晶體結構及性質學習知識總結計劃x
時間：2020-11-11 20:22:37 來源：勤學考試網 本文已影響 人 
3-1、晶體的常識
一、晶體和非晶體
1、概述——自然界中絕大多數物質是固體，固體分為
和
兩大類。
2、對比——
固體類別
晶體
非晶體 （又稱玻璃體）
定義
有規則幾何外形的固體
有規則幾何外形的固體
本質差別
是否
自范性—能自發地呈現多面體
自范性—不能自發地呈現多面
有自范性
外形
體外形
微觀結構
原子在
維空間里呈
性
原子排列相對
序
序排列
性質差別
是否存在
固定熔點
固定熔點
固定熔點
是否存在
各向異性
各向異性
各向異性
制取方法
（1）凝固——液態物質變為固態；
（2）凝華——氣態物質不經液態直
**
接變為固態；
（3）結晶——溶質從溶液中析出。
鑒別方法
間接方法
考察固體的某些性質如
有無熔點；
科學方法
X-射線衍射實驗 ——最可靠的區別方法
物質例舉
玻璃
自范性——晶體能自發地呈現多面體外形的性質。本質上，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性有序排列的宏觀表象。
晶體不因顆粒大小而改變，許多固體粉末用肉眼看不到規則的晶體外形，但在顯微鏡下仍可看到。
晶體呈現自范性的條件之一是晶體生長的速率適當，熔融態物質凝固速率過快常得到粉末或沒有規則外形的塊狀物。
各向異性——晶體的許多物理性質如強度、熱導性和光導性等存在各向異性即在各個方向上的性質是不同的
二、晶胞1、定義——描述晶體結構的基本單元。2、特征——
（ 1）習慣采用的晶胞都是 體，同種晶體所有的晶胞大小形狀及內部的原子種類、個數和幾何
排列完全相同。
2）整個晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。
<1> 所謂“無隙”是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙；
<2> 所謂“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
3、確定晶胞所含粒子數和晶體的化學式—— 均攤法分析晶胞與粒子數值的關系
（ 1）處于內部的粒子， 屬于晶胞，有幾個算幾個均屬于某一晶胞。
（ 2）處于面上的粒子，同時為 個晶胞共有，每個粒子有 屬于晶胞。
（ 3）處于 90 度棱上的粒子，同時為 個晶胞共有，每個粒子有 屬于晶胞。
（ 4）處于 90 度頂點的粒子，同時為 個晶胞共有，每個粒子有 屬于晶胞； 處于 60 度垂面頂點
的粒子，同時為 個晶胞共有，每個粒子有 屬于晶胞；處于 120 度垂面頂點的粒子，同時為 個
晶胞共有，每個粒子有 屬于晶胞。
4 、例舉
三、分類
晶體根據組成粒子和粒子之間的作用分為分子晶體、原子晶體、金屬晶體和離子晶體四種類型。
3-2 、分子晶體和原子晶體
一、分子晶體
1、定義——只含分子的晶體。
2、組成粒子—— 。
3、存在作用——組成粒子間的作用為 （），多原子分子內部原子間的作用為 。
* 分子晶體中 定含有分子間作用力， 定含有共價鍵。
* 分子間作用力 于化學鍵。
4、物理性質
（ 1）熔沸點與硬度——融化和變形只需要克服 ，所以熔沸點 、硬度 ，部分分子晶體
還可以升華。 熔融一定破壞分子間的 和可能存在的 鍵，絕不會破壞分子內部的 。
同為分子晶體的不同物質，一般來說尤其對于結構組成相似的分子，相對分子質量越大，熔沸點
越 ；相對分子質量相差不大的分子，極性越大熔沸點越 ；含氫鍵的熔沸點會特殊的 些。
例如：
（ 2）溶解性——遵循同性互溶原理（或說相似相溶原理） ：即極性分子易溶于 性溶劑（多為 ），
如鹵化氫（ HX）、低級醇和低級羧酸易溶于極性溶劑水；非極性分子易溶于非極性（有機）溶劑，如硫、
磷和鹵素單質（ X2）不易溶于極性溶劑水而易溶于非極性溶劑 CS2、苯等。同含氫鍵的溶解性會更 ，
如乙醇、氨氣與水。
5、類別范疇
（ 1）除 C、 Si 、B 外的非金屬單質，如鹵素、氧氣和臭氧、硫（ S8）、白磷（ P4）、足球烯（ C60）、稀有氣體等。
（ 2）除銨鹽、 SiO2、 SiC、Si3N4、BN等外的非金屬互化物，包括非金屬氫化物和氧化物，如氨（ NH3）、
冰（ H2O）、干冰（ CO2）、三氧化硫（ SO3）等。
（ 3）所有的酸分子（純酸而非溶液） 。
（ 4）大多有機物。
（ 5）除汞外常溫下為液態和氣態的物質。
（ 6）能升華的物質。如干冰、碘、等。
6、結構例析
如果分子間作用力只有范德華力，其分子占晶胞六面體的 個頂角和 個面心，若以一個分子為中
心，其周圍通常有 個緊鄰分子，這一特征稱為 分子密堆積 ，如 O2、 C60、 CO2、 I2 等。
（ 1）干冰
固態的 ， 色透明晶體，外形像冰，分子間作用力只有 ，熔點較 ，常壓能
升華，常作制冷劑或人工降雨。
二氧化碳分子占據立方體晶胞的 個面心和 個頂角，與每個二氧化碳分子距離最近且相等的二
氧化碳分子有 個，若正方體棱長為 a，則這兩個相鄰的 CO2的距離為 。
（ 2）冰
固態的 ， 色透明晶體，水分子間作用力除 外，還有 ，氫鍵雖遠小于共
價鍵，但明顯大于范德華力，所以冰的硬度較 ，熔點相對較 。
每個水分子與周圍距離最近且相等的水分子有 個，這幾個水分子形成一個 的空間構
型，晶體中水分子與氫鍵的個數之比為 。這一排列使冰中水分子的空間利用率不高，留有相當大
的空隙，所以冰的密度 于液體水（ 4C 的水密度最大，通常認為是 1）。
3）天然氣水合物——可燃冰·海底儲存的潛在能源，甲烷分子處于水分子形成籠子里，形式多樣。
二、原子晶體
1、定義——相鄰 間以 鍵結合而成空間網狀的晶體。整塊晶體是一個三維的共價鍵網狀結構的
“大分子”，又稱共價晶體。
2、組成粒子—— 。
3、存在作用—— 。
4、物理性質
（ 1）熔沸點與硬度—— 熔點、 硬度，是原子晶體的特征。具體綜合考慮構型和鍵能。
同為原子晶體的物質，空間構型相似時，共價鍵鍵長越短，鍵能就越 ，熔沸點就越 。
（ 2）溶解性—— 溶于極性溶劑， 溶于非極性（有機）溶劑。
5、類別范疇
1） Si 、B、 Ge和 C（金剛石）等非金屬單質。
2） SiO2、 SiC 、 Si3N4、BN等。
6、結構例析
（ 1）金剛石
色晶體，天然硬度最 ， 于導電和導熱， 溶于水和有機溶解。能燃燒生成 。
屬于 晶體，這種晶體的特點是 ；金剛石中與某個 C 原子緊鄰即
距離最近且相等 C 原子有 （ 雜化），它們形成 原子的 構型，鍵角 ；由共價
鍵構成最小環上有個 C 原子（平均每個最小環上有 1/2 個碳原子和 1 個碳碳單鍵），晶體中 C 原子個數
與 C-C 鍵數之比為 。
金剛石晶胞可以看為 8 個小立方體形成的大立方體， 碳原子占大立方體的 個頂角、 個面心（或
說占大立方體的 個一個中心、 個棱心）以及其中間隔的 個小立方體的中心（或說碳原子占每
個小立方體間隔的 個頂角和中心） ，平均每個晶胞含有 個碳原子。
晶體硅（單晶硅） 、碳化硅（金剛砂）結構和性質均與之相似。
（ 2） 二氧化硅
色晶體，硬度 、熔點 ， 于導電和導熱， 溶于水和有機溶劑。只與 酸和強堿
反應。用于制造水泥、玻璃、人造寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維等。
相當于在晶體硅的每個硅硅鍵之間個插入了一個氧原子，每個 Si 與 個 O原子形成 個共價鍵，
這幾個氧原子形成的空間構型為 ，每個 O與 個 Si 原子形成共價鍵。在二氧化硅晶體中 Si 與
O原子個數比為 ，平均每 mol SiO2 晶體中含有 Si-O 鍵最接近 ______mol 。
* 石墨 —— 色非金屬單質， 溶于水，質地軟 ，熔點 ，可做鉛筆芯和固體潤滑劑，電和熱
的 體，能做高溫下的電極。
屬于 晶體，是 狀結構：層內碳原子間以 相結合， C 原子呈 雜化，即每一
個碳原子與緊鄰的 個碳原子形成 個共價鍵（碳原子數與碳碳單鍵數之比為 ），這幾個碳
原子形成的空間構型為 ；層間存在的作用力為 。石墨中最小的碳環為 元環，每個 C 原子
被 個六邊形共用，平均每個環占有 個碳原子，即碳原子數與碳環數之比為 。
3-3 、金屬晶體
一、金屬鍵
、定義——
、特征——描述金屬鍵最簡單的理論是“電子氣理論”
、強弱—— F=K·Q1Q2/r2
金屬晶體導電性、導熱性、延展性等共性以及熔沸點和硬度差異性解釋。
二、金屬晶體的原子堆積模型
1 、二維空間放置
（ 1）非密置層——縱橫成行，配位數為 ；
（ 2）密置層——成行交錯，配位數為 。
2 、三維堆積
I 、非密置層在三維空間的兩種堆積方式：
（ 1）簡單立方堆積——三維成行堆積，晶胞為 個原子形成的立方體，平均每個晶胞含有
子。配位數為 ，它們形成一個 空間構型，空間利用率太低，為 52%，只有金屬釙（
這種堆積方式。
（ 2）體心立方堆積——晶胞為 個原子形成的立方體（八頂角一中心） ，平均每個晶胞含有
子。配位數為 ，它們形成一個 空間構型，空間利用率稍高，為 68%，許多金屬如 IA
屬 Na、 K、Fe 等采取這種堆積方式。
個原
Po）采取
個原
族 金
、密置層在三維空間按體心立方堆積的兩種堆積方式
（ 3）六方最密堆積——按 ABABABAB······的方式堆積， Mg、 Zn、 Ti 等；
（ 4）面心立方堆積——按 ABCABCABC······的方式堆積， Cu、 Ag、 Au 等。
~~均為金屬晶體的最密堆積，配位數均為 ，空間利用率均為 74%。
3-4 、離子晶體
一、離子晶體
1、定義——由
和
通過
鍵結合而成的晶體。
2、構成粒子——
。
3、存在作用——構成粒子間一定存在
，構成粒子內可能存在
。
4、物理性質
（ 1）熔沸點較
，硬而脆；綜合考慮離子晶格和鍵能，融化一定破壞
鍵，不會破壞其中可能的存
在的
鍵。
F=K ·Q1Q2/r2，即空間構型相似的離子晶體， 離子電荷越
、成鍵離子半徑和越
，熔沸點越高。
（ 2）大多
溶于水，一定破壞
鍵，可能破壞可能存在的部分或全部的
鍵。
（ 3）固體
導電，液態
導電，水溶液
導電。一定為離子化合物，一定為電解質。
5、類別范疇——離子化合物
（1） IA 、IIA
族等的活潑金屬和
VIA 、VIIA
族等的活潑非金屬形成的化合物；
2）強堿和大多數鹽；
3）熔融能導電的化合物。
6、結構例析
離子晶體中的配位數
（縮寫為 . ）是指一個離子周圍最鄰近的異性離子的數目。
NaCl 和 CsCl 的陰陽離
子之比均為
1： 1，同屬 AB型離子晶體，但配位數不同。
晶體中正負離子的半徑比是決定離子晶體的重要因素，簡稱幾何因素；
正負離子的電荷比也是決定離子晶體結構的重要因素，簡稱電荷因素；
離子的純粹程度是決定離子晶體結構的又一因素，簡稱鍵性因素。
（ 1）氯化鈉
陰、陽離子的配位數為
，即每個 Na+緊鄰
個 Cl — ，這些 Cl — 構成的幾何圖形是
；每
個 Na+與
個 Na+等距離相鄰。
晶胞為八個小立方體并集形成的一個大的立方體，
若鈉離子占其
個頂
角和
個面心的話，氯離子則占其
個中心和
個棱心，分別平均每個氯化鈉晶胞含有
個 Na+
和
個 Cl — 。
若晶胞棱長為 a，則相鄰同性離子的核間距離為
，相鄰異性離子的核間距離為
。
（ 2）氯化鉀
每個 Cl — ( 或 Cs+) 周圍與之最接近且距離相等的 Cs+( 或 Cl — ) 共有 個，這幾個 Cs+( 或 Cl — ) 在空間構
成的幾何構型為 ；在每個 Cs+周圍距離相等且最近的 Cs+共有 個，這幾個 Cs+( 或 Cl — ) 在空間
構成的幾何構型為 ；氯化銫晶胞為一個體心立方體即若銫離子占其 個中心的話，氯離子則
占其 個頂角，平均一個氯化銫晶胞含有 個 Cs+和 個 Cl — 。
若晶胞棱長為 a，則相鄰同性離子的核間距離為 ，相鄰異性離子的核間距離為 。
（ 3）氟化鈣
鈣離子的配位數為 ，形成的空間構型為 ，氟離子的配位數為 ，形成的空間構型
為 ，即鈣離子與氟離子的個數比為 ；其晶胞立方體中： 鈣離子占其 個頂角和 個
面心，氟離子占其八分小立方體的 個中心（或說正套小立方體的 個頂角）；平均一個氟化鈣晶胞
含有 個鈣離子和 個氟離子。
若晶胞棱長為 a，則鈣離子與鈣離子的最近距離為 ，氟離子與氟離子的最近距離為 ，鈣離子
與氟離子的最近距離為 。
二、晶格能
1、定義—— 態離子形成 摩爾離子晶體所 的能量。
2、意義—— 是最能反映離子晶體穩定性的數據。
晶體類型列表分析
晶體類型
原子晶體
離子晶體
金屬晶體
分子晶體
1、定義
2、構成粒子
3、
粒子間
存在作用 粒子內
4、融化或變形時
所破壞的作用
5、熔沸點
6、硬度
7、溶解性
水
有機溶劑
8、溶于水時
所克服的作用
9、
導電性
固態
液態
水液
10、導熱性
10、范疇例舉
物質熔沸點高低的比較
1）一般說來，原子晶體 > 離子晶體 > 金屬晶體 > 分子晶體
2）如果同為原子晶體——比較共價鍵強弱：
共價鍵成鍵原子半徑之和越小，鍵長越 ，鍵能越 ，熔沸點就越 。
共用電子對越 ，電子云重疊越多· ··
（ 3）如果同為離子晶體——比較離子鍵強弱：
離子電荷數越 、成鍵離子核間距離即陰陽離子半徑之和越 ，熔沸點就越
。
（ 4）如果同為金屬晶體——比較金屬鍵強弱：
金屬陽離子電荷數越 、離子半徑越 ，熔沸點就越 。
（ 5）如果同為分子晶體——比較分子間作用力大?。?/p>
① 組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越 ，分子間力就越 ，熔沸點越 ；
② 式量相近時，分子極性越 ，熔沸點越 ；
③ 分子中存在氫鍵的比不存在氫鍵的熔沸點 ( )
（ 6）相同條件下的物質——固體 > 液體 > 氣體
鞏固思考：
1、氮化硅 C3N4 晶體很可能具有比金剛石更大的硬度，原子間均以單鍵結合，是一種新型耐高溫耐磨材料，
在工業上有廣泛用途， ，下列關于 C3N4晶體的說法正確的是 ( )
A. 是分子晶體 B. 粒子間通過離子鍵結合 C. 該晶體易溶解于水
D. 每個 C原子與 4 個 N 原子連接，每個 N 原子與 3 個 C 原子連接
2、下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是
A . SO 2 和 SiO 2 B . CO 2 和 H2 O C . NaCl 和 HCl
D . CCl
(
)
4 和
KCl
3、關于晶體的下列說法正確的是 ( )
A. 在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子 B. 在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子
C. 原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高 D. 分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低
4、下列各物質中，按熔點由高到低的順序排列的是（ ）
A． H2O> H2Te > H 2Se > H 2S B ． KCl>NaCl>LiCl>HCl
C． Rb＞ K＞ Na＞ Li D ．石墨＞金剛石＞ SiO2＞鈉
