第七章 固体结构与性质
第七章固体结构与性质
一、教学目的及要求
二、重点难点（略）
三、教学时间和地点：
四、教学内容
§7.1晶体与非晶体
7.1.1 晶体的特征
●有一定的几何外形
●有固定的熔点：即晶体在熔化时温度保持不变，直至全部熔化后，温度才
开始上升。如：冰的熔点0℃。
非晶体无固定的熔点在加热时，由开始软化到完全熔化，
整个过程中温度不断的变化。如：松香50~70℃软
化,70℃以上全部熔化。
●各向异性：晶体的某些性质，如光学性质、力学性质、导热、导电性、机
械强度、溶解性等在不同方向不同。如：云母可按纹理面方
向裂成薄片。
非晶体各向同性，晶体和非晶体在性质上的差异是两者内部结构不同而造成的，晶体内部的微粒的排布是有序的，在不同方向按确定的规律重复性地排列，造成晶体的各向异性。非晶体内部微粒的排列是无序的、不规律的。
7.1.2 晶体的内部结构
●晶格点阵：晶格点阵——沿一定方向按某种规律把结点联接起来的几何图
形。晶格点阵可描述晶体内部的结构
●晶胞：晶胞——晶格中，能表现其结构一切特征的最小部分。
●晶格：按晶格结点在空间的位置分布,晶格有各种形状。分为7个晶系14
种晶格类型。
7.1.3 单晶体和多晶体
●单晶体：由一个晶核各向均匀生长而成,晶体内部的粒子基本上保持其特
有的排列规律。如单晶冰糖、单晶硅、宝石、金刚石
●多晶体：由很多单晶微粒杂乱无规则的聚结而成的。各向异性的特征消失，
使整体一般不表现各向异性。多数金属和合金都是多晶体。
7.1.4 非晶体物质
非晶体物质——结构无序的固体物质
玻璃体为典型的非晶物质
玻璃体物质：氧化物玻璃；金属玻璃；非晶半导体；高分子化合物
在一定条件下，晶体和非晶体可以互相转换
如：在迅速冷却下，石英晶体可以转换为石英玻璃
7.1.5 液晶
液晶——有些有机物质熔化后在一定的温度范围内微粒的分布仍部分
地保持着长程有序性，因而仍部分地保持各向异性，这种介于液态和固态之间的各向异性凝聚流体即为液晶。
熔点清亮点
不能流动能流动能流动
各向异性各向异性各向同性
§7.2离子晶体及其性质
7.1.1 离子晶体的特征和性质
7.2.2 离子晶体中最简单的结构类型
AB型：NaCl型、 CsCl型、立方ZnS型
NaCl型：晶格类型:面心立方阳离子配位数：6 阴离子配位数：6 例KI、LiF、NaBr、 MgO、CaS
CsCl型：晶胞类型：简单立方阳离子配位数：8
阴离子配位数：8 例TlCl、CsBr、CsI
ZnS型：晶类型胞：面心立方阳离子配位数：4
阴离子配位数：4 例BeO、ZnSe
7-2-3 离子晶体的稳定性
离子晶体的晶格能
晶格能——标准态下，拆开1mol离子晶体
变为气态离子所需吸收的能量。
晶格能越大，离子晶体越稳定。
离子晶体的稳定性
●电荷相同，核间距越小，晶格能越大。
●离子电荷数越多，晶格能越大
●晶格能越大，熔点越高，硬度越大。
§7.3原子晶体和分子晶体
7.3.1 原子晶体
基本定义：有一类晶体物质，晶格节点上排列的是原子，原子之间通过共价键结合。凡靠共价键结合而成的晶体统称为原子晶体。
基本定义：凡靠分子间力（有时还可能有氢键）结合而成的晶体统称为分子晶体。分子晶体中晶格结点上排列的是分子（也包括像稀有
气体那样的单原子分子）。
金属晶体
7.4.1 金属晶体的内部结构
金属晶体中，晶格结点上排列的粒子就是金属原子、金属阳离子。对于金属单质而言，晶体中原子在空间的排布情况，可以近似的看成是等径圆球
的堆积。
7.4.1 金属晶体的内部结构
●金属单质晶体中，金属原子采取尽可能紧密堆积方式，所以一般金属密度较大。
●每个原子被较多的相同原子包围，一般配位数较大。
●等径圆球的三种密堆积基本构型
7.4.2 金属键
●含义：金属原子的电负性和电离能较小，价电子
容易脱离原子的束缚，在阳离子之间可以
自由运动，形成离域的自由电子气。
金属键——自由电子气把金属阳离子“胶合”成金属晶体的结合力。
●特征: 无饱和性和方向性
7.4.2 金属键
●自由电子气的存在使金属具有良好的导电性、导热性和延展性。
●但金属结构毕竟是很复杂的，致使某些金属的熔点、硬度相差很大。如：
7.4.3 金属的能带理论
应用分子轨道理论研究金属晶体中原子间的结合力，逐渐发展成金属键的能带理论。
金属晶体块的大分子概念：把一块金属看作一个大分子，用分子轨道理论来描述金属晶体内电子的运动状态。假定原子核位于金属晶体的晶格结点上，构成一个联合核势场，电子分布在分子轨道内，而价电子作为自由电子( 即离域电子 )，可在晶体内金属原子间运动，不属于任何一个原子。
能带概念：假如一块锂金属有n个原子组成，n个2s原子轨道组成n 个分子轨道，这n个分子轨道的能级非常接近，几乎形成能量连续的能带。
能带——由n条能级相同的原子轨道组成，能量几乎连续的n条分子轨道。
2s 能带——由2s 原子轨道组成的能带。
能带种类：按能带的能级和电子在能带中的分布不同，能带有多种：满带，导带和禁带。
满带：充满电子的低能量能带；如Li 1s22s1 1s分子轨道能带导带：未充满电子的能带如Li 1s22s1 2s分子轨道能带
有空的分子轨道存在，在这种能带的电子，只要吸收微小的能量，就能跃迁到带内能量稍高的空轨道上运动，从而使金属具有导电、导热作用。
禁带：相邻的能带间的间隙，如 Li 1s22s1 1s能带和2s能带之间的间隙禁带是电子的禁区, 电子是不能在此停留的。若禁带不太宽, 电子获能量可从满带越过禁带跃迁到导带; 若禁带太宽, 跃迁难以进行。
能带的重叠：金属的紧密堆积结构使金属原子核间距一般都很小，使形成的能带之间的间隙一般也都很小，甚至会出现重叠现象。
能带理论可解释金属的某些物理性质
●导电
导体:在外电场下，导带中的电子在能带中做定向运动，形成电流而导电。
绝缘体:电子都在满带上，且禁带较宽，难以跃迁, 不能导电。
半导体: 禁带较窄, 满带中的电子易被激发,越过禁带到导带上，增加导电能力。
●金属光泽
光照时，导带中的电子可吸收光能跃迁到能量较高的能带上，当电子返回时把吸收的能量又发射出来，使金属具有金属光泽。
●导热性：
局部加热时，电子运动和核的振动，可进行传热，使金属具有导热性。
●延展性：
受力作用时，原子在导带中自由电子的润滑下，可以相互滑动，而能带并不被破坏。
§7.5混合型晶体和晶体缺陷
7.5.1 混合型晶体
石墨晶体内既有共价键，又有类似于金属键那样的非定域键和分子间力在共同起作用C原子以sp2杂化, 键角为120 , 形成无数个正六边形组成的平面,平面相互平行.每个C原子剩下的一个p电子形成大π键。石墨层与层之间的结合力较弱，各层较易滑动，因而可用作铅笔芯和润滑剂。
除石墨外，滑石、云母、黑磷等也都属于层状过渡性晶体。另外，纤维状石棉属链状过渡性晶体，链中Si和O间以共价键结合，硅氧链与阳离子以离子键结合，结合力不及链内共价键强，故石棉容易被撕成纤维。
7.5.2实际晶体的缺陷及其影响
如果晶体内部每个粒子的排列完全符合其排列规律，称其为理想晶体。
但实际上是不可能形成的，形成时在内部结构上总会出现这样那样的缺陷。
结晶时，由于微晶体晶面取向不可能完全相同，使得长成的晶体外形发生不规则变化。结晶时，若某个晶面吸附了杂质，使长成的晶体外形也可发生变化。
晶体点缺陷的基本类型：
空穴缺陷、置换缺陷、间充缺陷
●空穴缺陷：晶体内某些晶格结点位置上缺
少粒子，出现空穴。
●置换缺陷：晶格结点上的某些粒子被少量的别的离子取代。
●间充缺陷：组成晶体粒子的堆积空隙处，被外来粒子所填充。
晶体中的缺陷对晶体的物理性质、化学性质产生一定的影响
如纯铁中加入少量C或某些金属，可制得各种性能的优质合金钢。
纯锗中加入微量Ga或As，可强化其半导体性能。
7.5.3 实际晶体的键型变异
实际晶体中, 各结点粒子间的结合力, 只有少数属于纯粹离子键、共价键、金属键或分子间力。多数晶体属于混合键型或过渡键型。
实际晶体中，不仅存在着离子键与共价键之间的过渡键型，而且存在着各种结合力之间的过渡键型，有的甚至很难确定究竟形成什么键，这说明了物质结构的复杂性。
课本210页图7.15为按周期规律排列的若干化合物的键型示意图，图中除了三个顶点上所标明的化合物的键型分别属于离子键、金属键及共价键外，其余化合物的键型实际上均属于过渡键型。键型过渡现象又称键型变异
§7.6离子极化对物质性质影响
有些物质，离子电荷相同，离子半径极为相近，性质上差别却很大。如
说明影响离子晶体的性质除了离子电荷、离子半径外，还有离子的电子构型。
7.6.1 离子的电子构型
26-8
7-6-2 离子极化概念
离子极化对于孤立的简单离子来说，离子电荷分布基本上是球形对称的，离子本身的正、负电荷中心重合, 不存在偶极。电场中，离子的原子核和电子受电场的作用，离子会发生变形, 产生诱导偶极，这种过程称为离子极化。
离子极化：离子晶体中,都是带电的粒子,本身就会在其周围产生电场,而使周围邻近的离子极化,所以离子极化现象普遍存在于离子晶体中。离子晶体中的离子极化是相互极化，即阳离子的电场使阴离子极化，同时阴离子的电场也使阳离子极化。离子极化的强度取决于：离子的极化力、离子的变形性。
离子极化力：
●离子的极化力是离子本身的电场使周围邻近离子极化变形能力。
●离子的电荷越多，半径越小，产生的电场越强，极化力越强。
●离子电荷相同，半径相近时，离子的电子构型对极化力的影响：
●离子极化率——离子在单位电场中被极化所产生的诱导偶极矩
变形性体积大的阴离子半径小、多电荷
18、18+2构型 > 稀有气体构型
电荷少的阳离子阳离子
●离子极化规律
一般来说，阳离子由于带正电荷，外电子层电子少，所以极化力较强，变形性不大。阴离子半径一般较大，外电子层电子多，所以容易变形，极化力较弱。因此，当阳阴离子相互作用时，多数的情况下，仅考虑阳离子对阴离子的极化作用。
一般规律:
A.阴离子半径相同时, 阳离子电荷越多, 阴离子越容易被极化, 产生的诱导偶极越大
B.阳离子电荷相同时,阳离子半径越大,阴离子被极化的程度越小,产生的诱导偶极越小。
C.阳离子电荷相同,半径大小相近时, 阴离子越大, 越容易被极化, 产生的诱导偶极越大。
离子的附加极化作用阳离子产生的诱导偶极加强了对阴离子的极化作用，使阴离子的诱导偶极增大，这种效应叫做附加极化作用。阴离子被极化产生的诱导偶极使阳离子变形，产生诱导偶极阳离子的诱导偶极加强对阴离子的极化作用，使阴离子的诱导偶极增大。
7.6.3 离子极化对物质结构和性质的影响
离子极化对键型的影响
极化力强、变形性大的阳离子变形性大的阴离子相互接触时阳、阴离子相互极化作用显著，致使阳、阴离子外层轨道发生重叠，使离子键过渡到共价键。Ag+为18电子构型，极化力强、变形性大。
X半径增大，变形性增大与Ag+相互极化作用增强，键的极性减弱。离子极化对晶体构型的影响
A.晶体中的离子在其平衡位置附近不断振动。
B.当离子偏向异电荷离子时，产生诱导偶极,若阳离子极化力不强、阴离子变形性不大时, 在热运动作用下，又返回原位置。
C.若阳离子极化力强、阴离子变形性大时,诱导偶极产生的附加引力,
离子极化对物质性质的影响
课后习题1、2、3、4、7、10、11
选修3《物质结构与性质》教学细目表(第一章)
目标检测： 1.1.1.(1)下列说法错误的是() A．氢是宇宙中最丰富的元素 B．宇宙大爆炸产生了氢、氦、锂元素 C．思辨性推测就是科学假设 D．宇宙大爆炸过程中氢、氦等原子核熔合反应不属于化学变化 [答案] C [功能] 考查陈述性知识，检测识记能力。 1.1. 2.(1)道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中，包含有下述三个论点：①原子是不能再分 的粒子②同种元素的原子的各种性质和质量都相同③原子是微小的实心球体。从现代的观点 看，你认为三个论点中，不确切的是() A．③B．①③C．②③D．①②③ [答案] D [功能] 考查陈述性知识，检测识记能力。 1.1. 2.(2)原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描述。一种原子结构模型代表了人类对 原子结构认识的一个阶段。描述电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动的原子模型 是（） A．玻尔原子模型B．电子云模型C．汤姆生原子模型D．卢瑟福原子模型 [答案] A [功能] 考查陈述性知识，检测识记能力。 1.1.3.(1)表示一个原子在第三能层上有10个电子可以写成() A．3s10B．3d10C．3s23p63d2D．3s23p64s2 [答案] C原子的第三能层上有10个电子，则这个能层上的电子的排布式为3s23p63d2，A、B、D项错误，C项正确。 [功能] 考查程序性知识，检测书写技能。 1.1.4.(1)下列各能层不包含d能级的是() A．O能层B．P能层C．M能层D．K能层 [答案] D多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的能级，K层只有s能级，L层有s、p能 级，从M层开始出现d能级。D项符合题意。 [功能] 考查陈述性知识，检测识记能力。 1.1.4.(2)下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是() A．1s、2p、3d B．1s、2s、3s C．2s、2p、2d D．3p、3d、3f [答案] A从M层开始有d能级，即3d，不存在2d，故C项错；同理从N层开始有f能级，即 4f，故D项错；不同能层的相同类型的能级，最多容纳的电子数相同，故B项错。 [功能] 考查陈述性知识，检测识记能力。 1.1.5.(1)原子核外M能层最多可以容纳的电子数是() A．8 B．18 C．32 D．50 [答案] B 每个能层最多可容纳2n2(n为该能层序数)个电子。M层最多可以容纳的电子数为2×32 ＝18。 [功能] 考查程序性知识，检测识记能力。 1.1.5.(2)第五能层中所能容纳的最多电子数是多少？说出你推导的两种方法。 [答案] 方法一：依据每一个能层最多可容纳的电子数为2 2n＝50。 2n个，当n＝5，2 方法二：第五能层中有5个能级：5s、5p、5d、5f、5g，最多电子数分别是2、6、10、 14、18，所以所能容纳的最多电子数为：2 + 6 + 10 + 14 + 18＝50。
选修3-3第九章固体、液体的性质-固体教案
【教学目标】 1.了解固体的微观结构。会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体。 2.初步了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。 【自学评价】 1、 称为晶体； 称非晶体 2、常见的晶体有： ； 常见的非晶体有： 。 3、预习课本，完成下表 4、组成晶体的微观粒子按 在空间整齐地排列，微粒的热运动表现为 。 【经典范例】 1、下列说法中正确的是 （ ） A 、显示各向异性的物体必定是晶体 B 、不显示各向异性的物体必定是非晶体 C 、具有确定熔点的物体必定是晶体 D 、不具有确定熔点的物体必定是非晶体 2、下列说法错误的是 （ ） A 、晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质威力是规则排列的 B 、有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构 C 、凡各向同性的物质一定是非晶体 D 、晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的 3、如图所示，食盐的晶体是由钠离子和氯离子组成的。这两 种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离排列地交 错排列的。已知食盐的摩尔质量是 克/摩，食盐的密度是克/ 厘米3。阿伏伽德罗常数为×1023摩-1。在食盐晶体中两个距离 最近的钠离子中心间的距离的数值为多少？ 【思维点播】 1、如何正确理解晶体的各向异性 在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等。晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测量晶体的物理性能得到的结果不同。 例如晶体在不同
的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等。需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各种物理性能上表现出各向异性，例如云母、石膏晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同的方向传递热的快慢不同；方铅矿晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同的方向电阻率不同；立方体的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同的方向弹性不同；方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向上的折射率不同。值得指出的是，只有单晶体才回有各向异性的物理性质，多晶体和非晶体一样，物理性质都是各向同性的。 【跟踪训练】 ★1、下列固体中全是由晶体组成的是( ).【l】 (A)石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜(B)石英、玻璃、云母、铜 (C)食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香(D)蜂蜡、松香、橡胶、沥青 ★★2.某物体表现出各向异性是由于组成物体的物质微粒( ).【1】 (A)在空间的排列不规则(B)在空间按一定的规则排列 (C)数目较多的缘故(D)数目较少的缘故 ★★3.如果某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么( ).【1】 (A)它一定是晶体(B)它一定是多晶体 (C)它一定是非晶体(D)它不一定是非晶体 ★★★4.在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面，结果得到如图所示的两种图样，则( ).【2】 (A)样本A一定是非晶体(B)样本A可能是非晶体 (C)样本B一定是晶体(D)样本B不一定是晶体 ★★★5.晶体在熔解过程中吸收的热量，主要用于( ).【2】 (A)破坏空间点阵结构，增加分子动能 (B)破坏空间点阵结构，增加分子势能 (C)破坏空间点阵结构，增加分子的势能和动能 (D)破坏空间点阵结构，但不增加分子的势能和动能 ★★★★6.某种材料制成的厚度均匀的长方形透明体，测得某单色光沿AB和CD方向穿过透明体时，折射率不相同，如图所示，则说明该材料( ).【2】 (A)一定是单晶体(B)一定是多晶体 (C)一定是非晶体(D)可能是多晶体
固体结构
10--固体结构 [教学要求] 1．熟悉晶体的类型、特征核组成晶体的微粒间的作用力。 2．了解金属晶体的三种密堆积结构及其特征。理解金属键的形成核特征。 3．熟悉三种典型离子晶体的结构特征。理解晶格能的概念和离子电荷、半径对晶格能的影响；熟悉晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响；了解晶格能的热化学计算方法。 4．了解离子半径及其变化规律、离子极化及其对键型、晶格类型、溶解度、熔点、颜色的影响。 5．熟悉键的极性和分子的极性；了解分子的偶极矩和变形性及其变化规律，了解分子间力的产生及其对某些物性的影响。 [教学重点] 1．晶胞 2．各种类型晶体的结构特征,特别是离子晶体。 3．离子极化 [教学难点] 晶胞的概念, 离子极化 [教学内容] §10.1 晶体结构和类型 10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 1. 晶体结构的特征 晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。特征： (1) 晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明显的特征，同一种晶体由于生 成条件的不同，外形上可能差别，但晶体的晶面角却不会变. (2) 晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度等常因晶体取向不同而异。 (3) 晶体都有固定的熔点，玻璃在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，最后 变成液体.
2. 晶格理论的基本概念 晶格(点阵)是晶体的数学抽象。 晶胞是晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移并无限地堆砌而成晶体，它有二个要素： 一是晶胞的大小、型式。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。 另一是晶胞的内容。由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定晶胞的内容包括粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置。 按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。 按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。
第一章《原子结构与性质》全章教案
第一章物质结构与性质教案 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 第一节原子结构 第一课时 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程： 复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律：
物质结构与性质第一章习题
物质结构与性质（选修）第1章综合练习题 一、选择题（本题包括18小题，每小题2分，共36分。每小题只有一个选项符合题意） 1．下列电子层中，原子轨道数目为4的是（） A．K层B．L层C．M层D．N层2．p轨道电子云形状正确的是（） A．球形对称B．对顶对称 C．极大值在x、y、z轴上的纺锤形D．互相垂直的花瓣形3．表示一个原子在第三电子层上有10个电子可以写成（）A．310B．3d10C．3s23p63d2D．3s23p64s2 4．下列说法正确的是（） A．处于最低能量的原子叫做基态原子 B．3p2表示3p能级有两个轨道 C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 5．下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是（）A．3s23p1 B．3s23p2C．3s23p3D．3s23p4 6．下列各组元素中，第一电离能依次减小的是（） A．H、Li、Na、K B．Na、Mg、Al、Si C．I、Br、Cl、F D．F、O、N、C 7．下列电子排布中，原子处于激发状态的是（） A．1s22s22p5B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s23p63d44s2D．1s22s22p63s23p63d34s2 8．若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p x23p y1，它违背了（）A．能量守恒原理B．泡利不相容原理 C．能量最低原理D．洪特规则 9．下列说法正确的是（） A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有的元素中，F的第一电离能最大 D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大 10．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表所列数 B．元素Y是ⅢA族的元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl
第七章 固体的结构及性质
第七章固体的结构及性质 思考题解析 1．常用的硫粉是硫的微晶，熔点为112.8℃, 溶于CS2、CCl4等溶剂中，试判断它属于哪一类晶体？ 解：分子晶体。 2．已知下列两类晶体的熔点： （1）物质NaF NaCl NaBr NaI 熔点/℃993 801 747 661 （2）物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4 熔点/℃ -90.2 -70 5.4 120.5 为什么钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高，而且熔点递变趋势相反？ 解：因为钠的卤化物为离子晶体，硅的卤化物为分子晶体，所以钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高。离子晶体的熔点主要取决于晶格能，NaF、NaCl、NaBr、NaI随着阴离子半径逐渐增大，晶格能逐渐减小，所以熔点逐渐降低。分子晶体的熔点主要取决于分子间力，随着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量逐渐增大，分子间力逐渐增大，所以熔点逐渐升高。 3．当气态离子Ca2+、Sr2+、与F-分别形成CaF2、SrF2、晶体时，何者放出的能量多？为什么？ 解：形成CaF2晶体时，放出的能量多。因为离子半径r(Ca2+)>r(Sr2+)，形成的晶体CaF2的核间距较小而较稳定的缘故。 4．解释下列问题： （1）NaF的熔点高于NaCl； （2）BeO的熔点高于LiF； （3）SiO2的熔点高于CO2； （4）冰的熔点高于干冰（固态CO2）； （5）石墨软而导电，而金刚石坚硬且不导电。 解：（1）NaF 和NaCl均为离子晶体，离子电荷相同，而r(F-)
固体化学复习题答案报告
固体化学复习题 1．什么是固体化学？ 固体化学是研究固体物质的制备、组成、结构、性质和反应的化学分支学科。它是无机化学、固体物理、晶体结构和材料科学等多门学科的交叉领域，已成为当前无机化学学科中一个十分活跃的新兴分支学科。 2．固体化学的研究内容是什么？ (1) 固体中的缺陷平衡； (2) 固体中的扩散； (3) 固相化学反应。 3．按照材料的化学组成来分类，固体材料可以分成哪几类？ 金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。 4．按照材料的使用性能来分类，固体材料可以分成哪几类？ 结构材料：主要使用材料的力学性能； 功能材料：主要使用光、电、磁、热、声等功能特性。 5．按照材料组成的有序程度来分类，固体材料可以分成哪几类？ 晶态：固体具有长程有序的点阵结构，如氯化钠、硫化锌、砷 化锌等，其中的组成原子或基元是处于按一定格式空间 排列的状态。 非晶态：固体的结构类似液体，只在几个原子间距的量程范围内 或者说原子在短程处于有序状态，而长程范围原子的排 列没有一定的格式，如玻璃和许多聚合物。 6．按照材料中原子结合力本质来分类，固体材料可以分成哪几类？ 离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体、氢键晶体。 7．举例说明何谓共价晶体？何谓分子晶体？二者在电学性质上有什么本质的区别？ 共价晶体：组成原子之间靠共价键结合，键有方向性和饱和性，如硅、InSb、PbTe。 分子晶体: 组成分子之间靠范德华力结合，键能低。如Ar, H2、CO2。 8．简述石墨晶体中化学键的成键方式。 石墨晶体具有层状结构。每一层内的每个碳原子中的三个电子与邻近的三个碳原子以共价键结合，组成片状六角形的平面蜂巢结构，另一个价电子则为该层内所有碳原子所共有，形成金属键；层与层之间则以范德华力相互作用。因此，石墨晶体中既包含有共价键，又包含有金属键和范德华力，从而使得石墨表现出固体物质的多重性质：质地柔软光滑、容易磨碎、密度小、熔点高、不透明、有光泽和导电率高。 9．当今导致重大科学与技术进步的五大实验技术手段是什么？ 激光技术、核磁共振、同步辐射、质谱、超高压技术。 10.什么是组合化学？ 组合化学(Combinatorial Chemistry)特点为可以一次性成批量获得很大数量的类似化合物一化合物库（chemical library） 以供高通量筛选，寻找先导化合物。采用这种方法，可以大大增加寻找具有特殊功能新化合物的机会。 11．什么是软化学合成？
固体的结构与性质
第七章固体的结构与性质 思考题 1.常用的硫粉是硫的微晶，熔点为11 2.8℃，溶于CS2，CCl4等溶剂中，试判断它属于哪一类晶体?分子晶体 2.已知下列两类晶体的熔点： (1) 物质NaF NaCl NaBr NaI 熔点/℃993 801 747 661 (2) 物质SiF4SiCl4SiBr4 SiI4 熔点/℃-90.2 -70 5.4 120.5 为什么钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高? 而且熔点递变趋势相反? 因为钠的卤化物为离子晶体，硅的卤化物为分子晶体，所以钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高，离子晶体的熔点主要取决于晶格能，NaF、NaCl、NaBr、NaI随着阴离子半径的逐渐增大，晶格能减小，所以熔点降低。分子晶体的熔点主要取决于分子间力，随着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量的增大，分子间力逐渐增大，所以熔点逐渐升高。
3.当气态离子Ca2+，Sr2+，F-分别形成CaF2，SrF2晶体时，何者放出的能量多?为什么?形成CaF2晶体时放出的能量多。因为离子半径r(Ca2+)
第七章 固体结构与性质
第七章固体结构与性质 一、教学目的及要求 二、重点难点（略） 三、教学时间和地点： 四、教学内容 §7.1晶体与非晶体 7.1.1 晶体的特征 ●有一定的几何外形 ●有固定的熔点：即晶体在熔化时温度保持不变，直至全部熔化后，温度才 开始上升。如：冰的熔点0℃。 非晶体无固定的熔点在加热时，由开始软化到完全熔化， 整个过程中温度不断的变化。如：松香50~70℃软 化,70℃以上全部熔化。 ●各向异性：晶体的某些性质，如光学性质、力学性质、导热、导电性、机 械强度、溶解性等在不同方向不同。如：云母可按纹理面方 向裂成薄片。 非晶体各向同性，晶体和非晶体在性质上的差异是两者内部结构不同而造成的，晶体内部的微粒的排布是有序的，在不同方向按确定的规律重复性地排列，造成晶体的各向异性。非晶体内部微粒的排列是无序的、不规律的。 7.1.2 晶体的内部结构 ●晶格点阵：晶格点阵——沿一定方向按某种规律把结点联接起来的几何图 形。晶格点阵可描述晶体内部的结构 ●晶胞：晶胞——晶格中，能表现其结构一切特征的最小部分。 ●晶格：按晶格结点在空间的位置分布,晶格有各种形状。分为7个晶系14 种晶格类型。 7.1.3 单晶体和多晶体 ●单晶体：由一个晶核各向均匀生长而成,晶体内部的粒子基本上保持其特 有的排列规律。如单晶冰糖、单晶硅、宝石、金刚石 ●多晶体：由很多单晶微粒杂乱无规则的聚结而成的。各向异性的特征消失， 使整体一般不表现各向异性。多数金属和合金都是多晶体。 7.1.4 非晶体物质 非晶体物质——结构无序的固体物质 玻璃体为典型的非晶物质 玻璃体物质：氧化物玻璃；金属玻璃；非晶半导体；高分子化合物 在一定条件下，晶体和非晶体可以互相转换 如：在迅速冷却下，石英晶体可以转换为石英玻璃 7.1.5 液晶 液晶——有些有机物质熔化后在一定的温度范围内微粒的分布仍部分
固体的结构和性质(精)
第七章固体的结构和性质 【教学基本要求】 (1)了解晶体和非晶体的基本概念，掌握其特征。 (2)熟悉三种类型离子晶体的特征，了解晶格能对离子化合物性质的影响。 (3)了解金属键的形成和特性，并能用金属键的概念说明金属的共性。 (4)掌握四种不同类型晶体的结构特征和物理性质。 (5)理解离子极化的概念，掌握其应用。 【教学重点和难点】 重点 （1）晶体与非晶体特征和区别 （2）晶体的四中基本类型 （3）离子极化对物质性质的影响 难点 离子极化的基本概念以及对物质性质的影响 【引言】 物质的主要聚集状态有气体、液体和固体。固体物质又分为晶体和非晶体两大类，多数固体物质都是晶体。本章内容主要围绕以下三个方面展开。首先简单介绍有关晶体结构中的一些常用术语和基本概念。这一问题比较抽象，不好理解，希望读者注意把握重点，如晶体的特征。对于较难理解的晶体的空间结构要做到能够从几何概念上初步了解和想象。第二个问题是这一章的重点内容——四种晶体类型。四种晶体类型的划分是以晶体中晶格结点上的微粒不同以及微粒间结合力的不同划分的。晶体中晶格结点上微粒不同，其结合力不同，晶体的类型不同，其性质也就不同。通过学习要能够从晶体的性质推断其晶体类型；相反，知道了物质属于哪一类晶体，应可推知其性质。第三个问题是离子极化的概念。离子极化是把分子极化的概念推广到离子体系的结果。对于共价型的分子晶体，其物理性质的不同可从分子间力(有的也包括氢键)去解释。同样，对于离子晶体的有些物理性质等，可以用离子极化
的理论去说明。第三个问题的关键是理解概念、掌握应用。 【教学内容】 9.1 晶体与非晶体 9.1.1晶体的特征 X射线研究表明，固体可分为晶状固体和无定形固体两类。自然界中大多数固体物质是晶体。晶体内部的微粒在空间呈有序排列，非晶体内部的微粒则处于无序状态，所以二者的性质是不同的。晶体具有以下特征 1. 有一定的几何外形 从外观上看，晶体一般都具有规则的几何外形。例如食盐晶体是立方体，石英(SiO2)是六角柱体等，图见相关教材。与晶体相反，非晶体没有固定的几何外形，又称无定形体。例如，玻璃、橡胶、沥青、动物胶、松香等，他们的外形是随意性的。 2.有固定的熔点 在一定压力下将晶体加热，当温度升到某一定值（达到晶体的熔点）时，晶体才开始熔化，继续加热，在它没有全部熔化以前，温度保持不变，这是外界供给的热量用于晶体从固体转变为液体，直到晶体全部熔化后，温度才重新上升。而非晶体没有固定的熔点。如玻璃加热，它先变软，然后慢慢地熔化成粘滞性很大的流体。在这一过程中温度是不断上升的，从软化到熔体，有一段温度范围。 3.各向异性 晶体的某些性质具有方向性。如导电性、导热性、光学性质、力学性质等，在晶体的不同方向表现出明显的差别。例如云母特别容易按纹理面的方向裂成薄片；石墨晶体内平行于石墨层方向比垂直于石墨层的导热率要达4-6倍，导电率要大5000倍。而非晶体是各向同性的。 晶体的特性是由晶体的内部结构所决定的。应用X射线研究表明，晶体内部的微粒（离子、原子或分子）在空间的排列是有次序的、有规律的，它们总是按照某种确定的规则重复排列。非晶体内部微粒的排列是无次序的、不规律的。图9-2为石英晶体和石英玻璃（非晶体） 注意：晶体与非晶体之间并没有严格的限界，在一定条件下可相互转化。从热力学上讲，晶态物质比非晶态物质稳定。
人教版高中化学物质结构与性质第一章《原子结构与性质》单元测试卷
第一章《原子结构与性质》单元测试卷 一、单选题(共15小题) 1.某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层上电子数是() A． 0 B． 2 C． 5 D． 8 2.下列离子中外层d轨道达半充满状态的是() A．24Cr3＋ B．26Fe3＋ C．27Co3＋ D．29Cu＋ 3.X、Y、Z为主族元素，X原子的最外层电子排布为n s1；Y原子的M电子层有2个未成对电子；Z原子的最外层p轨道上只有一对成对电子，且Z原子的核外电子比Y原子少8个电子，由这三种元素组成的化合物的分子式不可能的是() A． XYZ4 B． X2YZ4 C． X2YZ3 D． X2Y2Z3 4.Li、Be、B原子失去一个电子，所需的能量相差并不大，但最难失去第二个电子的原子是() A． Li B． Be C． B D．相差不大 5.在元素周期表里寻找催化剂材料应在() A． s区 B． p区 C． d区和ds区 D． ds区 6.根据下列微粒的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是() A． 4s1 B． 3d104s n
C．n s nn p3n D．n s2n p3 7.下列选项中的各组元素(从左到右)同时满足下列三个条件的是() ①原子半径依次减小；①第一电离能逐渐升高；①电负性逐渐增大 A． Na、Mg、Al B． C、O、N C． Li、Na、K D． I、Cl、F 8.下列说法中正确的是() A．所有的电子在同一区域里运动 B．在离原子核较近的区域内运动的电子能量较高，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较低C．处于最低能量的原子叫基态原子 D．同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数越来越多，各能级能量大小相等 9.下列各组微粒，没有按照半径由小到大顺序排列的是() A． Cl、Na、F、K B． F、Cl、Na、K C． Ca2＋、K＋、Cl－、S2－ D． Na＋、K＋、Cl－、Br－ 10.将14Si的电子排布式写成1s22s22p63s23p，它违背了() A．构造原理 B．泡利原理 C．洪特规则 D．能量守恒原理 11.在1s、2p x、2p y、2p z轨道中，具有球对称性的是() A． 1s B． 2p x C． 2p y D． 2p z 12.下列基态原子的外围电子排布式中，正确的是() A． 3d94s2 B． 3d44s2 C． 4d105s0
物质结构与性质知识点总结
物质结构与性质知识点总结 一.原子结构与性质. 一.认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 1.电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子.
(2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式. ①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。 ②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，
固体物理的重点和难点
《固体物理》期末 考核报告 摘要：本课以本科理论物理的“四大力学”为基础。又是学习凝聚态物理学和材料科学的基础，它是最基础的、又同专业关系最密切的一门课程。通过本课的学习，一方面是对以前所学基础理论知识的复习和应用，另一方面也为今后了解、掌握现代高新技术和从事科学研究打下基础。 关键字：力学、基础、课程-现代高新科技、应用 一、引言 固体物理就是研讨固体（主要是晶体）材料物理特性的一门科学。它是从固体中的原子和电子状态的根本特点出发来讨论固体的物理性质，所以是最基础的、又同专业关系最密切的一门课程，它也讨论非晶体材料的性质，是学习金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学等的基础、先行课程。 虽然固体物理主要是讨论固体材料的问题，但是实际上对于讨论液体、气体材料也有参考价值，同时还体现了应用基础课的特点，既要讲有关的理论体系，又要讲和实验、生产的密切关系．特别要突出科学的研究方法。对于物理类和电子科学类的专业，固体物理是必修课。所以。对于了解学习固体物理的目的和难点是非常有必要的。 二、学习固体物理的目的 2.1 固体物理学的发展 固体物理对于技术的发展有很多重要的应用，晶体管发明以后，集成电路技术迅速发展，电子学技术、计算技术以至整个信息产业也随之迅速
发展。其经济影响和社会影响是革命性的。这种影响甚至在日常生活中也处处可见。新的实验条件和技术日新月异，正为固体物理不断开拓新的研究领域。极低温、超高压、强磁场等极端条件、超高真空技术、表面能谱术、材料制备的新技术、同步辐射技术、核物理技术、激光技术、光散射效应、各种粒子束技术、电子显微术、穆斯堡尔效应、正电子湮没技术、磁共振技术等现代化实验手段，使固体物理性质的研究不断向深度和广度发展。由于固体物理本身是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，也由于固体物理学科内在的因素，固体物理的研究论文已占物理学中研究论文三分之一以上。其发展趋势是：由体内性质转向研究表面有关的性质；由三维体系转到低维体系；由晶态物质转到非晶态物质；由平衡态特性转到研究瞬态和亚稳态、临界现象和相变；由完整晶体转到研究晶体中的杂质、缺陷和各种微结构；由普通晶体转到研究超点阵的材料。这些基础研究又将促进新技术的发展，给人们带来实际利益。同时，固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成新的交叉领域。 2.2 学习固体物理的要求 固体物理是很抽象的，在于他研究的对象已经不是一般的某个体系，而是涉及组成物体的原子分子之间的结构能量问题，有些类似于原子物理，但又不一样。想要学好固体物理完全没有必要纠结于难记的公式和复杂的推导，关键是理解固体物理中引进的其它物理分支中没有的概念和研究方法，举个例子，一开始介绍倒格矢，概念很抽象，但是它的目的是研究晶格，晶体性质的，那么就需要站在晶体结构的角度理解它；研究满带，空带，就需要联系分子之间能量来理解它。要区分微观和宏观研究方法的不同，不要带着以往学物理的方法来学习固体物理。 对于大学生所学的固体物理，其中的内容都是比较浅显易懂，我们所要做的就是在课堂所学的基础上，去为将要学习更深的内容做好准备。利用大学所学的基础知识，对固体物理的一些基础的知识的了解，去更好的用到生活中去。这样才能做到真正的学以致用。 三、学习固体物理的难点 在学习固体物理的过程中，感觉固体物理最不好理解、也是我们不容易接受的内容有许多，而且其概念又非常重要。为了清楚地理解倒易空间在固体物理学上的应用,首先要强调傅里叶变换的物理意义，傅立叶变换是将一个函数转换为一系列周期函数来处理，从物理效果看,由傅立叶变换将晶体的周期性的实空间(正格子)变换成了周期性的倒易空间(倒格子)。因为晶体的周期性结构，由此使得其许多性质在某些方向上也具有周期性，例如原子核的位置的周期性排列产生了周期性的离子实势场，如果要研究晶体中的电子的运动，就必须要研究
人教版高中化学选修3物质结构与性质教案
物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。