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(共27张PPT)
晶体结构与性质
[讨论1] 物质聚集状态
【思考】气态、液态物质是否一定由分子构成？物质除了常见的三态外，有无其他聚集状态？
1.等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上呈电中性的气态物质；具有良好的导电性和流动性
2.离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质；（低温熔融盐）
日光灯和霓虹灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里，都能找到等离子体
等离子体可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等等
3.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有流动性、黏度、形变性等，又具有导热性、光学性质等，表现出晶体的各向异性。
阅读看书笔记，了解特性用途
[讨论2] 晶体特性与测定
【思考】晶体与非晶体在微观结构、物理性质有何区别？如何鉴别？
固体分类 晶体 非晶体
结构特征 结构粒子_周期性有序_排列 结构粒子_无序_排列
性质特征 自范性 _有_（能自发呈现多面体外形） _无_
熔点 _固定_ 不固定
异同表现 各向异性_ 各向同性
区别方法 间接方法 看是否有固定的熔点
科学方法 对固体进行X射线衍射实验
大本P188-189
实例 金刚石、雪花、水晶、I2、胆矾、Cu晶体等 玻璃、炭黑、松香、
石蜡、沥青、橡胶等
【回归教材】为何天然水晶球内部的水晶能呈现出规则多面体外形，而外层的玛瑙却没有？（两者主要成份均为SiO2）
【小结】晶体自范性的条件之一：晶体生长的速率适当
【回顾】x射线衍射实验的用途？
看书笔记
阅读看书笔记，了解回顾三个实验操作
[讨论3] 晶体获得方法与制备
【教材溯源】明矾大晶体的制备实验--一般认为晶体从液相或气相中的生长有三个阶段：①介质达到过饱和、过冷却阶段；②成核阶段；③生长阶段。
（1）把事先配好的明矾饱和溶液倒入烧杯中，向溶液中补充适量明矾，使其成为比室温高10-15℃的饱和溶液。待其自然冷却到比室温略高3-5 ℃时，把小晶体悬挂在玻璃杯中央，注意不要使晶核接触杯壁。用硬纸片盖好烧杯，静置过夜。
（2）每天把已形成的小晶体轻轻取出，重复第1项操作，直到晶体长到一定大小。
（3）将所得明矾晶体放进铬钾矾的饱和溶液中，使铬钾矾晶体（紫色）［KCr(SO4)2·12H2O］在明矾晶体表面上生长，长到一定厚度后，再将所得晶体放到明矾饱和溶液中去，使铬钾矾晶体表面再覆盖一层明矾晶体。
看书笔记P8D14
[讨论4] 晶体结构特性及相关计算
【晶胞】都是平行六面体，具有平移性；在晶体中无隙并置。
【学案】例1，例2，例3
[讨论4] 晶体结构特性及相关计算
晶体结构着重考查微粒配位数、微粒分数坐标的判断、晶体化学式、晶体密度、微粒距离、微粒空间占有率的计算等。
(1)配位数：在晶体中某质点周围与该质点相距最近的质点数；
用于描述晶体中微粒排列紧密程度，一般配位数越大，微粒排列越紧密，晶体越稳定。
面心立方最密堆积
配位数为12
Cu晶胞
干冰晶胞
面心立方密堆积
配位数为12
冰
配位数为4
配位数为6
NaCl晶胞
【小结】1、离子键、金属键、范德华力无饱和性，配位数与微粒大小有关；但氢键有方向性与饱和性，如冰中水分子的配位数为4。
2、共价晶体中共价键具有饱和性，与中心原子形成共价键的原子数就是其配位数；
3、离子晶体、共价晶体中，微粒配位数最简比即为化学式。
Si原子配位数为4，O原子配位数为2
SiO2晶胞
【注意】离子晶体配位数是指一个离子周围最近的异电性离子数目。
(2)原子分数坐标:以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置。以坐标轴所在晶胞棱长为1个单位，所得坐标轴上的截距即为分数坐标。
原点
(3)晶胞中微粒个数及化学式求算
(4)晶体密度\微粒间距\空间利用率计算：
均摊法计算晶胞所含微粒数N
结合M、NA计算晶胞质量m
利用参数计算晶胞体积V
}
晶体密度
ρg/cm3
计算晶胞体积注意：
1、棱长单位换算1nm=10-7cm、1pm=10-10cm；
2、棱间夹角是否为900
学案补充练习1.3
学案常见晶体
学案补充练习4.5
学案补充练习2.6
[讨论5] 晶体结构与性质
【思考】
(1)金刚石和干冰分别属于什么晶体？在干冰晶体中，每个CO2分子等距紧邻的CO2分子有多少个？
(2)粒子之间以共价键结合而成的是哪些晶体？冰晶体中水分子之间以何种作用力结合？
(3)冰、金刚石、CaCl2晶胞、干冰四种晶体的熔点由高到低的顺序是什么？
(4)MgO晶体属于离子晶体，是否所有离子晶体熔点都较高？
(5)金属Cu具有良好的延展性、导电性与导热性的原因？合金为何一般硬度大于成份金属？
存在离子液体(低温熔融盐)如C2H5NH3NO3熔点为12℃，大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子如四氯铝酸根（AlCl4-）、六氟磷酸根（PF6-）、四氟硼 酸根（BF4-）等，常见的阳离子如季铵离子（R4N+，即NH4+的H被烃基R取代）、带烃基 侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。
当受外力作用时，金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，故金属有良好的延展性。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使金属的延展性甚至硬度发生改变。
【练习1】根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 ℃),判断下列说法错误的是(　 　)
A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B.SiCl4晶体是分子晶体
C.AlCl3晶体是离子晶体 D.晶体硼是共价晶体
【思考】四类经典晶体的粒子构成、粒子间作用力类型、物理性质特点有何差异？如何比较晶体熔沸点高低？有何规律？
C
晶体 NaCl MgO SiCl4 AlCl3 晶体硼
熔点℃ 801 2852 -70 180 2500
两者均为分子晶体，后者能形成分子间氢键，分子间作用力增大，熔点更高
【练习2】邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酰亚胺都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是_______。
【练习3】（1）GaN、GaP、GaAs熔融状态均不导电，据此判断它们是
(填共价或离子)化合物。其晶体结构与金刚石相似，分析GaN、GaP、GaAs熔点依次降低的原因 。
共价
三者均为共价晶体，随着N、P、As原子半径增大，共价键键长增大，键能减弱
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2
熔点/℃ 1570 2800 23.8 75.5
【练习4】试解释表中氧化物之间熔点差异的原因__________。
Li2O、MgO均为离子晶体，Mg2+所带电荷大于Li+，MgO中离子键强于Li2O，故MgO熔点更高；而P4O6、SO2均为分子晶体，相对分子质量前者大于后者，分子间范德华力前者大于后者，故熔点前者高
【练习5】(1)Ti的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_________________________________________________________。
(2)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素，它们的二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为_____________________。
(3)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题
①Sn为第ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温
常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为_______________，其固体的晶体类型为________________。
②NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为________________。
NiO＞CoO＞FeO
正四面体形
分子晶体
NH3>AsH3>PH3
TiF4属于离子晶体，熔点高；其余三种卤化物属于分子晶体，随着相对分子质量增大，分子间范德华力增大，熔点升高
不同类型晶体熔沸点规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体；
【思维建模】比较或解释物理性质的思维模型
确定晶体类型
微粒间作用力
分析影响作用力因素
共价键
离子键
金属键
范德华力
氢键
半径、键长、键能
半径及所带电荷
相对分子质量、分子极性等
有无；多少；强弱；分子间或分子内
半径及价层电子数
除常见的金刚石、SiO2外，还有：
（1）某些单质， 如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）等；（2）某些非金属化合物，如碳化硅（SiC，俗称金刚砂）、Si3N4等。近年来以Si3N4为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制作LED发光材料
【共价晶体】
【几种特殊晶体】
元素电负性差值越大，离子键百分数越高
Na2O、MgO离子晶体→Al2O3、SiO2共价晶体→P2O5、SO3、Cl2O7分子晶体随着共价键百分数不断增大，共价键不再贯穿整个晶体，而转变为分子。
1、过渡晶体
2、混合晶体
3、纳米晶体
纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，通常纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于200nm(或者250nm）时，其熔点会发生变化。主要原因是晶体的表面积增大。
1、配位键与配合物的形成条件
a.中心原子或离子能提供空轨道；如Al3＋、B及过渡金属原子或离子；
b.配体可以提供孤电子对的分子或离子如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等，如X-、OH-、C2O42-、CN-、SCN-等，一般为周期表右上角ⅣA-ⅦA的电负性较大元素原子；
[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Na[Al(OH)4]、NaAlF6、K3[Fe(CN)6]等
c.价键理论：配体上的孤电子对，进入中心原子或离子的杂化轨道形成配位键；--（多数中心原子空轨道s、p、d经杂化）
指出K3[Fe(CN)6]的内界、外界、中心原子（离子）、配位数、配位原子、配体
[讨论6] 配合物与超分子
【教材溯源】配合物的制备实验
【实验3-3】向CuSO4溶液加入过量浓氨水，溶液中产生深蓝色[Cu(NH3)4]2+，继续加入95%乙醇，则析出[Cu(NH3)4]SO4 H2O晶体。
(1)CuSO4溶液显蓝色是由于Cu2+与H2O结合形成[Cu(H2O)4]2+，成键过程中提供空轨道的是 。
(2)[Cu(NH3)4]2+其实为[Cu(NH3)4(H2O)2]2+的简略写法。该配离子的空间结构为狭长八面体(如图所示)。
下列关于a、b两种配体的说法不正确的是____(填数字)。
①中心原子的杂化方式相同
②价层电子对互斥模型结构相同
③分子的热稳定性a弱于b
④配体结合中心离子的能力a强于b
(3)[Cu(NH3)4]SO4 H2O中存在的作用力有 (填字母)。
a.离子键 b.配位键 c.非极性键 d.极性键 e.金属键 f.氢键
③④
Cu2+
a b d f
【练习1】用相同浓度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液进行实验，下列说法不正确的是（ ）
A．相同浓度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液中，Fe3+的浓度不同
B．Fe3+提供空轨道，CN-提供孤电子对，两者以配位键结合成[Fe(CN)6]3-
C．溶液2不显红色，说明Fe3+与CN-的结合力强于与SCN-的结合力
D．由对比实验可知，用KCN溶液检验FeCl3溶液中的Fe3+比用KSCN溶液更好
Fe3+ +nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n (n=1～6)
D
总反应AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
(1)溶解度的改变：一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，
易溶解，如Cu(OH)2→[Cu(NH3)4]2+、AgCl→[Ag(NH3)2]＋。　
(2)颜色的改变：当一些简单离子形成配合物时颜色会发生改变，如Fe(SCN)3的形成。利用此性质可检验某些离子的存在。
(3)稳定性改变：形成配合物后，物质的稳定性增强。
【配合物的形成对性质的影响】
【提示】在化学实验中，常用生成蓝色沉淀的反应来检验Fe2+: K3[Fe(CN)6] + FeSO4 + H2O == K2SO4+ KFe[Fe(CN) ]·H O↓
【思考】工业盐酸（俗称粗盐酸）呈亮黄色，已证明是配合物[FeCl4]-的颜色。请用实验定性证明该配合物只有在高浓度Cl-的条件下才是稳定的。
（1）滴加AgNO3溶液法；（2）铁盐滴加浓盐酸法；（3）滴加水稀释法
【思考1】该叶绿素配合物中的配位原子是？中心离子的配位数？配体数？
【注意】有时配位体数并不一定等于配位数！
螯合物（环状配合物）
【练习2】含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_________mol，该螯合物中N的杂化方式有__________种。
【练习3】第四周期过渡元素R，其价电子层各能级处于半充满状态。R某种配合物分子式为RCl3 6H2O，其中R的配位数为6，已知0.01molRCl3 6H2O在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，得到沉淀质量为2.87g。则该配合物的化学式 。
[Cr(H2O)5Cl]Cl2 H2O
【练习4】许多过渡金属离子能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是 （ ）
A．对[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2进行加热时，配体H2O比NH3更容易失去
B．[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Co2+提供接受孤电子对的空轨道，配体是NH3分子和Cl原子
C．K4[Fe(CN)6]、Fe(CO)5、[Ag(NH3)2]OH、Cu2(OH)2SO4、KAl(SO4)2·12H2O都是配合物
D． 可简写为[Cu(en)2]2+，由结构式可知Cu2+配位数为4
AD
2、超分子
【定义】两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体；超分子定义中的分子是广义的，也包括离子
超分子的特性
①分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及分子与金属离子形成的弱配位键等。
②分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
【超分子实例】
（1）杯酚分离C60
利用范德华力及空腔大小
（2）冠醚识别碱金属阳离子
18-冠-6
直径合适的空腔冠醚与金属阳离子通过配位键及相结合形成超分子
（3）DNA双螺旋结构
DNA碱基配对是通过氢键识别结合
（4）表面活性剂
细胞和细胞器的双分子膜
【总结】超分子特性—分子识别与自组装
【练习5】(1)1987年诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作。钾离子可以嵌入冠醚(如18-冠-6)的空穴中形成超分子，如图所示。
KCl与18-冠-6形成的化合物晶体类型为___________，其熔点比氯化钾_______，理由是 。
(2)研究发现，反应
，在加入18-冠-6以后，相同时间内的产率从24%提高到95%，而18-冠-6没有参与反应过程，18-冠-6的作用是___________。
KCl与冠醚形成的化合物中阳离子半径更大，熔点更低
离子晶体
低
冠醚与氟化钾形成超分子，易溶于氯苯甲烷，使参与反应的有效c(F-)提高

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