晶体的类型与性质知识总结.doc

晶体的类型与性质知识规律总结一、四种晶体类型的比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体定义离子间通过离子键相结合而成的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子之间的较强作用形成的单质晶体构成粒子阴、阳离子分子原子金属离子、自由电子粒子间作用力离子间肯定有离子键,可能有原子间的共价键分子间:分子间作用力。可能有分子内共价键（稀有气体例外）共价键金属离子和自由电子之间较强的相互作用代表物NaCl，NaOH，MgSO4干冰，I2，P4，H2O金刚石,SiC，晶体硅，SiO2镁、铁、金、钠熔、沸点熔点、沸点较高熔点、沸点低熔点、沸点高熔点、沸点差异较大（金属晶体熔沸点一般较高，少部分低)导热性不良不良不良良好导电性固态不导电，熔化或溶于水导电固态和液态不导电,溶于水可能导电不导电.有的能导电,如晶体硅,但金刚石不导电.晶体、熔化时都导电硬度硬度较大硬度很小硬度很大硬度差异较大溶解性多数易溶于水等极性溶剂相似相溶难溶解难溶于水（钠、钙等与水反应）决定熔点、沸点高主要因素离子键强弱分子间作用力大小共价键强弱金属键强弱二、几种典型的晶体结构、NaCl晶体1）在NaCl晶体的每个晶胞中,Na+占据的位置有 2 种。顶点8个，面心6个2）Cl占据的位置有 2 种.棱上12个，体心1个3）在NaCl晶体中,每个Na+周围与之等距离且最近的Na+有 12 个；每个Cl周围与之等距离且最近的Cl-有 12 个。4）在NaCl晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-，每个Cl同时也吸引着 6个Na+，向空间延伸,形成NaCl晶体。5)每个晶胞平均占有 4 个Na+和 4 个Cl-.1molNaCl能构成这样的晶胞个。6） Na+与其等距紧邻的6个Cl围成的空间构型为_正八面体_、CsCl晶体1）每个Cs+同时吸引着 8 个Cl-，每个Cl同时吸引着 8 个Cs+；2）在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它等距离且最近的Cs+有6个，每个Cl周围与它等距离且最近的Cl-有 6 个；3）一个CsCl晶胞有 1 个Cs+和 1 个Cl组成；4）在CsCl晶体中,Cs+与Cl的个数比为 1：1 .、金刚石（如图3):每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围,以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展,键角都是10928，最小的碳环上有六个碳原子,但六个碳原子不在同一平面上.石墨（如图4、5)：层状结构，每一层内，碳原子以正六边形排列成平面的网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大键），故熔沸点很高.每个正六边形平均拥有两个碳原子、3个CC。片层间存在范德华力,是混合型晶体.熔点比金刚石高.石墨为层状结构，各层之间以范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软.在金刚石中每个碳原子与相邻的四个碳原子经共价键结合形成正四面体结构，碳原子所有外层电子均参与成键,无自由电子，所以不导电。而石墨晶体中，每个碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连，在同一平面内形成正六边形的环。这样每个碳原子上仍有一个电子未参与成键,电子比较自由，相当于金属中的自由电子,所以石墨能导电.干冰（如图6):分子晶体，每个CO2分子周围紧邻其他12个CO2分子。平均每个CO2晶胞中含4个CO2分子。SiO2:原子晶体,空间网状结构，Si原子构成正四面体，O原子位于SiSi键中间。晶体中重复单元是硅氧四面体，每个硅原子与4个氧原子相连，即每个氧原子又与2个硅原子相连（SiO2晶体中不存在SiO2分子，只是由于Si原子和O原子个数比为1：2，才得出二氧化硅的化学式为SiO2）。在SiO2的晶体结构中最小环上有12个原子。每1moLSiO2晶体中,有4moLSiO键。二氧化硅晶体中最小环为 12 元环。三、物质熔沸点高低的比较方法物质的熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部粒子间的作用力有关,其规律如下:1、在相同条件下，不同状态的物质的熔、沸点的高低是不同的，一般有：固体液体气体。例如：NaBr(固）Br2HBr（气)。2、不同类型晶体的比较规律 一般来说,不同类型晶体的熔沸点的高低顺序为:原子晶体离子晶体分子晶体,而金属晶体的熔沸点有高有低。这是由于不同类型晶体的微粒间作用不同，其熔、沸点也不相同。原子晶体间靠共价键结合，一般熔、沸点最高；离子晶体阴、阳离子间靠离子键结合，一般熔、沸点较高；分子晶体分子间靠范德华力结合，一般熔、沸点较低；金属晶体中金属键的键能有大有小，因而金属晶体熔、沸点有高(如W）有低（如Hg）.例如：金刚石食盐干冰3、同种类型晶体的比较规律 A、原子晶体：熔、沸点的高低,取决于共价键的键长和键能，键长越短，键能越大共价键越稳定,物质熔沸点越高，反之越低.如：晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中,因键长CCCSi晶体硅。B、离子晶体：熔、沸点的高低，取决于离子键的强弱。一般来说，离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键就越强，熔、沸点就越高，反之越低。例如：MgOCaO,NaFNaClNaBrNaI. KFKClKBrKI,CaOKCl。 C、金属晶体：金属晶体中金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属阳离子与自由电子静电作用越强，金属键越强,熔沸点越高,反之越低。如：NaMgAl，LiNaK. 合金的熔沸点一般说比它各组份纯金属的熔沸点低。如铝硅合金纯铝(或纯硅). D、分子晶体：熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小。分子晶体分子间作用力越大物质的熔沸点越高，反之越低。（具有氢键的分子晶体，熔沸点反常地高）如:H2OH2TeH2SeH2S，C2H5OHCH3OCH3。 (1）组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大，分子间作用力越强,物质的熔沸点越高。 如：CH4SiH4GeH4SnH4。 （2)组成和结构不相似的物质（相对分子质量相近)，分子极性越大,其熔沸点就越高。如熔沸点 CON2,CH3OHCH3-CH3. （3）在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大,熔沸点越低。如:C17H35COOHC17H33COOH; 硬脂酸油酸 （4）烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加，熔沸点升高，如C2H6CH4, C2H5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH. （5）同分异构体:链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多，熔沸点降低。如:CH3（CH2)3CH3 (正）CH3CH2CH（CH3）2（异）（CH3）4C（新)。芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、邻、间位降低。（沸点按邻、间、对位降低）四、均摊法分析晶体微观结构晶体中微粒的排列具有周期性,晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数，从而确定晶体的化学式。“均摊法”的基本思想是:晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞,以立方晶胞最为常见。1、立方晶胞 （1）每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞。 (2)每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞。 （3）每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞. (4）晶胞内的粒子完全属于该晶胞。2、六方晶胞 （1）每个顶点上的粒子被6个晶胞共用。 （2）每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用。 （3)每个面心上的粒子被2个晶胞共用。 （4）晶胞内的粒子完全属于该晶胞。3、三棱晶胞 (1)每个顶点上的粒子被12个晶胞共用. （2）每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用。 （3)每个面心上的粒子被2个晶胞共用。 （4）晶胞内的粒子完全属于该晶胞. 注意:首先应分析晶胞的结构，然后利用“均摊法”解题.例：下图为四种离子晶体的空间结构,若以M代表阳离子，N代表阴离子，试写出A、B、C、D的化学式. A:MN B： C： D：MN五、判断晶体类型的方法（1）依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子。质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力.即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子.质点间的作用是金属键。（2）依据物质的分类判断金属氧化物（如K2O、Na2O2等)、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体.大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外)与合金是金属晶体.（3）依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高常在数百至1000余度。原子晶体熔点高.常在1000度至几千度。分子晶体熔点低常在数百度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高.但也有相当低的.（4）依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。但石墨能导电。分子晶体为非导体。而分子晶体中的电解质（主要是酸和强非金属氢化物）溶于水.使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。（5）依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或略硬而脆.原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆.金属晶体多数硬度大。但也有较低的。且具有延展性。六、离子晶体中的特例1、离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。2、离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体,熔点是2800；而SiO2是原子晶体,熔点是1732。3、离子晶体中除离子键外不一定含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性键,Na2O2晶体中还含有非极性键.4、有金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属离子。3