《晶体结构与性质》知识速查

晶体与非晶体的特征

1．晶体与非晶体的比较

	晶体		非晶体
结构特征	结构粒子周期性有序排列		结构粒子无序排列
性质特征	自范性	有	无
	熔点	固定	不固定
	异同表现	各向异性	各向同性
二者区别方法	间接方法：测定其是否有固定的熔点，科学方法：对固体进行X射线衍射实验，具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。

2．获得晶体的三条途径

(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。

晶胞

1．概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。

2．晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体，晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

a．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

b．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

3．晶胞中粒子数目的计算——均摊法

(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是n(1)。

(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算

②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占3(1)。

晶格能

①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol^-1。

②影响因素

a．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

③与离子晶体性质的关系

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。

晶体粒子与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g；又1个晶胞的质量为ρa³ g(a³为晶胞的体积，单位为cm³)，则1 mol晶胞的质量为ρa³N_A g，因此有xM＝ρa³N_A。

四种晶体类型的结构与性质

晶体类型比较项目	分子晶体	原子晶体	金属晶体	离子晶体
构成粒子	分子	原子	金属阳离子、自由电子	阴、阳离子
粒子间的相互作用力	范德华力(某些含氢键)	共价键	金属键	离子键
硬度	较小	很大	有的很大，有的很小	较大
熔、沸点	较低	很高	有的很高，有的很低	较高
溶解性	相似相溶	难溶于任何溶剂	常见溶剂难溶	大多易溶于水等极性溶剂
导电、传热性	一般不导电，溶于水后有的导电	一般不具有导电性	电和热的良导体	晶体不导电，水溶液或熔融态导电
物质类别及实例	大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO₂除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)	部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO₂)	金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)	金属氧化物(如Na₂O)、强碱(如KOH)、绝大部分盐(如NaCl)

典型晶体的结构

晶体		晶体结构	晶体详解
原子晶体	金刚石		(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2
原子晶体	SiO₂		(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si,4个“2(1)O”，N(Si)∶N(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si
分子晶体	干冰		(1)8个CO₂分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO₂分子 (2)每个CO₂分子周围等距紧邻的CO₂分子有12个
离子晶体	CaF₂		晶胞内有8个F^－^，Ca^2＋顶点8个和面心6个，配位数F^－为4，Ca^2＋为8。
	ZnS		阴离子和阳离子的排列类似NaCl型,但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数是4。Zn²^＋、S^2-都为4
	NaCl (型)		(1)每个Na^＋(Cl^－)周围等距且紧邻的Cl^－(Na^＋)有6个。每个Na^＋周围等距且紧邻的Na^＋有12个 (2)每个晶胞中含4个Na^＋和4个Cl^－
	CsCl (型)		(1)每个Cs^＋周围等距且紧邻的Cl^－有8个，每个Cs^＋(Cl^－)周围等距且紧邻的Cs^＋(Cl^－)有8个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs^＋、1个Cl^－
金属晶体	简单立方堆积		典型代表Po，配位数为6，空间利用率52%
	面心立方最密堆积		又称为A₁型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%
	体心立方堆积		又称为A₂型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%
	六方最密堆积		又称为A₃型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%