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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、物质的聚集状态
1、20世纪前，人们以为_____________是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质固、液、气三态
的相互转化只是 _____________ 距离发生了变化。
2、20世纪初，通过_____________等实验手段，发现许多常见的_____________中并无分子，如氯化钠、
石墨、二氧化硅、金刚石以及各种_____________等。
3、气态和液态物质不一定都是由_____________构成。如等离子体是由_____________(分子或原子)组成的
整体上呈电中性的气态物质；离子液体是熔点不高的仅由_____________组成的液体物质。
4、其他物质聚集状态，如_____________等。
二、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 _____________ 原子在三维空间里呈_____________排列
非晶体 _____________ 原子排列相对_____________
2、获得晶体的途径
(1)实验探究
实验内容 实验操作及现象
获取硫黄晶体 硫黄粉――→熔融态硫――――→__________色的_____________硫黄晶体
获取碘晶体
加热时，烧杯内产生大量_____________气体，没有出现液态的碘，停止加热，
烧杯内的_____________气体渐渐消褪，最后消失，表面皿底部出现__________
色晶体颗粒
获取氯化钠晶体
在烧杯底部慢慢析出立方体的_____________晶体颗粒
(2)获得晶体的三条途径
学科网（北京）股份有限公司①_____________物质凝固。
②_____________物质冷却不经液态直接_____________(凝华)。
③_____________从溶液中析出。
3、晶体的特性
(1)自范性：晶体能自发地呈现_____________外形的性质。
(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的_____________性质。
(3)固定的熔点。
4、晶体与非晶体的测定方法
测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
测定方法
可靠方法 对固体进行_____________实验
三、晶胞
1、概念
描述晶体结构的__________。
2、晶胞与晶体的关系
一般来说，晶胞都是_____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“_____________并置”而成。
(1)“无隙”是指相邻晶胞之间_____________间隙。
(2)“并置”是指所有晶胞都是_____________排列的，取向_____________。
(3)所有晶胞的_____________及其内部的原子_____________及几何排列是完全相同的。
3、晶胞中粒子数目的计算
(1)铜晶胞
①位于顶角上的铜原子为 _____________个晶胞共有。
②位于面心上的铜原子为_____________个晶胞共有。
因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×＋6×＝_____________。
(2)NaCl晶胞
①Cl－位于_____________和_____________，共有_____________个。
②Na＋位于_____________和_____________，共有_____________个。
学科网（北京）股份有限公司四、晶体结构的测定
1、常用仪器：_____________。
2、测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的_____________相互作用，会在记录仪
上产生分立的_____________或者明锐的_____________。
3、作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息。
第二节 分子晶体与共价晶体
一、分子晶体
（一）分子晶体的概念与性质
1、分子晶体的概念
只含_______________________的晶体，或者分子间以_____________结合形成的晶体叫分子晶体。
2、分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用
3、常见的典型分子晶体
(1)所有_____________：如HO、HS、NH 、CH、HX(卤化氢)等。
2 2 3 4
(2)部分_____________：如X(卤素单质)、O、H、S、P、C 、稀有气体等。
2 2 2 8 4 60
(3)部分_____________：如CO、SO 、NO 、PO、PO 等。
2 2 2 4 6 4 10
(4)几乎所有的_____________：如HSO 、HNO、HPO 、HSiO 等。
2 4 3 3 4 2 3
(5)绝大多数_____________：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。
4、分子晶体的物理性质
(1)分子晶体熔、沸点_____________，硬度_____________。
(2)分子晶体不导电。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“_______________________”规律。
5、分子晶体的判断方法
(1)依据物质的类别判断
部分非金属单质、所有_____________、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶
体。
(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断
组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。
(3)依据物质的性质判断
分子晶体的_____________小，_____________低，在熔融状态或固体时均不导电。
学科网（北京）股份有限公司6、分子晶体熔、沸点高低的判断
(1)组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越_____________，范德华力越_____________，
熔、沸点越_____________，如I＞Br ＞Cl＞F，HI＞HBr＞HCl。
2 2 2 2
(2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越_____________，熔、沸点越
_____________，如CHOH＞CHCH。
3 3 3
(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如HO＞HTe＞HSe＞HS。
2 2 2 2
(4)对于有机物中的同分异构体，支链越_____________，熔、沸点越_____________，如CH—CH—CH—
3 2 2
CH—CH＞ ＞ 。
2 3
(5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的_____________，熔、沸点_____________，
如C H＞CH，C HCl＞CHCl，CHCOOH＞HCOOH。
2 6 4 2 5 3 3
（二）典型的分子晶体的结构和性质
1、分子晶体的结构特征
比较项目 分子密堆积 分子非密堆积
微粒间作用力 _____________ _____________和_____________
通常每个分子周围有12个紧 每个分子周围紧邻的分子数小于12个，
空间特点
邻的分子 空间利用率不高
举例 C 、干冰、I、O HF、NH 、冰
60 2 2 3
2、常见分子晶体的结构分析
(1)冰晶体
①结构：冰晶体中，水分子间主要通过_______________________形成晶体。由于氢键具有一定的
_______________________，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其
他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另
外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成_____________骨架结构。其结构可用下图表示。
②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空
间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙_____________，密度反
而增大，超过4 ℃时，分子间距离_____________，密度逐渐减小。
(2)干冰
①结构：固态CO 称为干冰，干冰也是分子晶体。CO 分子内存在C==O共价键，分子间存在
2 2
_____________，CO 的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO 分子，每个面上也有一个CO
2 2 2
分子。每个CO 分子与______个CO 分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，
2 2
学科网（北京）股份有限公司每层上各4个)。
②性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用
作制冷剂；由于干冰中的CO 之间只存在_____________不存在_____________，密度比_____________的
2
高。
二、共价晶体
（一）共价晶体概念及性质
1、共价晶体的结构特点及物理性质
(1)概念：相邻原子间以_____________相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。
(2)构成微粒及微粒间作用
(3)物理性质
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点_____________，硬度_____________，
_____________溶于常见溶剂，一般_____________导电。
②结构相似的共价晶体，原子半径越_____________，键长_____________，键能越_____________，晶体
的熔点越高。
2、常见共价晶体及物质类别
(1)某些单质：如_____________、_____________、锗(Ge)、_____________等。
(2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si N)等。
2 3 4
(3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al O)等。
2 3
（二）常见共价晶体结构分析
1、金刚石晶体
金刚石晶体中，每个碳原子均以4个_____________对称地与相邻的_____________个碳原子相结合，形成
学科网（北京）股份有限公司C—C—C夹角为_____________的_____________体结构(即金刚石中的碳采取_____________杂化轨道形成
共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是_____________元环。
2、二氧化硅晶体
(1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个_____________对称地与相邻的_____________个氧原子相结合，
每个氧原子与_____________个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上
有_____________个硅原子和_____________个氧原子，硅、氧原子个数比为_____________。
(2)低温石英的结构中有顶角相连的_____________形成螺旋上升的长链，而没有封闭的_____________。这
一结构决定了它具有_____________。
第三节 金属晶体与离子晶体
一、金属键与金属晶体
1、金属键
(1)概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的_____________形成遍布整块晶体的
“_____________”，被所有原子所共用，从而把所有的_____________维系在一起。
(2)成键粒子是_____________和_____________。
(3)金属键的强弱和对金属性质的影响
①金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越_____________、价电子数越
_____________，金属键越_____________；反之，金属键越_____________。
②金属键越强，金属的熔、沸点越_____________，硬度越_____________。如：熔点最高的金属是
_____________，硬度最大的金属是_____________。
_____________：金属键没有方向性和饱和性。
2、金属晶体
(1)在金属晶体中，原子间以_____________相结合。
(2)金属晶体的性质：优良的_____________、_____________和_____________。
二、离子晶体
1、离子键及其影响因素
(1)概念：阴、阳离子之间通过_____________形成的化学键。
学科网（北京）股份有限公司(2)影响因素：离子所带电荷数越_____________，离子半径越_____________，离子键越_____________。
特别提醒：离子键没有方向性和饱和性。
2、离子晶体及其物理性质
(1)概念：由_____________和_____________相互作用而形成的晶体。
(2)离子晶体的性质
①熔、沸点较_____________，硬度较_____________。
②离子晶体不导电，但_____________或_____________后能导电。
③大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。
3、常见离子晶体的结构
(1)NaCl晶胞
NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有_____________个(上、下、左、右、前、后各1个)，
构成正八面体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有_____________个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学
式为____________。
①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是_____________个。
②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是_____________个，Cl－数是 _____________ 个。
③若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为 g·cm－3。
(2)CsCl晶胞
CsCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有 _____________ 个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有
_____________个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为_____________。回答下列问题：
①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有 6 个，构成_____________。
②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有______个，Cl－有 _____________ 个。
③若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为 g·cm－3。
三、过渡晶体与混合型晶体
1、过渡晶体
(1)四类典型晶体是_____________、_____________、_____________、离子晶体。
(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的_____________。离子键成分的百分数大，作
为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为_____________处理。
学科网（北京）股份有限公司(3)Na O、MgO、Al O、SiO、PO、SO 、ClO 七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，
2 2 3 2 2 5 3 2 7
其中作为离子晶体处理的是_____________；作为共价晶体处理的是_____________；作为分子晶体处理的
是_____________。
2、混合型晶体——石墨
(1)结构特点——层状结构
①同层内，碳原子采用_____________杂化，以_____________相结合形成_____________结构。所有碳原
子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间以_____________相结合。
(2)晶体类型
石墨晶体中，既有_____________，又有_____________和_____________，属于_____________。
(3)物理性质：①导电性，②导热性，③润滑性。
四、晶体类型的比较
1、四种晶体的比较
晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
金属离子、自由电
构成微粒 分子 阴、阳离子 原子
子
范德华力(少数
微粒间作用力 离子键 金属键 共价键
有氢键)
熔、沸
较低 较高 一般较高 很高
点
硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大
不溶，有些与水反
溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶
应
性质
机械加
不良 不良 良好 不良
工性能
固态、液态均 固态时不导电，熔
固态、熔融态时导 大部分固态、熔
导电性 不导电，部分 融时导电，能溶于
电 融时都不导电
溶于水时导电 水的溶于水时导电
组成和结构相 金属原子的价电子 共价键键长短(电
离子所带电荷数
似的分子，相 数多、半径小的金 子云重叠多)、原
作用力大小规律 多、半径小的离子
对分子质量大 属离子与自由电子 子半径小的共价
键强
的范德华力大 间的作用力强 键稳定
2、晶体类型的判断方法
(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断
学科网（北京）股份有限公司分子间通过__________________形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；
由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于
金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的_____________(如NaO、MgO等)、_____________[如KOH、Ba(OH) 等]和绝大多数的
2 2
_____________是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、_____________、_____________ (除SiO
2
外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是_____________。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO 等。
2
④_____________单质(除汞外)与_____________均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点_____________，常在一千至几千摄氏度；
分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点_____________，但也有熔点
相当_____________的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，
而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导
电；金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度_____________；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬
度_____________，但也有硬度较小的，且具有延展性。
第四节 配合物与超分子
一、配合物
1、配位键
(1)概念：由一个原子单方面提供_____________，而另一个原子提供_____________而形成的化学键，即
“电子对给予—接受”键。
(2)表示方法：配位键常用A—B表示，其中A是_____________孤电子对的原子，叫给予体，B是接受孤
电子对的原子，叫_____________。
如：HO＋的结构式为 ；NH的结构式为 。
3
(3)形成条件：形成配位键的一方(如A)是能够提供_____________的原子，另一方(如B)是具有能够接受孤
电子对的空轨道的原子。
学科网（北京）股份有限公司①孤电子对：分子或离子中，没有跟其他原子共用的电子对就是孤电子对。如 、 、
分子中中心原子分别有1、2、3对孤电子对。含有孤电子对的微粒：分子如CO、NH 、HO等，
3 2
离子如Cl－、CN－、NO等。
②含有空轨道的微粒：过渡金属的原子或离子。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目
基本上是固定的，如Ag＋形成2个配位键，Cu2＋形成4个配位键等。
2、配合物
(1)概念：通常把金属离子或原子(称为_____________或原子)与某些分子或离子(称为_____________)以
_____________结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH )]SO 、[Ag(NH)]OH等均为
3 4 4 3 2
配合物。
(2)组成：配合物[Cu(NH )]SO 的组成如下图所示：
3 4 4
①中心原子：提供 ____________ _ 接受_____________的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时
又叫_____________)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
②配体：提供_____________的阴离子或分子，如Cl－、NH 、HO等。配体中直接同_____________的原子
3 2
叫做配位原子。配位原子必须是含有_____________的原子，如NH 中的N原子，HO中的O原子等。
3 2
③配位数：直接与中心原子形成的_____________的数目。如[Fe(CN) ]4－中Fe2＋的配位数为_____________。
6
(3)常见配合物的形成实验
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现
Cu2＋＋2NH ·H O===Cu(OH) ↓＋
3 2 2
_____________沉淀，氨水过量后
2NH、Cu(OH) ＋4NH ===
2 3
沉淀逐渐_____________，得到深
[Cu(NH )]2＋＋2OH－、[Cu(NH )]2＋＋
3 4 3 4
蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析
SO＋HO=====[Cu(NH )]SO ·H O↓
2 3 4 4 2
出_____________色晶体
溶液变为_____________ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)
3
滴加AgNO 溶液后，试管中出现
3
_____________沉淀，再滴加氨水 Ag＋＋Cl－===AgCl↓、AgCl＋
后沉淀_____________，溶液呈 2NH ===[Ag(NH )]＋＋Cl－
3 3 2
_____________
学科网（北京）股份有限公司(4)配合物的形成对性质的影响
①对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水
中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH) ＋
2
4NH ===[Cu(NH)]2＋＋2OH－。
3 3 4
②颜色的改变：当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，
根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显
_____________。
③稳定性增强
配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越_____________，配合物越_____________。当作为中心离
子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位
键比Fe2＋与O 分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O 分子结合，
2 2
血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
二、超分子
1、定义：超分子是由_____________的分子通过__________________形成的分子聚集体。
特别提醒：
(1)超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
(2)超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。
2、超分子的两个重要特征是_____________和_____________。
学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司
