第三章 晶体结构与性质
第一节 晶体的常识
雪 花
冰糖 金刚石
石墨
水晶石
思考
? 什么是晶体？什么是非晶体？ ? 晶体有什么特点和性质？ ? 晶体和非晶体的本质区别是
什么？
一、晶体与非晶体
1. 概念
? 晶体：具有规则几何外形的固体
如食盐、水晶、碘等
? 非晶体：没有规则几何外形的固体
2. 分类
晶体
学与问：
Na
Zn
I2
C
Na：
8×
1 8
+1=2
Zn： 8× 1+1=2
8
I2:
(8×1
8
+
6
×1
2
)×2 =8
8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8
课堂练习题
钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压器、话筒和扩音器
中都有应用。其晶体
Ti
的结构示意图如右图
O
所示。则它的化学式
为（D）[上海市2001年奥赛初赛试题 ]
D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔 沸点，在一定的范围内便开始熔化。
E 、可利用宝石的折光率鉴别。
二.晶胞
1.定义:描述晶体结构的基本单元。
晶体与晶胞的关系正好比蜂巢与蜂室的关系
蜂巢与蜂室 铜晶体
铜晶胞
铜晶体
铜晶胞
2.晶胞形状特点：
无隙并置
平行六 面体
晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大的 晶胞“无隙并置”而成（晶胞间无间隙，平行排列）
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
B. BaTi4O6 D. BaTiO3
练习二：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为_2___个、 占有的碳碳键数为__3__个。 碳原子数目与碳碳化学键数 目之比为__2__：__3_。
请看:
棱边： 1/4
31
42
84
73
51
62
面心： 1/2
2
顶点： 1/8
1
1
体心： 1
晶胞中粒子个数计算规律
晶胞 顶角
棱上
面上
中心
立方体
1/8
1/4
1/2
1
顶角 棱上 面上
练习: 1:下面几种晶胞中分别含有几个原子?
各1/2个
各4个 绿色：8× 1/8+6×1/2 = 4 灰色：12× ?+1=4
解法 2：晶体中最小正方体中所含的 Na+和Cl－的个数均为:
4× 1 = 1 （个）
82
即每个小正方体中平均含
1 2
个“NaCl”，质量为:
58.5g × 1 而此小正方体体积为(0.5a×10-8)3㎝3
6.02×1023 2
58.5g × 1
故NaCl
晶体的密度为：6.02×1023
(0.5a×10-8
离子晶体 原子晶体 分子晶体
金属晶体 混合晶体
如玻璃、橡胶、石蜡、塑料等
如NaCl 、CsCl 等 如金刚石、晶体硅等 如冰、干冰等 如铁、铝等 如石墨
3、晶体与非晶体的本质差异
自范性
晶体
有（能自发呈现多面 体外形）
非晶体
没有（不能自发呈现 多面体外形）
微观结构 原子在三维空间里 呈周期性有序排列
对固体进行 X—射线衍射实验。
学与问 教材62页
思考“学与问”：教材62页
1：不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。 2： A、采用X射线衍射实验，当 X射线照射假宝石 时， 不能使 X射线产生衍射，只有散射效应。
B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相 等的晶面、晶棱和顶角重复出现。
C 、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃； 而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。
说明：
⑴晶胞一般是平行六面体，整块晶体是数量巨大 的晶胞“无隙并置”而成。
⑵晶胞是8个顶角相同的最小正六面体；晶胞的 平行棱相同；晶胞的平行面相同。
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
几种常见的晶体结构
? 4.晶胞中原子个数的计算
体心： 1
为什么？
顶点： 1/8
面心： 1/2 棱边： 1/4
2.在NaCl晶体中，每个 Na+周
围最近距离的 Na+有12 个？
3.氯化钠的化学式用“ NaCl”来表示，原因何在？能否
把“ NaCl ”称为分子式？
4 4 4.每个晶胞中平均有 个Na+？ 个Cl-？（位于顶点、
棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）
5.该晶胞中，若 Na+和Cl-间的最近距离为 0.5ax10-10m， 则晶体的密度 ? = 0·39/a 3 （g/cm 3）
31
42
解法1：
每个晶胞中所含的Na+和Cl－
的个数均为4个，即含4个
∴“N每aC个l”晶。胞的质量为：6.025×8.51023×4g 每个晶胞的体积为：(a×10-8)3㎝3
故NaCl晶体的密度为：
a? 10-8cm
58.5 6.02 × 10
23
×4
(a×10-8㎝)3
=
0.39 g. ㎝-3 a3
相同的。 对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。 在外形上常有相等的晶面、晶陵和顶角重复出现。 即：晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性 ） <2>有固定的熔沸点 <3> 各向异性（强度、导热性、光学性质等） <4>当一波长的ｘ－射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的 斑点或者普线。
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是：
玛瑙
水晶
玛瑙和水晶都是SiO2的晶体，不同的 是玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而 水晶则是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。
5、晶体形成的途径
? 熔融态物质凝固。 ? 气态物质冷却不经液态直接凝固
（凝华）。 ? 溶质从溶液中析出。
6、晶体的特性
<1>有规则的几何外形（均一性和对称性） （均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是
2
)3㎝
3=
0.39 a3
g. ㎝-3
原子排列相对无序
?说明：
?晶体自范性的本质：是晶体中粒子在微观空间 里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
NaCl晶体结构示意图
晶体SiO 2 和非晶体SiO 2 的投影示意图
天然水晶球里的玛瑙和水晶
（见教材P60图3～1）
练习三
? 某离子晶体的结构（局部如图），X 位于立方体的顶点，Y位于立方体的中 心，则该晶体的化学式是: XY2 晶体中距离最近的两个 X X与一个Y形成的夹角
∠XYX 的角度为：
Y
109°28′
思考
1.NaCl 晶体中，每个 Na+周围最近
距离的Cl-有 个？每个 Cl-周围
6 6 最近距离的 Na+有 个？