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第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
一、 晶体的基本类型与性质
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属离子与自由电子
粒子间作用力 离子键，部分离子内有共价键、氢健 共价键 分子间是范德华力，部分存在氢键；分子内是共价键 金属键
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
物
理
性
质 导
电
性 晶体 不导电 不导电 不导电 导电
熔融 导电 不导电 不导电 导电
水溶液 导电 不溶于水 看是否有离子生成 不溶于水，能与水反应的能导电
熔点 较高 很高 很低 变化无规律
硬度 较大 大 小 变化无规律
溶解性 易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂 不溶于一般
溶剂 极性分子易溶于极性溶剂 难溶(钠等与水
反应)
延展性 差 差 差 良好
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
熔化时键
的变化 断开离子键，共价键不一定断裂 破坏共价键 不破坏化学键，破坏分子间作用力 金属键减弱
物质种类 大多数盐、强碱、活泼金属氧化物 某些非金属单质、化合物，如金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅 所有非金属氢化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物 金属单质、合金
典型实例 NaCl、NaOH
Na2O、CaCO3 金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅 干冰、白磷、冰、硫黄 Na、Mg、Al、
Fe、Cu、Zn
二、 典型晶体模型
晶体 晶体结构 晶体详解
共价
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6个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
SiO2
晶体 晶体结构 晶体详解
分子
晶体 干冰 ①8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分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个
晶体 晶体结构 晶体详解
NaCl型 ①每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)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6个
②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
晶体 晶体结构 晶体详解
混合型
晶体 石墨 ①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力
②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2
③每层中存在σ键和π键
④石墨的碳碳键的键长比金刚石的C—C的键长短，熔点比金刚石的高
⑤硬度不大、有滑腻感、能导电
三、 配合物和超分子
物质的聚集状态
1.物质三态间的相互转化
晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
固体 自范性 微观结构
晶体 有(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 无(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序
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。
3.晶体的特性
(1)自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
(3)较固定的熔点。
晶体呈现自范性需满足一定条件，条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固速率过快常得到肉眼看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。
(3)测定示例——乙酸晶体结构的测定流程
乙酸晶体的X射线衍射实验 乙酸晶胞中含4个乙酸分子 测定晶胞中各原子的位置(即原子坐标) 计算原子间的距离 判断出哪些原子间存在化学键 确定键长和键角 得出分子的空间结构。
晶体与非晶体的区别
固体 晶　体 非 晶 体
外观 具有规则的几何外形 不具有规则的几何外形
微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序
自范性 有 无
各向异性 有 无
熔点 较固定 不固定
本质区别 微观粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列
鉴别 最科学的方法是进行X射线衍射实验
区分
方法 测熔点 晶体有较固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
可靠方法 对固体进行X射线衍射实验
关于晶体和非晶体的本质区别的理解
关于晶体和非晶体的本质区别的理解，应该从微观结构入手，即内部粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列。
下列说法正确的是(　　)
A.晶体的熔点一定比非晶体高
B.晶体有自范性但排列无序
C.固体SiO2一定是晶体
D.非晶体无自范性而且排列相对无序
D
晶体有较固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，A错误；晶体有自范性，且其结构排列有序，非晶体无自范性，且其结构排列相对无序，B错误、D正确；SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，即SiO2也有非晶体，C错误。
有规则几何外形的固体不一定是晶体。由于晶体内部质点排列的高度有序性，使得晶体在强度、导热性、光学性质等物理性质上常常表现出各向异性。
(2)六方晶胞中不同位置的粒子数的计算
2.计算晶胞棱长
晶胞模型 晶胞棱长(a)与粒子半径(r)的关系
a＝2r
a＝2r
(2024·安徽适应性测试节选)一种基于ZnO的锌基催化剂，可高效催化丙烷转化为丙烯。立方ZnO的晶胞如图，晶胞参数为a pm，O2－与Zn2＋间的最小距离为　　　　pm，晶体密度为　　　　g·cm－3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。

晶体密度的常用单位为g·cm－3，根据晶胞参数计算密度时，注意将其单位换算为cm。常用的换算方法为1 nm＝10－7 cm，1 pm＝10－10 cm；具体计算关系如下：

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