金属键最简单的理论是“电子气理论”3、强弱—— F=K ・ Q1Q2/r2金属晶体导电性、导热性、延展性等共性以及熔沸点和硬度差异性解释。
二、金属晶体的原子堆积模型1 、二维空间放置(1 )非密置层一一纵横成行,配位数为 (2) 密置层一一成行交错,配位数为2、三维堆积I 、非密置层在三维空间的两种堆积方式:(4) 面心立方堆积一一按 ABCABCABC ••…的方式堆积,Cu 、Ag 、Au 等。
~~均为金属晶体的最密堆积,配位数均为 ________ ,空间利用率均为 74%3-4、离子晶体一、离子晶体1、 定义—由 __________ 禾口 _______ 通过 ________ 键结合而成的晶体。
2、 构成粒子—— ___________________ 。
3、 存在作用——构成粒子间一定存在 _____________ ,构成粒子内可能存在 ____________________ 。
4、 物理性质(1) ______________ 熔沸点较 __________________________________________________ ,硬而脆;综合考虑离子晶格和键能,融化一定破坏 __ 键,不会破坏其中可能的存 在的 _____键。
F=K - Q1Q2/r2 ,即空间构型相似的离子晶体, 离子电荷越 ___________ 、成键离子半径和越 ______ ,熔沸点越高。
(2) _________ 大多 __________________ 溶于水,一定破坏 ____________________________ 键,可能破坏可能存在的部分或全部的 ______键。
(3) _________ 固体 ___________ 导电,液态 _______ 导电,水溶液 导电。
一定为离子化合物,一定为电解质。
5、类别范畴——离子化合物(1)简单立方堆积一一三维成行堆积,晶胞为个原子形成的立方体,平均每个晶胞含有个原子。
配位数为 _,它们形成一个 _______________ 空间构型,空间利用率太低,为这种堆积方式。