高中化学中关于晶体的相关知识属于选修二《物质的结构与性质》,这本书介绍了原子的结构和性质、分子的结构和性质,之后便是晶体的结构和性质。
固体有晶体和非晶体之分。两者最大的区别是晶体能自发的呈现出多面体外形即具有自范性,微观结构表现出原子在三维空间里呈现周期性有序变化;其次晶体的物理性质具有各向异性。而非晶体不具有自范性和各向异性,即非晶体原子排列相对无序且无具体的熔点。
四种典型晶体类型—分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体
一、分子晶体
定义:只含分子的晶体称为分子晶体。
典型的分子晶体:
(1)所有非金属氢化物,如水、硫化氢、氨气、氯化氢、甲烷等;
(2)部分非金属单质,如卤素(X2)、氧气(O2)、硫(S)、氮气(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等;
(3)部分非金属氧化物,如CO2、P2O5、P4O10、SO2等;
(4)稀有气体;
(5)几乎所有的酸;
(6)绝大多数有机物。
晶体特点:分子内有共价键,分子外存在分子间作用力、氢键。
二、共价晶体
定义:晶体的微观空间没有分子,原子之间用共价键相互连接。
典型的共价晶体:
(1)某些单质。如硼(B)、硅(Si)、绪(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AI取代部分Si。用O取代部分N面获得结构多样化的陶瓷,用于制作LED发光材料。
晶体特点:无分子,原子之间由共价键相连的“巨分子”。
三、金属晶体
定义:金属(除汞外)在常温下都是晶体,称为金属晶体。
典型的金属晶体:常温下的固态金属单质
晶体特点:播述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而把所有的金属原子维系在一起。由此可见,金属晶体跟共价晶体一样,是一种“巨分子”。
四、离子晶体
定义:离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。
典型的离子晶体:由阴、阳离子构成的晶体。如大部分金属和非金属形成的物质。
晶体特点:晶体内存在离子键、共价键、氢键即微弱的范德华力,主要以阴阳离子的相互作用力为主。
过渡晶体:以上四种典型晶体纯粹的不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,因而通常当作离子晶体来处理、如Na2O等;同样,偏向共价晶体的过渡体晶体当作共价晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。四种典型晶体都有过渡型。
混合晶体:石墨有类似金属晶体的导电性,面且,由于相邻碳原子平面之间相隔较远,电子不能从一个平面跳跃到另一个平面,所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向,像石墨这样的晶体,是一种混合型晶体。