1、第3章 物质的聚集状态与物质性质 第3章 物质的聚集状态与物质性质 第1节 认识晶体课程标准导航1.了解晶体与晶胞的概念。2了解晶体与非晶体的性质差异。3了解常见的晶体结构堆积模型与化学式的确定。新知初探自学导引 自主学习一、晶体的特征 1.晶体的概念 内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做_构成的固体物质。2.晶体的特性 周期性重复排列(1)晶体的_性：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。(2)晶体的_性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质。(3)晶体的_性：晶体具有规则的几何外形。自范各向异对称3.晶体的分类 根据晶体内部微粒的种类和微粒间_的不同，可以
2、将晶体分为离子晶体、_、原子晶体和分子晶体。相互作用金属晶体想一想1晶体为什么有自范性？提示：晶体中粒子在微观空间内呈现周期性的有序排列导致晶体有自范性。二、晶体结构的堆积模型 1.等径圆球的密堆积 密置层间堆积方式 表达符号 举例 _ ABAB 晶体镁 A1型最密堆积 _ 晶体铜 A3型最密堆积 ABCABC 2.非等径圆球的密堆积晶体类型 排列方式 离子晶体 构成晶体的离子可被视为占据一定体积的圆球，大球先按一定方式做_的密堆积，小球再填充到大球所形成的空隙中 等径圆球晶体类型 排列方式 分子晶体 分子间尽可能采取紧密堆积方式，但分子的堆积方式与_有关 原子晶体 由于共价键具有方向性和_，
3、决定了这种晶体中微粒堆积_紧密堆积原理 分子的形状饱和性不服从想一想2.为什么在金属晶体、离子晶体、分子晶体中各微粒尽量采取紧密堆积的排列方式？提示：因为金属键、离子键和分子间作用力均没有方向性，因此都趋向于使原子、离子或分子尽可能多的吸引其他原子、离子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。三、晶胞概念 描述晶体结构的_ 形状 晶胞一般都是_，晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成 特点 所有晶胞的_及内部的原子_及几何排列是完全相同的 微粒数目求算 某晶胞中的微粒，如果被n个晶胞所共有，则微粒的_属于该晶胞 最小重复单元平行六面体形状种类、个数1/n想一想3.由晶胞
4、构成的晶体，其化学式是否可表示一个分子中原子的数目？提示：不可以，只表示每个晶胞中不同原子的最简整数比。自主体验1.下列叙述正确的是()A固态物质一定是晶体 B金属镁的晶体属于A1型最密堆积 C晶体内部的微粒按一定规律做周期性重复排列 D构成晶体的微粒一定是离子 解析：选C。固态物质不一定是晶体，如玻璃为非晶体；金属镁的晶体属于A3型最密堆积；构成晶体的微粒可以是分子、原子或离子。2.下列叙述不属于晶体特征的是()A晶体有规则的几何外形 B晶体具有各向异性 C晶体有对称性 D晶体没有固定的熔点 解析：选D。晶体的特性包括自范性(规则几何外形)、各向异性、对称性，且晶体有固定的熔点。3.在单质的
5、晶体中，一定不存在()A离子键 B分子间作用力 C共价键 D金属离子与自由电子间的作用 解析：选A。单质是由同种元素组成的纯净物，同种元素之间不可能形成离子键。要点突破讲练互动 探究导引1晶体中的微粒在空间中的排列服从什么原理？为什么？提示：紧密堆积原理；这种排列体系能量低、晶体稳定。晶体结构的堆积模型 探究导引2 金属晶体的结构型式是什么类型的密堆积？有几种密堆积方式？提示：等径圆球密堆积，有A1型最密堆积(ABCABC)和A3型最密堆积(ABAB)。探究导引3 离子晶体和分子晶体大多采用哪种堆积方式？为什么？提示：A1型最密堆积，由于离子晶体中的离子间存在无方向的静电作用和分子晶体中分子之
6、间范德华力无方向性和饱和性，故它们都以A1型最密堆积方式排列。要点归纳1.等径圆球的密堆积方式等径圆球在一个层中，最紧密的堆积方式只有一种情况一个球与周围六个球相切，在中心球的周围形成六个凹位，将其算为第一层。第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球心对准1、3、5位(或对准2、4、6位，其情形是一样的)。(1)六方最密堆积(A3型)对于第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密方式。第一种是将球心对准第一层的球心。于是每两层形成一个周期，即“ABAB”堆积方式，形成六方紧密堆积，即A3型密堆积。由以上堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6个球相接触，同时又与上下两层中各3个球相接触，故每个球与周
7、围12个球相接触，所以它们的配位数是12。(2)面心立方最密堆积(A1型)第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2、4、6位，不同于AB两层的位置，这是C层。第四层再排A，于是形成ABC三层一个周期的排列方式，得到面心立方堆积，即A1型密堆积，配位数为12(同层是6、上下层各为3)。2.非等径圆球的密堆积 由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的空隙中。如：NaCl晶体、ZnS晶体中，Cl、S2均按A1型密堆积，Na、Zn2填在它们的空隙中。在干冰中，直线形的二氧化碳分子在空间以A1型密堆积方式形成
8、晶体。即时应用1.下列关于右图不正确的说法是()A此种最密堆积为面心立方最密堆积 B该种堆积方式称为A1型最密堆积 C该种堆积方式可用符号“ABCABC”表示 D该种堆积方式称为A3型最密堆积 解析：选D。从垂直方向看，相邻三层球的球心位置均不在同一条垂线上，但第四层与第一层的球心相对应，所以为A1型(面心立方)最密堆积，D项错误。晶胞 探究导引如何分析晶体内部的原子在三维空间里呈周期性的有序排列？提示：由于晶体内部微粒在空间呈现可重复的周期性排列，因此在研究晶体结构时，只需找出其中最小的重复单元加以分析即可。要点归纳1.晶胞知识要点(1)习惯上采用的晶胞都是平行六面体，是描述晶体结构的最小重
9、复单元。(2)整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。(3)晶体结构的基本重复单元是晶胞，晶胞的结构可反映晶体的结构。2.用均摊法解析晶体的化学式的计算如某个粒子为 n 个晶胞所共有，则该粒子有1n属于这个晶胞。(1)长方体晶胞中不同位置的粒子数的计算(2)非长方体(正方体)形晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点粒子(1 个碳原子)对晶胞的贡献为13。即时应用如图为某晶体的一个晶胞，该晶体由A、B、C三种基本粒子组成。该晶体的化学式是()AA6B8CBA2B4CCA3BCDA3B4C解析：选 C。A 在面心，属于晶胞的 A 粒子数为 612
10、3；B 在顶点，属于晶胞的 B 粒子数为 8181；C 在体心，属于晶胞的 C 粒子数为 1，所以该晶体化学式为 A3BC。题型探究技法归纳 晶体的特性例1从我们熟悉的食盐、金属、冰到贵重的钻石等都是晶体，而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是()A是否具有规则的几何外形的固体 B是否具有固定组成的物质 C是否具有美观对称的外形 D内部基本构成微粒是否按一定规律做周期性重复排列【思路点拨】解此题关键需注意两点：(1)晶体与非晶体的区别；(2)晶体的本质特征。【解析】有规则几何外形或美观对称外形的固体不一定都是晶体，如玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以
11、具有美观对称的外形；具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定组成。【答案】D【名师点睛】晶体的特征：晶体内部微粒在空间按一定规律做周期性重复排列。这一本质特征决定了晶体有规则的几何外形，各向异性，特定的对称性等基本特征。晶胞中的微粒数计算例2某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心，试分析：晶体中每个Y同时吸引着_个X，每个X同时吸引着_个Y，该晶体的化学式为_.【思路点拨】求算晶胞对应的晶体的化学式必须掌握“分摊法”灵活应用。【解析】晶胞中的微粒，根据其在晶胞中的位置分为四种：体心的微粒完全属于该晶胞；面心上的微粒12属于该晶胞；棱上的微粒14属于该晶
12、胞；顶点上的微粒18属于该晶胞。本题中 X 位于顶点，则属于该晶胞的 X 个数为 41812；Y位于体心，完全属于该晶胞，个数为 1，因此该晶体的化学式为 XY2(或 Y2X)。【答案】4 8 XY2(或Y2X)【名师点睛】分析晶胞中粒子实际数目时，要充分运用想象和立体几何的思想采用“均摊法”进行有关计算。热点示例思维拓展 石墨晶体结构的分析【经典案例】石墨的片层结构如图所示，试回答：(1)平均_个碳原子构成一个正六边形。(2)石墨晶体每一层内碳原子数与CC键键数之比是_。(3)n g碳原子可构成_个正六边形。【解析】(1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数：61/32。(2)分析每个正六边形：所占的碳原子数为61/32；所占的 CC 键键数为 61/23，故答案为 23。(3)n g 碳原子数为 n12NA，故可构成的正六边形个数为（n/12）NA2nNA24。【答案】(1)2(2)23(3)nNA24