有了杰哥，

橫掃化學(xué)，

做回卷王！

物質(zhì)的聚集狀態(tài)

1 . 20世紀(jì)前，人們以為分子是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化。

2 . 20世紀(jì)初，通過(guò) X 射線衍射等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無(wú)分子，如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。

3．氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。如等離子體是由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子（分子或原子）組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)；離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。

4．其他物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)、塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。

晶體：內(nèi)部微粒在三維空間里呈周期性有序排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。

非晶體：內(nèi)部微粒排列呈相對(duì)無(wú)序狀態(tài)，不具有規(guī)則幾何外形的固體。

晶體可分為：離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體。

晶體的自范性是指：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則和凸面體外形的性質(zhì)。或者說(shuō)，在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形，這稱為晶體的自范性。 晶體物質(zhì)在適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶條件下，都能自發(fā)地成長(zhǎng)為單晶體，發(fā)育良好的單晶體均以平面作為它與周圍物質(zhì)的界面，而呈現(xiàn)出凸多面體。這一特征稱之為晶體的自范性。

晶體自范性的本質(zhì):是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。

晶體自范性的條件是:生長(zhǎng)速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如：瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熱液緩慢冷卻形成的。

晶體自范性的體現(xiàn)：如缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w晶體。

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晶體的特點(diǎn)

1．自范性：

（1）定義：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的幾何多面體外形，這稱為晶體的自范性。

（2）形成條件：晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。

（3）本質(zhì)原因：晶體的自范性是晶體中原子、分子和離子等微粒在三維空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表現(xiàn)。相反，非晶體中微粒的排列則相對(duì)無(wú)序，因而無(wú)自范性。

例如，

自然界中存在的各種石英晶體（晶體 SiO2 )，它們幾乎都具有對(duì)稱的六角形棱柱狀的外形，

而玻璃、瑪瑙（非晶體 SiO2）等就沒有天然的、有規(guī)則的外形。

晶體呈自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。水晶球是巖漿里熔融態(tài)的 SiO2 侵入地殼內(nèi)的空洞冷卻形成的。剖開水晶球，它的外層是看不到晶體外形的瑪瑙，內(nèi)層才是呈現(xiàn)晶體外形的水晶。不同的是，瑪瑙是熔融態(tài) SiO2 快速冷卻形成的，而水晶則是熔融態(tài) SiO2 ，緩慢冷卻形成的。

各向異性是指物質(zhì)的全部或部分化學(xué)、物理等性質(zhì)隨著方向的改變而有所變化，在不同的方向上呈現(xiàn)出差異的性質(zhì)。各向異性是材料和介質(zhì)中常見的性質(zhì)，在尺度上有很大差異，從晶體到日常生活中各種材料，再到地球介質(zhì)，都具有各向異性。值得注意的是，各向異性與非均勻性是從兩個(gè)不同的角度對(duì)物質(zhì)進(jìn)行的描述，不可等同。

特殊各向異性

橫觀各向同性

當(dāng)物體內(nèi)部存在一個(gè)對(duì)稱軸時(shí)，在垂直于對(duì)稱軸的平面內(nèi)（橫觀方向）物體的性質(zhì)在各個(gè)方向都相同，也就是說(shuō)不具有方向性，這樣的性質(zhì)稱為橫觀各向同性。橫觀各向同性介質(zhì)內(nèi)的各向同性面都相互平行。

各向同性

物體內(nèi)部存在無(wú)限多個(gè)對(duì)稱軸時(shí)，任意方向上的性質(zhì)均相同，在整個(gè)介質(zhì)內(nèi)部均不具有方向性，這樣的性質(zhì)稱為各向同性。例如幾何學(xué)中常用的簡(jiǎn)單均質(zhì)球體即為各向同性體。各向同性既可以看做是各向異性的對(duì)立性質(zhì)，也可以看做是各向異性的特殊情況。

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2．各向異性：晶體內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)周期性，而不同方向上的微粒排列情況是不同的。因此，在晶體中，不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度、解理性"等，這稱為晶體的各向異性。

例：石墨在與層平行的方向上的電導(dǎo)率數(shù)值約為在與層垂直的方向上的電導(dǎo)率數(shù)值的1萬(wàn)倍。云母晶體各個(gè)方向解理性不同，若沿兩層平面的平行方向施加外力就容易剝離，若沿著垂直于平面的方向剝離就困難得多；非晶體在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)都一致，顯各向同性。例如，玻璃的折光率、熱膨脹系數(shù)等，一般不隨測(cè)定的方向而改變。

3．晶體有固定的熔點(diǎn)。

4．外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性。

區(qū)分晶體和非晶體最好的方法： X ﹣ 射線衍射。

補(bǔ)充：晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法

(1）直接法

直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到 X 射線衍射強(qiáng)度，利用一系列數(shù)學(xué)處理推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)因子的相角，實(shí)現(xiàn)了直接和自動(dòng)化測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)前測(cè)定小分子結(jié)構(gòu)的主流方法。

(2）試差法（模型法）

試差法是利用晶體的對(duì)稱性和其他性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)規(guī)則，對(duì)所研究的結(jié)構(gòu)提出合理的模型，然后從理論上計(jì)算晶體的衍射強(qiáng)度，再把計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，并經(jīng)過(guò)多次修正模型，使計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值盡可能符合實(shí)際。

晶體的其他基本性質(zhì)

晶體的基本性質(zhì)是由晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)成周期性排列的結(jié)構(gòu)決定的。

均一性：體中各部分的化學(xué)組成、密度等都是相同的。

對(duì)稱性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對(duì)稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上存在有規(guī)律的重復(fù)，就是對(duì)稱性。

最小內(nèi)能：在相同的熱力學(xué)條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。

穩(wěn)定性：由于晶體具有最小內(nèi)能，所以結(jié)晶狀態(tài)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

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晶體與非晶體的辨別

獲得晶體的途徑

1．熔融態(tài)物質(zhì)凝固。

2．氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（ 凝華 ）。

3．溶質(zhì)從溶液中析出。

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彩蛋結(jié)束，正片開始！———晶胞篇?。?！

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晶胞

1．概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

2．晶胞與晶體的關(guān)系

一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體，

整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞"無(wú)隙并置"而成。

(1) “無(wú)隙” 是指相鄰晶胞之間無(wú)任何間隙。

(2) “并置” 是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。

(3）所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。

所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。

晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算：均攤法

晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算：均攤法確定晶胞中粒子的個(gè)數(shù)

若晶胞中某個(gè)粒子為 n 個(gè)晶胞所共用，則該粒子有屬于這個(gè)晶胞。

下圖是長(zhǎng)方體形（正方體形）晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)

銅晶胞中銅原子配位數(shù)：12

銅晶胞—面心立方最密堆積

氯化鈉晶胞

與Na+最近的Cl- --- 6個(gè) 與Na+最近的Na+ --- 12個(gè)

“金剛石晶胞”

“CaF2晶胞”の高中生噩夢(mèng)

“六棱柱晶胞”～“六方最密堆積”の高中生噩夢(mèng)

如果你做題做到這種晶胞，莫憂莫懼！硬著頭皮做下去就是了！

奇哥原話：不要強(qiáng)調(diào)不可知，要從已知推未知！

晶體的有關(guān)計(jì)算

1．計(jì)算類型

(1）計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目，進(jìn)而求晶體的化學(xué)式。

(2）計(jì)算晶胞的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算晶體的密度。

(3）計(jì)算晶胞中微粒間的距離或晶胞參數(shù)。

2．計(jì)算原理

(1）求化學(xué)式。

根據(jù)均攤法（切割法）計(jì)算出一個(gè)晶胞中所含微粒的數(shù)目，求出晶胞所含微粒個(gè)數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)比，從而寫出晶體的化學(xué)式。

(2）計(jì)算密度。利用公式 ρ = (N?M) / (NA?V) ，

式中 N 與晶胞的組成有關(guān)； M 為晶體的摩爾質(zhì)量； NA 為阿伏加德羅常數(shù)； V 為晶胞的體積，其單位為cm^3 ；ρ 為晶體的密度，其單位為 g ? cm^(-3)。

(3）計(jì)算晶胞參數(shù)。立方體晶胞中可利用

公式 V = m / ρ =（ N ? M?） / （NA ? ρ）

V = a^3 ，可得 a = √[（ N ? M ）?/ （NA ? ρ ）] 。

由晶胞參數(shù)可進(jìn)一步計(jì)算出微粒間的距離。

已知某化合物的晶體是由如圖所示（自己找去）的最小結(jié)構(gòu)單元密置堆積而成，下列關(guān)于該化合物的敘述錯(cuò)誤的是（ )

A .1 mol 該化合物中含有1 mol Y

B .1 mol 該化合物中含有3 mol Cu

C .1 mol 該化合物中含有3 mol Ba

D .該化合物的化學(xué)式是 YBa2Cu3O7

【本題解析（想看我解析？自己聽去?。?/span>】

分子晶體的概念

1．分子晶體的概念

只含分子的晶體，或者分子間以分子間作用力結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。

2．分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用

構(gòu)成微粒→分子

微粒間的作用力→分子間作用力

分子內(nèi)各原子間→共價(jià)鍵

常見的典型分子晶體

3．常見的典型分子晶體

(1）所有非金屬氫化物：如 H2O 、 H2S 、 NH3 、 CH4 、 HX （鹵化氫）等。

(2）部分非金屬單質(zhì)：如 X2（鹵素單質(zhì)）、O2 、H2 、 S8 、

P4 、C60 、稀有氣體等。

(3）部分非金屬氧化物：如 CO2 、SO2 、NO2 、P4O6 、P4O10等。

(4）幾乎所有的酸：如 H2SO4 、 HNO3 、 H3PO4 、H2SiO3等。

(5）絕大多數(shù)有機(jī)物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。

4．分子晶體的物理性質(zhì)

(1）分子晶體熔、沸點(diǎn)較低，硬度很?。ǘ鄶?shù)分子晶體在常溫時(shí)為氣態(tài)或液態(tài)）。

(2）分子晶體不導(dǎo)電。

(3）分子晶體的溶解性一般符合"相似相溶規(guī)律。

分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

常見分子晶體的結(jié)構(gòu)分析：冰晶體

結(jié)構(gòu)：冰晶體中，水分子間主要通過(guò)氫鍵形成晶體。由于氫鍵具有一定的方向性，一個(gè)水分子與周圍四個(gè)水分子結(jié)合，這四個(gè)水分子也按照同樣的規(guī)律再與其他的水分子結(jié)合。這樣，每個(gè) O 原子周圍都有四個(gè) H 原子，其中兩個(gè) H 原子與 O 原子以共價(jià)鍵結(jié)合，另外兩個(gè) H 原子與 O 原子以氫鍵結(jié)合，使水分子間構(gòu)成四面體骨架結(jié)構(gòu)。

另補(bǔ)充：均攤法還適用于計(jì)算氫鍵的數(shù)目。

冰中一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子，1個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，而每個(gè)氫鍵為2個(gè)水分子所共有，因此平均每個(gè)水分子形成2個(gè)氫鍵，18 g (1 mol ）冰中含有2 mol 氫鍵。

性質(zhì)：

由于氫鍵具有方向性，冰晶體中水分子未采取密堆積方式，這種堆積方式使冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。

當(dāng)冰剛剛?cè)诨梢簯B(tài)水時(shí)，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過(guò)4℃時(shí)，分子間距離加大，密度逐漸減小。

常見分子晶體的結(jié)構(gòu)分析：干冰

結(jié)構(gòu)：固態(tài) CO2 稱為干冰，干冰也是分子晶體。CO2 分子內(nèi)存在 C = O 共價(jià)鍵，分子間存在范德華力，CO2 的晶胞呈面心立方體形，立方體的每個(gè)頂角有一個(gè) CO2 分子，每個(gè)面上也有一個(gè) CO2 分子。每個(gè) CO2 分子與12個(gè) CO2 分子等距離相鄰（在三個(gè)互相垂直的平面上各4個(gè)或互相平行的三層上，每層上各4個(gè)）。

性質(zhì)：

干冰的外觀很像冰，硬度也跟冰相似，熔點(diǎn)卻比冰低得多，在常壓下極易升華，在工業(yè)上廣泛用作制冷劑；

由于干冰中的 CO2 之間只存在范德華力不存在氫鍵，密度比冰的高。

共價(jià)晶體的概念

1．共價(jià)晶體的概念：

相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。

2．共價(jià)晶體中的粒子及粒子間的相互作用

共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒：原子

共價(jià)晶體中微粒間的作用力：共價(jià)鍵

常見的典型共價(jià)晶體

3．典型的共價(jià)晶體

(1）某些單質(zhì)：如硼（ B )、硅（ Si )、鍺（ Ge )、金剛石等。

(2）某些非金屬化合物：如碳化硅（ SiC )、二氧化硅（SiO2)、

氮化硼（ BN )、氮化硅（ Si3N4 ）等。

(3）極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉（ α - Al2O3 ）等。

4．物理性質(zhì)

(1）共價(jià)晶體中，由于各原子均以強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，

因此一般熔點(diǎn)很高，硬度很大，難溶于常見溶劑，一般不導(dǎo)電。

(2）結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。

常見的典型共價(jià)晶體：金剛石

1．在金剛石晶體中每個(gè)碳原子周圍緊鄰的碳原子有4個(gè)，每個(gè)碳原子都采取sp3雜化；

所有的 C — C 鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等，鍵角為 109°28' 。

2．晶體中每個(gè) C 參與了4個(gè) C — C 鍵的形成，

而在每個(gè)鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，

故金剛石中1 mol C 原子含 C — C 鍵數(shù)目為 2 NA 。

3．整塊金剛石晶體就是以共價(jià)鍵相連的三維骨架結(jié)構(gòu)。

其中最小的環(huán)是六元環(huán)。

4．在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)8。

常見的典型共價(jià)晶體：二氧化硅

1．在 SiO2 晶體中，每個(gè)硅原子均與4個(gè)氧原子結(jié)合；

每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子結(jié)合；

在 SiO2 晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是1：2。

2 . 在 SiO2 晶體中，每個(gè)硅原子形成4個(gè)共價(jià)鍵；

每個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵。

3．在 SiO2 晶體中，最小環(huán)為十二元環(huán)，有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子。

4．硅原子個(gè)數(shù)與 Si 一 O 共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是1：4；

氧原子個(gè)數(shù)與 Si — O 共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是1：2。

即答：數(shù)唄！數(shù)最小的環(huán)！