第一节 晶体的常识

第三章 晶体结构与性质

你知道固体有晶体和非晶体之分吗？能否举例说明？

一、晶体与非晶体

胆矾

明矾晶体

冰糖晶体

水晶

水晶石

祖 母 绿

绿宝石

猫 眼 石

紫水晶

黄 水 晶 黄 水 晶

NaClNaCl 晶体结构示意图：晶体结构示意图：

Na+

Cl-

金刚石晶体

结构示意图

干冰晶体结构

玻璃结构示意图

B

O Si

M

晶体 SiO2 和非晶体 SiO2 的投影示意图

1 、什么是晶体？什么是非晶体？ 定义：晶体——具有规则几何外形的固体 非晶体——没有规则几何外形的固体

2 、晶体有什么特点和性质？特点和性质： （ 1 ） 晶体有自范性（几何外形和内 部质点排 列的高度有序性，非晶体没有） （ 2 ）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性） （ 3 ）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点）

3 、晶体和非晶体的本质区别是什么？

★ 晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。

3 、晶体与非晶体的本质区别在于——

构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列

4 、晶体形成的途径：① 熔融态物质凝固 .② 气态物质冷却不经液态直接凝固 ( 凝华 ).③ 溶质从溶液中析出 .

思考 : 根据已有知识 , 举例说明如何制得晶体 ?

思考与交流 : 1. 如何鉴别晶体和非晶体 ?

（ 1 ）性质差异——如外形、硬度、熔点、折光率

（ 2 ）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行 X- 射线衍射实验。

2 、某同学在网站找到一张玻璃的结构示意图如图所示，这张图说明玻璃是不是晶体 ? 为什么 ?

3 、根据晶体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。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗 ?

[ 分组探讨 ]

◆

二﹑晶胞1. 描述晶体结构的基本单元叫做晶胞

蜂巢与蜂室 铜晶体 铜晶胞

晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而，蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。

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）

金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图

NaCl 晶体结构和晶胞思考与交流 :上述铜晶体、金刚石、 NaCl 晶体的晶胞空间构形是怎样的？

平行六面体

无隙并置

思考： 铜晶胞含有 4 个铜原子，为什么不是 14 个？

2 、晶胞中原子个数的计算

晶胞中原子个数的计算

体心： 1 面心 :1/2

顶点 :1/8 棱边 :1/4

晶 体 空 间 结 构晶 体 空 间 结 构

Cl-

Na+

1 2

3 4

5 6

78

立方晶胞

体心： 1

面心： 1/2棱边： 1/4顶点： 1/8

小结 : 晶胞对质点的占有率

探究 : 下图依次是金属钠 (Na)、金属锌 (Zn)、碘 (12)、金刚石 (C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子 ?

钠、锌晶胞都是： 8×1/8+1=2；碘：（ 8×1/8+6×1/2 ）×2=8 ；金刚石： 8×1/8+6×1/2+4=8。

◆

例 :2001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 1 个镁原子， 6 个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为

A 、 MgB B 、 MgB2 C 、 Mg2B D 、 Mg

3B2

典例分析

Mg 原子的数目：12×1/6+2×1/2=3B 原子的数目： 6故化学式可表示为 Mg2B

典例分析

本节小结：

一、晶体与非晶体 1 、定义：晶体——具有规则几何外形的固体 非晶体——没有规则几何外形的固体2 、特点和性质： （ 1 ） 晶体有自范性 （ 2 ）晶体具有各向异性 （ 3 ）晶体具有固定的熔点

3 、晶体与非晶体的本质区别在于——构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列

5 、晶体和非晶体的鉴别

4 、晶体形成的途径：

立方晶胞

体心： 1

面心：1/2棱边： 1/4顶点：1/8

二﹑晶胞

1 、概念：描述晶体结构的基本单元

叫做晶胞

2 、晶胞中原子个数的计算

1 、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A 、晶体一定比非晶体的熔点高 B 、晶体有自范性但排列无序 C 、非晶体无自范性而且排列无序 D 、固体 SiO2 一定是晶体2 、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A 、熔沸点 B 、硬度 C 、颜色 D 、 x- 射线衍射实验

C

D

[课堂练习 ]

3 、如图所示晶体中每个阳离子 A或阴离子 B ，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为

A． AB B． A2B

C． AB3 D． A2B3

◆

4 、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：A 、 6 ， 6 B 、 2 ， 4 C 、 2 ， 3 D 、 3 ， 2

◆

5 、某离子晶体晶胞结构如右图所示， X位于立方体的顶点， Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个 X 与一个 Y 形成的夹角∠ XYX 的角度为：A. 90° B. 60° C. 120° D. 109°28′

◆

6 、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元( 晶胞 ) 的结构 .请回答：(1)该化合物的化学式为 _______.(2) 在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 __________ 个 .(3)设该化合物的相对分子质量为 M ，密度为 阿伏加德罗常数为NA ，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为 _______.

3/ cmag

CaTiO3

6

5、解本题的关键是：

①要将最小重复单元在空间无限延伸从而构成整个晶体.

②要有数形结合的意识与思维方式，有正确的空间想像，明确各个结构微粒如何对一个“ ”晶胞 做贡献 ，明确在空间该晶胞的一个钛原子与其他晶胞中的钛原子位置关系.

③注意灵活应用密度、质量及体积之间的相互关系，注意在一个晶胞的基础上建立数学模型.

④运算过程要注意单位的使用，数据的处理要准确无误.

[答案](1) 3CaTiO （2）6 （3） cmaN

M

A

3

2

3

7 、如图是 CsCl 晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中 2 个最近的 Cs+核间距离为 acm ，氯化铯的相对分子质量为 M ， NA 为阿佛加德

罗常数，则 CsCl 晶体的密度为

（单位：克 /cm3 ）

A 、 8M/a3NA B 、 a3M/8NA

C 、 M/a3NA D 、 a3M/NA