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晶体结构（基础班）课件 2024年化学奥林匹克竞赛
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这是一份晶体结构（基础班）课件 2024年化学奥林匹克竞赛，共60页。PPT课件主要包含了PART01，非晶体，PART02，平行六面体，典型晶体结构，PART03，一金属晶体，配位数，右上大，二离子晶体等内容，欢迎下载使用。
观察构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?
NaCl晶体结构示意图
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
1.晶体与非晶体的本质差异
注意：1.是否为晶体不是看几何外形，是看内部。2.同一种物质，既可以形成晶体，也可以形成非晶体。 例：晶体SiO2和无定型SiO2。
晶体自范性本质：
熔融态SiO2
粒子微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象
自范性条件之一：生长速率适当
气态物质冷却不经液态直接凝固 (凝华)
区分晶体和非晶体科学方法：
粉末状的固体都是非晶体吗？怎样判断固体是晶体或非晶体？
晶体有固定熔沸点；非晶体没有固定熔沸点。
3．晶体的分类(1)分类标准：根据晶体内部 的种类和微粒间 的不同。
1．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2．下列不属于晶体的特点是（ ） A．有固定的几何外形 B．有各向异性 C．有固定的熔点 D．是无色透明的固体3．下列过程难以得到晶体的有（ ） A．对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体 B．气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态 C．熔融的KNO3冷却后所得的固体 D．将液态的玻璃冷却成所得到的固体
1．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2．下列不属于晶体的特点是（ ） A．有固定的几何外形 B．有各向异性 C．有固定的熔点 D．是无色透明的固体
4.下列说法错误的是( )A.同一物质有时可以是晶体,有时可以是非晶体B.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点C.雪花是水蒸气凝华得到的晶体D.溶质从溶液中析出可以得到晶体
能够反应晶体结构特点的基本单元叫做晶胞
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）
（2）晶胞必须符合两个条件：一是代表晶体的化学组成(晶胞中各原子个数比与晶体中相等)二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素 —— 对称轴，对称面和对称中心
划分晶胞要遵循2个原则： 一是尽可能反映晶体内结构的对称性二是体积尽可能小，优选棱的夹角为直角。
A1型最密堆积及其面心立方晶胞
A3型最密堆积及其六方晶胞
并非每一个完整的原子都属于一个晶胞
体心立方晶胞均摊法切割图
面心立方晶胞均摊法切割图
每个六棱柱相当于三个六方晶胞
顶点:晶体中原子被6个共用，1/6属于晶胞或1/12
棱:晶体中原子被3个共用，1/3属于晶胞
六方最密堆积（含三个晶胞）
面:晶体中原子被2个共用，1/2属于晶胞
顶点：8× 1/8 = 1面上：6× 1/2= 3总共：1+3=4
铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?
立方晶胞中质点的占有率
练习1：晶胞中微粒数的计算
计算下面晶胞中含有原子个数
练习1：晶胞中微粒数的计算
NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有的离子数目
钠离子：1＋12×1/4 ＝ 4 氯离子：8 ×1/8＋6×1/2 ＝ 4
铯离子：1氯离子：8 ×1/8＝ 1
化学式:NaCl
化学式:CsCl
练习2：钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器都有应用。如图为钛酸钡晶体的结构示意图，其化学式是( )A．BaTi8O12 B．BaTi4O5 C．BaTi2O4 D．BaTiO3
N(Ba):N(Ti):N(O)=1:1:3
金属键: 金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。
自由电子遍布整块金属，从而把所有金属阳离子维系在一起。
1.金属晶体:金属原子通过金属键形成的晶体。
金属单质及其合金属于金属晶体，如Au、 Cu 、MgAl合金等
金属键不具有方向性和饱和性。在金属晶体中，金属如同等径圆球一样，彼此相切，在三维堆积在一起。
Li,Na,K, Ba,Fe,W
Au,Ag,Cu,Al,Ca,Pd,Pt
1.常见金属晶体的结构(等径圆球的密堆积)
棱边2原子相切，a = 2r
晶胞所含原子数：配位数：半径r和边长a的关系：密度：
6 （上下左右前后）
晶胞密度 ρ＝ N为晶胞中所含微粒个数， M为所含微粒的摩尔质量， NA为阿伏加德罗常数， V为晶胞的体积，其单位为cm3， ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。1nm=10-7cm 1pm=10-10cm
晶胞所含原子数：配位数：r和a的关系：密度：
8 ×1/8 +1 = 2
晶胞所含原子数：r和a的关系：密度：
8×1/8 + 6×1/2 = 4
（4）六方晶胞：底面棱的夹角不是直角
包含3个平行六面体晶胞
每个晶胞微粒数为：
4×1/6 +4×1/12 + 1 = 2
顶点：A°/720° 竖棱：A°/360°水平棱：1/4
边上原子相切a = 2r
每个A粒子周围与它最近的且距离相等的A粒子有 个
固体或熔融状态时导电（自由电子，升温导电性变弱）
差别大，多数较大（Na质软，Hg液体）
差别大（W：3410℃,Hg：-38℃）
同主族递减，同周期递增
原子半径↘、价电子数↗，金属键↗，熔、沸点逐渐↗。
①金属晶体熔点差别较大 如：汞Hg -38.90C 常温为液态；铁Fe 15350C ；钨W 33900C ②一般来说,原子半径越小、价电子数越多，金属键越强,熔点越高.
原子半径↗、价电子数－，金属键↘，熔、沸点逐渐↘。
Na Mg Al Na K Rb
2. 金属晶体的熔、沸点变化规律：
合金 ：由一种金属与另一种金属或几种金属或某些非金属所组成的、具有金属特性的物质。合金的特点: ①熔点比成分金属低。 ②硬度比成分金属高。
合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。
1.离子晶体：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
2.离子键无方向性、无饱和性。
在离子晶体每个离子都会尽可能多的吸引带相反电荷的离子，而且阴阳离子总是交错排列的。
以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积。阴阳离子半径不同，故离子化合物的结构可以归结为不等径圆球密堆积的几何问题。
1. Na+ 、 Cl- 在晶胞中的什么位置？ 2. 在一个晶胞中， Cl- 的个数等于多少？ Na+的个数等于多少？
钠离子和氯离子交错排列。Cl-位于顶点和面心（面心立方）Na+位于棱心和体心 或者反之。
3.在NaCl晶体中，是否存在单独“NaCl”分子？
离子晶体没有分子式，其化学式表示的是离子的个数比。
Cl-：8×1/8+6×1/2 = 4Na+：12× ¼ + 1 = 4
每个Cl-周围与之最接近且距离相等的Na+共有 个。
6个Cl-形成的空间几何构型是
每个Na+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 个。
6个Na+形成的空间几何构型是
阴阳离子配位数比1:1
每个Na+周围最近的Na+有几个：每个 Cl-周围最近的Cl-有几个：
1. Cs+、Cl- 分别在晶胞中的什么位置？2.一个晶胞中Cs+和Cl-的个数：3. Cs+的配位数： Cl-的配位数：4. Cs+周围最近且距离相等的Cs+个数： Cl- 周围最近且距离相等的Cl-个数：5. Cs+、Cl- 之间的最短距离b与晶胞边长a的关系?
周围最近且距离相等的Cl-个数
周围最近且距离相等的Cs+ 个数
Cl-形成的空间几何构型是
Cs+ 形成的空间几何构型是
1. 粒子位置：2. 微粒数： 阳、阴离子个数比：3. Ca2+配位数：F-的几何图形：F- 配位数：Ca2+的几何图形：阳、阴离子配位数比：
Ca2+位于顶点和面心F-位于8个小立方体内
4个Ca2+，8个F-
1. ZnS晶胞中微粒的位置？一个晶胞中Zn2+和S2-的个数：2. Zn2+的配位数：3. S2-的配位数：4. Zn2+ 、 S2-之间的最短距离b与晶胞边长a的关系?
【问题探究】离子晶体结构与性质的关系
思考：结构相似的离子晶体，为什么熔沸点仍存在差异？
思考：离子键的强弱通常用什么来衡量？
离子半径越小，离子电荷越多，离子键越强
NaCl (s) = Na+ (g) + Cl- (g)
(在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱)
(1)概念：将1ml离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子间作用力越强，离子晶体的熔点越高，硬度越大。
(3)影响晶格能因素：
a. 离子半径越小，离子所带电荷数越多，晶格能越大
b.与离子晶体的结构型式有关。
一般易溶于水，难溶于有机溶剂
固态时不导电，水溶液或熔融状态下均导电
离子电荷数越多、离子间距越小，晶格能越大，硬度越大
8×1/8 ＋ 6×1/2 ＋ 4 ＝8
半径r与边长a的关系：
空间利用率这么低，为何硬度如此之大？
以共价键相连的三维骨架结构
共价晶体：相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体。
共价键具有方向性和饱和性。使共价晶体中某个原子周围结合的其他原子是有限的，因此比较松散。共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。
共价晶体（种类较少）单质：金刚石 C、晶体硅 Si、晶体硼 B、晶体锗 Ge等化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 、 氮化硅（Si3N4）晶体、二氧化硅（SiO２）晶体等
共价晶体中不存在单个分子（无分子式，有化学式），原子晶体的化学式仅仅表示晶体中的原子个数最简比。
（1）金刚石的晶体结构
②每个碳原子都采取_______;
③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________；
④C原子与C—C键数之比为 ；
⑤12g 金刚石含有_____个C原子，含有_____ 个C-C键。⑥晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内；
①每个碳原子周围紧邻的碳原子有 个，成为_________结构；
金刚石晶体中，每个碳原子被 个环共用。
金刚石模型的演变 —— 等电子体原理
(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；
(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)
(3)与第ⅣA族同周期的元素间根据等电子体原理，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。
碳原子和硅原子交替排列，只存在 Si-C极性键。原子个数之比为1∶1。
（3）一般不导电（晶体硅是半导体）熔融状态也不导电
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短,键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。
（2）二氧化硅的晶体结构
向晶体硅结构中每个Si—Si键中间“插入”一个O原子，便得到以硅氧四面体为骨架的SiO2晶体结构。
①.晶体中1个Si与__个O以共价键结合，形成________结构；1个O与__个Si结合，故SiO2晶体中Si与O之比为______。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。
③.最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。
②.1mlSiO2晶体中含_____mlSi-O键。
分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
影响分子晶体的物理性质，如熔沸点、硬度
分子间作用力小于共价键
非金属元素组成的、只含共价键的晶体（除铵盐与共价晶体）
思考1：分子晶体的熔沸点、硬度是怎样的？思考2：如何比较分子晶体熔、沸点的高低？
滑冰时，冰面上常常容易留下划痕
提示：分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子间作用力很弱。因此，分子晶体的熔点通常较低(几百、几十、零下)，有较强的挥发性；硬度也较小。
☆分子晶体熔沸点比较：
2、组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高
3、相对分子质量相同时，分子极性越大，熔沸点越高有机物支链越少，熔沸点越高
1、氢键：分子间氢键使熔沸点升高，分子内氢键使熔沸点降低。（满足N、O、F—H…N、O、F，距离合适。易形成分子内氢键）
CO N2 正丁烷 异丁烷
3、固体和熔融状态不导电。
4、溶解性一般遵循“相似相溶”规律，与溶剂形成氢键能增加溶解性等。H2O(极性溶剂)—溶解度:HCl(极性分子)>Cl2(非极性分子)
有些（电解质）的水溶液能导电，如HI、CH3COOH等（溶于水发生电离）。有的（非电解质）不导电，如C2H5OH。
在分子晶体中，分子间作用力不同会对其内部分子的排列产生什么影响呢？
范德华力无方向性、饱和性氢键有方向性、饱和性
①每个晶胞中有____个分子。②每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_____。
单质碘晶胞为长方体，每个顶点和面心各有一个分子。①平均每个晶胞中有 个碘分子，②微粒间的作用力是 。
①水分子之间的作用力是_______、__________。②冰中1个水分子周围有__个水分子形成_________。③1ml冰中有___ml“氢键”。
氢键具有方向性、饱和性，空间利用率低
为什么冰的密度比水的小，而4℃时的水的密度最大？
氢键的存在迫使每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子间留有相当大的空隙，体积较大，密度比水小。①0-4℃，温度升高，冰中部分氢键断裂，水分子间的空隙减小，密度开始增大；②超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离再次加大，密度又逐渐减小。
[思考讨论2]干冰的密度比冰大的原因？
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，密堆积；而水同时存在分子间氢键，由于氢键的方向性，导致空间利用率降低，所以相同状况下体积较大，同时相对分子质量CO2＞H2O，所以干冰的密度大。
[思考讨论1]为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？
CO2之间只存在范德华力。水分子间除了范德华力外还存在氢键，破坏分子间作用力较难，所以熔点比干冰高。
较大（Na质软，Hg液体）
较高（1000℃左右）少数为离子液体
一般不导电（晶体硅是半导体）熔融状态也不导电
键长越短,键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。
一般符合“相似相溶”规律，与溶剂形成氢键溶解性变大
固态或熔融态不导电，部分溶于水电离而导电
分子间作用力弱，硬度小
分子间作用力弱，熔沸点较低，易升华
在石墨晶体中，平均每个六元环所拥有的C原子数为___，C－C键数为___；晶体中C原子数与C－C键数之比是 ___ 。
1.2013年扬子石化杯预赛
1.2015年扬子石化杯预赛
1.2016年扬子石化杯预赛
1.2017年扬子石化杯预赛
1.2018年扬子石化杯预赛
1. 2020扬子石化杯预赛
观察构成晶体与非晶体的微粒在空间的排列有何不同?
NaCl晶体结构示意图
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
1.晶体与非晶体的本质差异
注意：1.是否为晶体不是看几何外形，是看内部。2.同一种物质，既可以形成晶体，也可以形成非晶体。 例：晶体SiO2和无定型SiO2。
晶体自范性本质：
熔融态SiO2
粒子微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象
自范性条件之一：生长速率适当
气态物质冷却不经液态直接凝固 (凝华)
区分晶体和非晶体科学方法：
粉末状的固体都是非晶体吗？怎样判断固体是晶体或非晶体？
晶体有固定熔沸点；非晶体没有固定熔沸点。
3．晶体的分类(1)分类标准：根据晶体内部 的种类和微粒间 的不同。
1．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2．下列不属于晶体的特点是（ ） A．有固定的几何外形 B．有各向异性 C．有固定的熔点 D．是无色透明的固体3．下列过程难以得到晶体的有（ ） A．对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体 B．气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态 C．熔融的KNO3冷却后所得的固体 D．将液态的玻璃冷却成所得到的固体
1．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2．下列不属于晶体的特点是（ ） A．有固定的几何外形 B．有各向异性 C．有固定的熔点 D．是无色透明的固体
4.下列说法错误的是( )A.同一物质有时可以是晶体,有时可以是非晶体B.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点C.雪花是水蒸气凝华得到的晶体D.溶质从溶液中析出可以得到晶体
能够反应晶体结构特点的基本单元叫做晶胞
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）
（2）晶胞必须符合两个条件：一是代表晶体的化学组成(晶胞中各原子个数比与晶体中相等)二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素 —— 对称轴，对称面和对称中心
划分晶胞要遵循2个原则： 一是尽可能反映晶体内结构的对称性二是体积尽可能小，优选棱的夹角为直角。
A1型最密堆积及其面心立方晶胞
A3型最密堆积及其六方晶胞
并非每一个完整的原子都属于一个晶胞
体心立方晶胞均摊法切割图
面心立方晶胞均摊法切割图
每个六棱柱相当于三个六方晶胞
顶点:晶体中原子被6个共用，1/6属于晶胞或1/12
棱:晶体中原子被3个共用，1/3属于晶胞
六方最密堆积（含三个晶胞）
面:晶体中原子被2个共用，1/2属于晶胞
顶点：8× 1/8 = 1面上：6× 1/2= 3总共：1+3=4
铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?
立方晶胞中质点的占有率
练习1：晶胞中微粒数的计算
计算下面晶胞中含有原子个数
练习1：晶胞中微粒数的计算
NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有的离子数目
钠离子：1＋12×1/4 ＝ 4 氯离子：8 ×1/8＋6×1/2 ＝ 4
铯离子：1氯离子：8 ×1/8＝ 1
化学式:NaCl
化学式:CsCl
练习2：钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器都有应用。如图为钛酸钡晶体的结构示意图，其化学式是( )A．BaTi8O12 B．BaTi4O5 C．BaTi2O4 D．BaTiO3
N(Ba):N(Ti):N(O)=1:1:3
金属键: 金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。
自由电子遍布整块金属，从而把所有金属阳离子维系在一起。
1.金属晶体:金属原子通过金属键形成的晶体。
金属单质及其合金属于金属晶体，如Au、 Cu 、MgAl合金等
金属键不具有方向性和饱和性。在金属晶体中，金属如同等径圆球一样，彼此相切，在三维堆积在一起。
Li,Na,K, Ba,Fe,W
Au,Ag,Cu,Al,Ca,Pd,Pt
1.常见金属晶体的结构(等径圆球的密堆积)
棱边2原子相切，a = 2r
晶胞所含原子数：配位数：半径r和边长a的关系：密度：
6 （上下左右前后）
晶胞密度 ρ＝ N为晶胞中所含微粒个数， M为所含微粒的摩尔质量， NA为阿伏加德罗常数， V为晶胞的体积，其单位为cm3， ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。1nm=10-7cm 1pm=10-10cm
晶胞所含原子数：配位数：r和a的关系：密度：
8 ×1/8 +1 = 2
晶胞所含原子数：r和a的关系：密度：
8×1/8 + 6×1/2 = 4
（4）六方晶胞：底面棱的夹角不是直角
包含3个平行六面体晶胞
每个晶胞微粒数为：
4×1/6 +4×1/12 + 1 = 2
顶点：A°/720° 竖棱：A°/360°水平棱：1/4
边上原子相切a = 2r
每个A粒子周围与它最近的且距离相等的A粒子有 个
固体或熔融状态时导电（自由电子，升温导电性变弱）
差别大，多数较大（Na质软，Hg液体）
差别大（W：3410℃,Hg：-38℃）
同主族递减，同周期递增
原子半径↘、价电子数↗，金属键↗，熔、沸点逐渐↗。
①金属晶体熔点差别较大 如：汞Hg -38.90C 常温为液态；铁Fe 15350C ；钨W 33900C ②一般来说,原子半径越小、价电子数越多，金属键越强,熔点越高.
原子半径↗、价电子数－，金属键↘，熔、沸点逐渐↘。
Na Mg Al Na K Rb
2. 金属晶体的熔、沸点变化规律：
合金 ：由一种金属与另一种金属或几种金属或某些非金属所组成的、具有金属特性的物质。合金的特点: ①熔点比成分金属低。 ②硬度比成分金属高。
合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。
1.离子晶体：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
2.离子键无方向性、无饱和性。
在离子晶体每个离子都会尽可能多的吸引带相反电荷的离子，而且阴阳离子总是交错排列的。
以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积。阴阳离子半径不同，故离子化合物的结构可以归结为不等径圆球密堆积的几何问题。
1. Na+ 、 Cl- 在晶胞中的什么位置？ 2. 在一个晶胞中， Cl- 的个数等于多少？ Na+的个数等于多少？
钠离子和氯离子交错排列。Cl-位于顶点和面心（面心立方）Na+位于棱心和体心 或者反之。
3.在NaCl晶体中，是否存在单独“NaCl”分子？
离子晶体没有分子式，其化学式表示的是离子的个数比。
Cl-：8×1/8+6×1/2 = 4Na+：12× ¼ + 1 = 4
每个Cl-周围与之最接近且距离相等的Na+共有 个。
6个Cl-形成的空间几何构型是
每个Na+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 个。
6个Na+形成的空间几何构型是
阴阳离子配位数比1:1
每个Na+周围最近的Na+有几个：每个 Cl-周围最近的Cl-有几个：
1. Cs+、Cl- 分别在晶胞中的什么位置？2.一个晶胞中Cs+和Cl-的个数：3. Cs+的配位数： Cl-的配位数：4. Cs+周围最近且距离相等的Cs+个数： Cl- 周围最近且距离相等的Cl-个数：5. Cs+、Cl- 之间的最短距离b与晶胞边长a的关系?
周围最近且距离相等的Cl-个数
周围最近且距离相等的Cs+ 个数
Cl-形成的空间几何构型是
Cs+ 形成的空间几何构型是
1. 粒子位置：2. 微粒数： 阳、阴离子个数比：3. Ca2+配位数：F-的几何图形：F- 配位数：Ca2+的几何图形：阳、阴离子配位数比：
Ca2+位于顶点和面心F-位于8个小立方体内
4个Ca2+，8个F-
1. ZnS晶胞中微粒的位置？一个晶胞中Zn2+和S2-的个数：2. Zn2+的配位数：3. S2-的配位数：4. Zn2+ 、 S2-之间的最短距离b与晶胞边长a的关系?
【问题探究】离子晶体结构与性质的关系
思考：结构相似的离子晶体，为什么熔沸点仍存在差异？
思考：离子键的强弱通常用什么来衡量？
离子半径越小，离子电荷越多，离子键越强
NaCl (s) = Na+ (g) + Cl- (g)
(在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱)
(1)概念：将1ml离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子间作用力越强，离子晶体的熔点越高，硬度越大。
(3)影响晶格能因素：
a. 离子半径越小，离子所带电荷数越多，晶格能越大
b.与离子晶体的结构型式有关。
一般易溶于水，难溶于有机溶剂
固态时不导电，水溶液或熔融状态下均导电
离子电荷数越多、离子间距越小，晶格能越大，硬度越大
8×1/8 ＋ 6×1/2 ＋ 4 ＝8
半径r与边长a的关系：
空间利用率这么低，为何硬度如此之大？
以共价键相连的三维骨架结构
共价晶体：相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体。
共价键具有方向性和饱和性。使共价晶体中某个原子周围结合的其他原子是有限的，因此比较松散。共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。
共价晶体（种类较少）单质：金刚石 C、晶体硅 Si、晶体硼 B、晶体锗 Ge等化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 、 氮化硅（Si3N4）晶体、二氧化硅（SiO２）晶体等
共价晶体中不存在单个分子（无分子式，有化学式），原子晶体的化学式仅仅表示晶体中的原子个数最简比。
（1）金刚石的晶体结构
②每个碳原子都采取_______;
③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________；
④C原子与C—C键数之比为 ；
⑤12g 金刚石含有_____个C原子，含有_____ 个C-C键。⑥晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内；
①每个碳原子周围紧邻的碳原子有 个，成为_________结构；
金刚石晶体中，每个碳原子被 个环共用。
金刚石模型的演变 —— 等电子体原理
(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；
(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)
(3)与第ⅣA族同周期的元素间根据等电子体原理，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。
碳原子和硅原子交替排列，只存在 Si-C极性键。原子个数之比为1∶1。
（3）一般不导电（晶体硅是半导体）熔融状态也不导电
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短,键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。
（2）二氧化硅的晶体结构
向晶体硅结构中每个Si—Si键中间“插入”一个O原子，便得到以硅氧四面体为骨架的SiO2晶体结构。
①.晶体中1个Si与__个O以共价键结合，形成________结构；1个O与__个Si结合，故SiO2晶体中Si与O之比为______。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。
③.最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。
②.1mlSiO2晶体中含_____mlSi-O键。
分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
影响分子晶体的物理性质，如熔沸点、硬度
分子间作用力小于共价键
非金属元素组成的、只含共价键的晶体（除铵盐与共价晶体）
思考1：分子晶体的熔沸点、硬度是怎样的？思考2：如何比较分子晶体熔、沸点的高低？
滑冰时，冰面上常常容易留下划痕
提示：分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子间作用力很弱。因此，分子晶体的熔点通常较低(几百、几十、零下)，有较强的挥发性；硬度也较小。
☆分子晶体熔沸点比较：
2、组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高
3、相对分子质量相同时，分子极性越大，熔沸点越高有机物支链越少，熔沸点越高
1、氢键：分子间氢键使熔沸点升高，分子内氢键使熔沸点降低。（满足N、O、F—H…N、O、F，距离合适。易形成分子内氢键）
CO N2 正丁烷 异丁烷
3、固体和熔融状态不导电。
4、溶解性一般遵循“相似相溶”规律，与溶剂形成氢键能增加溶解性等。H2O(极性溶剂)—溶解度:HCl(极性分子)>Cl2(非极性分子)
有些（电解质）的水溶液能导电，如HI、CH3COOH等（溶于水发生电离）。有的（非电解质）不导电，如C2H5OH。
在分子晶体中，分子间作用力不同会对其内部分子的排列产生什么影响呢？
范德华力无方向性、饱和性氢键有方向性、饱和性
①每个晶胞中有____个分子。②每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_____。
单质碘晶胞为长方体，每个顶点和面心各有一个分子。①平均每个晶胞中有 个碘分子，②微粒间的作用力是 。
①水分子之间的作用力是_______、__________。②冰中1个水分子周围有__个水分子形成_________。③1ml冰中有___ml“氢键”。
氢键具有方向性、饱和性，空间利用率低
为什么冰的密度比水的小，而4℃时的水的密度最大？
氢键的存在迫使每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子间留有相当大的空隙，体积较大，密度比水小。①0-4℃，温度升高，冰中部分氢键断裂，水分子间的空隙减小，密度开始增大；②超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离再次加大，密度又逐渐减小。
[思考讨论2]干冰的密度比冰大的原因？
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，密堆积；而水同时存在分子间氢键，由于氢键的方向性，导致空间利用率降低，所以相同状况下体积较大，同时相对分子质量CO2＞H2O，所以干冰的密度大。
[思考讨论1]为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？
CO2之间只存在范德华力。水分子间除了范德华力外还存在氢键，破坏分子间作用力较难，所以熔点比干冰高。
较大（Na质软，Hg液体）
较高（1000℃左右）少数为离子液体
一般不导电（晶体硅是半导体）熔融状态也不导电
键长越短,键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。
一般符合“相似相溶”规律，与溶剂形成氢键溶解性变大
固态或熔融态不导电，部分溶于水电离而导电
分子间作用力弱，硬度小
分子间作用力弱，熔沸点较低，易升华
在石墨晶体中，平均每个六元环所拥有的C原子数为___，C－C键数为___；晶体中C原子数与C－C键数之比是 ___ 。
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