第一节 物质的聚集状态与晶体的常识ppt课件 -（2019新）人教版高中化学选择性必修二.ppt

1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第一节第一节 物质的聚集状态与晶体的常识物质的聚集状态与晶体的常识一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态（一）物质三态的相互转化（一）物质三态的相互转化（二）物质的聚集状态（二）物质的聚集状态1、气态：、气态：（1）普通气体）普通气体（2）等离子体：）等离子体： 等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分分子或原子子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质组成的整体上呈电中性的气态物质 2、液态：、液态：（1）普通液体）普通液体（2）离子液体：）离子液体： 离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质离子液体是熔点不高的仅由

2、离子组成的液体物质 3、介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态、介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态4、固态：、固态：（1）晶体）晶体（2）非晶体）非晶体二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体1、晶体：、晶体：（一）晶体与非晶体的概念（一）晶体与非晶体的概念晶体是指内部微粒晶体是指内部微粒(原子、离子或分子原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈在三维空间按一定规律呈周期性有序排列构成的固体物质，具有规则的几何外形。周期性有序排列构成的固体物质，具有规则的几何外形。 常见的晶体有食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石等。常见的晶体有食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石等。 2、非晶体：、非晶体：非晶

3、体是指内部微粒非晶体是指内部微粒(原子、离子或分子相对呈现杂乱无章的原子、离子或分子相对呈现杂乱无章的分布状态，不具有规则几何外形的固体。分布状态，不具有规则几何外形的固体。 常见的非晶体有玻璃、炭黑、橡胶等。常见的非晶体有玻璃、炭黑、橡胶等。（二）晶体与非晶体的本质差异（二）晶体与非晶体的本质差异自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体有有(能自发呈现多面体能自发呈现多面体外形外形)原子在三维空间里呈周期性原子在三维空间里呈周期性有序排列有序排列非晶体非晶体 没有没有(不能自发呈现多不能自发呈现多面体外形面体外形)原子排列相对无序原子排列相对无序（三）晶体的特点（三）晶体的特点1、自范性、自范性

4、 （1）概念：晶体的自范性就是晶体能自发地呈现多面体外形的性质。）概念：晶体的自范性就是晶体能自发地呈现多面体外形的性质。注：所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，自发过程的实注：所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，自发过程的实现，仍需要一定的条件。现，仍需要一定的条件。（2）本质：晶体的自范性是晶体中的粒子在微观空间里呈现周期）本质：晶体的自范性是晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。而非晶体中粒子的排列则相对无序，因性的有序排列的宏观表象。而非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。而无自范性。（3）条件：晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。）条件：晶体呈现

5、自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。2、各向异性、各向异性 （1）概念：晶体的某些物理性质在不同方向上的差异，称）概念：晶体的某些物理性质在不同方向上的差异，称为晶体的各向异性，包括晶体的强度、光学性质、导电性、为晶体的各向异性，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。导热性等物理性质。（2）用途：晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内）用途：晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内部质点排列的有序性。而且通过这些性质可以了解晶体的内部排部质点排列的有序性。而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则不具有物理性质各向异性的特列与结构的一些信息。而

6、非晶体则不具有物理性质各向异性的特点点 答：答：1.晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图3-7玻璃玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。以玻璃是非晶体。2.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，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，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴具有固定的熔点和各向异性

7、，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。别宝石。 (1)可观察宝石的形状，具有多面体的外形；测试它的硬度，可在可观察宝石的形状，具有多面体的外形；测试它的硬度，可在玻璃上刻画出痕迹，初步确定它是晶体；玻璃上刻画出痕迹，初步确定它是晶体；(2)可利用宝石的折光率鉴别；可利用宝石的折光率鉴别；(3)可进行可进行X射线衍射实验鉴别。射线衍射实验鉴别。（四）晶体的熔点（四）晶体的熔点晶体的熔点较固定，而非晶体没有固定的熔点。晶体的熔点较固定，而非晶体没有固定的熔点。注：区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固注：区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行体进行X射线衍射实验。射线衍射实验。（五）晶体

8、的种类（五）晶体的种类根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体等。晶体分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体等。 （六）获得晶体的一般途径（六）获得晶体的一般途径1、熔融态物质凝固、熔融态物质凝固 （1）凝固速率适当，可得到规则晶体。）凝固速率适当，可得到规则晶体。（2）凝固速率过快，会得到没有规则外形的块状固体）凝固速率过快，会得到没有规则外形的块状固体或看不到几何外形的粉末。或看不到几何外形的粉末。2、气态物质冷却不经液态直接凝固、气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华)3、溶质从溶液

9、中析出、溶质从溶液中析出【实验3-1】o(1)用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。态，自然冷却结晶后，观察实验现象。o(2)在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。实验现象。o(3)在在250mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐

10、酸，观察实验现象。溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。1、熔融态物质凝固实验、熔融态物质凝固实验o(1)用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。态，自然冷却结晶后，观察实验现象。实验现象：硫黄粉实验现象：硫黄粉末熔化后变为亮棕末熔化后变为亮棕色黏稠液体，该液色黏稠液体，该液体自然冷却后变为体自然冷却后变为黄色固体。黄色固体。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）o(2)在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表在一个小烧

11、杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。实验现象。实验现象：加热后，小烧杯底部实验现象：加热后，小烧杯底部的紫黑色固体逐渐减少并在烧杯的紫黑色固体逐渐减少并在烧杯中产生了紫红色气体，表面皿的中产生了紫红色气体，表面皿的底部产生了紫黑色固体并逐渐增底部产生了紫黑色固体并逐渐增多，最终，小烧杯底部的紫黑色多，最终，小烧杯底部的紫黑色固体全部转移到了表面皿的底部。固体全部转移到了表面皿的底部。3、溶质从溶液中析出、溶质从溶液中析出o(3)在在250mL烧杯

12、中加入半杯饱和氯化钠烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。实验现象：小烧杯底部产生了白色固体实验现象：小烧杯底部产生了白色固体三、晶胞三、晶胞（一）晶胞的概念（一）晶胞的概念描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，晶胞是晶体中最小的重描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，晶胞是晶体中最小的重复结构单元。复结构单元。 （二）晶体（宏观）和晶胞（微观）的关系（二）晶体（宏观）和晶胞（微观）的关系 晶体是数量巨大的晶胞晶体是数量巨大的晶胞“无隙并置无隙并置”而成。而成。无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙 并置：所有晶胞都是平行

13、排列的，取向相同并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同 （三）晶胞的结构（三）晶胞的结构1、晶胞的外形：、晶胞的外形： 常规的晶胞都是平行六面体。常规的晶胞都是平行六面体。 晶胞是晶胞是8个顶角相同、三套各个顶角相同、三套各4根平行根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。同的最小平行六面体。 2、立方晶胞中微粒数的计算方法如下：、立方晶胞中微粒数的计算方法如下：814121对于立方晶胞而言，每个晶胞实际含有的微粒数对于立方晶胞而言，每个晶胞实际含有的微粒数=+棱上微粒数棱上微粒数+面上微粒数面上微粒数+体内微粒数体内微粒数1 顶点微粒数顶点

14、微粒数注：（注：（1）对于非立方晶胞，应视具体情况确定系数。晶胞不一）对于非立方晶胞，应视具体情况确定系数。晶胞不一定都是正方体定都是正方体 （2）有关上述的计算必须明确：由晶胞构成的晶体，其化学式）有关上述的计算必须明确：由晶胞构成的晶体，其化学式不是表示一个晶胞中含有多少个某原子，而是表示每个晶胞中不是表示一个晶胞中含有多少个某原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的最简个数比。平均含有各类原子的最简个数比。举例：铜的一个晶胞的原子数举例：铜的一个晶胞的原子数81金属铜的一个晶胞的原子数金属铜的一个晶胞的原子数=8+621=4NaCl的晶胞，它含的晶胞，它含有几个钠原子和氯有几个钠原子和

15、氯原子？原子？41钠原子钠原子=氯原子氯原子=12+1=4881+621=4NaCl晶胞含有几个钠原子和氯原子？答：答：(1)晶胞有三套平行棱，三套平行面。晶胞有三套平行棱，三套平行面。(2)钠钠=锌锌=碳碳=881812121+1 =2881+1=2碘碘=1681+12=88+6+4 =8资料：准晶是在急冷的资料：准晶是在急冷的A1-Mn合金中发现的，是一种介于晶体和非晶体之间合金中发现的，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，的固体。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。准晶

16、是具有准周期平移格子构造的因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。准晶是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称。准晶具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常含与晶体空间格子不相容的对称。准晶具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差，因此在日常生活中平滑，而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差，因此在日常生活中大有用武之地。大有用武之地。四、晶体结构的测定四、晶体结构的测定（一）测定仪器（一）测定仪器:X射

17、线衍射仪（二）测定方法（二）测定方法1、测定方法：、测定方法： 发出通过互作用射线和晶体中的电子相X产生X射线衍射仪射线衍射仪单一波长的单一波长的X射线射线晶体晶体记录仪记录仪分立的斑点或明锐的衍射峰分立的斑点或明锐的衍射峰 2、非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰、非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰3、X射线衍射图谱的应用射线衍射图谱的应用经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。衍射图通过计算获得衍射图通过计算获得晶胞形状和大小晶胞形状和大小分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型原子在晶胞里的数目和位置等原子在晶胞里的数目和位置等 结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系