晶体结构总结

发布 2021-05-29 17:37:28 阅读 5210

1.几种晶体的结构、性质比较。

2.几种典型的晶体结构:

(1)nacl晶体(如图1):每个na+周围有6个cl-,每个cl-周围有6个na+,离子个数比为1:1。

(2)cscl晶体(如图2):每个cl-周围有8个cs+,每个cs+周围有8个cl-;距离cs+最近的且距离相等的cs+有6个,距离每个cl-最近的且距离相等的cl-也有6个,cs+和cl-的离子个数比为1:1。

(3)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。

(4)石墨(如图):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,每个正六边形平均拥有两个碳原子。片层间存在范德华力,是混合型晶体。熔点比金刚石高。

(5)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。

(6)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si-si键中间。(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)

紫水晶大水晶二氧化晶体模型。

3.离子晶体化学式的确定。

确定离子晶体的化学式实际上是确定晶体中粒子个数比。其方法如下:

(1)处于顶点的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有1/8属于该晶胞。

(2)处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有,每个粒子有1/4属于该晶胞。

(3)处于面心上的粒子,同时为2个晶胞共有,每个粒子有1/2属于该晶胞。

(4)处于晶胞体心的粒子,则完全属于该晶胞。

4.根据物质的物理性质判断晶体的类型。

(1)在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(hg除外),如h2o、h2等。对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。

(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如:nacl熔融后电离出na+和cl-,能自由移动,所以能导电。

(3)有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。

(4)易升华的物质大多为分子晶体。

分子间作用力和氢键。

1.分子间作用力。

分子间作用力又叫范德华力,是分子与分子之间微弱的相互作用,它不属于化学键范畴。分子间作用力广泛存在于分子与分子之间,由于相互作用很弱,因此只有分子与分子充分接近时,分子间才有作用力。

2.氢键。氢键是在分子间形成的,该分子中必须含有氢原子,且另一种原子吸引电子的能力很强(具体有f、o、n三种元素),只有这样才能形成氢键。常见的能形成氢键的分子主要有hf、h2o、nh3等。

氢键的实质也是静电作用,氢键的强度比分子间作用力稍强,但比化学键弱的多,它仍不属于化学键范畴。

氢键对物质熔、沸点的影响结果是使物质的熔点和沸点均升高。例如h2o和h2s的组成与结构相似,相对分子质量h2s>h2o,若仅以分子间作用力论,h2s的熔、沸点应大于h2o,可实际上h2o在常温状态下是液态,而h2s在通常状态下是气态,说明h2o的熔、沸点比h2s高,原因就是h2o分子中存在h…o键。

四、物质的熔沸点比较及规律。

(1)不同类型的晶体,一般来讲,熔沸点按原子晶体》离子晶体》分子晶体。

(2)由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小的,键长越短,键能越大,晶体的熔、沸点越高。如熔点:金刚石》石英》碳化硅》晶体硅。

(3)离子晶体比较离子键的强弱。一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的熔沸点就越高,如熔点:mgo>mgcl2>nacl>cscl。

(4)分子晶体:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高;如cl2

n2。[例题分析]

例(1)中学教材上图示了nacl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体。nio(氧化镍)晶体的结构与nacl相同,ni2+与最邻近o2-的核间距离为a×10-8cm,计算nio晶体的密度(已知nio的摩尔质量为74.7g·mol-1)。

(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。例如在某种nio晶体中就存在如图7所示的缺陷:一个ni2+空缺,另有两个ni2+被两个ni3+所取代。

其结果晶体仍呈电中性,但化合物中ni和o的比值却发生了变化。某氧化镍品组成为ni0.97o,试计算该晶体中ni3+与ni2+的离子数之比。

[分析与解答](1)根据nacl晶体结构,隔离出一个小立体(如图8),小立方体的每个顶点离子为8个小立方本共用,因此小立方体含o2-:4× =含ni2+:4× =即每个小立方体含有个(ni2+-o2-)离子对。

则若含有1mol nio,需2na个小立方体,所以密度r=

(2) 设1mol ni0.97o中含ni3+ xmol,ni2+ (0.97-x)mol

根据晶体呈电中性3x mol +2(0.97-x)mol=2×1mol

解之x=0.06,ni2+为(0.97-x)mol=0.91mol

离子数之比ni3+:ni2+=0.06:0.91=6:91

另解:也可由题设的演变过程,用数学方法处理。设1mol晶体中存在xmol缺陷,同时有2xmol ni3+,取代了2x mol ni2+,所以ni3+的个数2x与ni2+的个数(1-x-2x)之和为0.

97,即:2x+(1-x-2x)=0.97,x=0.

03。∴ni3+:ni2+个数比=2x:(1-3x)=2×0.03:(1-3×0.03)=6:91。

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