第一篇：軸承的功用和類型,滑動軸承與滑動軸承的代號電子教案

【課題編號】

15－8.1 【課題名稱】

軸承的功用和類型，滑動軸承與滑動軸承的代號?！窘虒W目標與要求】

一、知識目標.了解軸承的功用和類型。2.了解滑動軸承的結(jié)構(gòu)及材料。3.熟悉滾動軸承的傳動結(jié)構(gòu)及基本代號。

二、能力目標.能夠熟悉滾動軸承與滑動軸承的特點及應用場合。2.能夠讀懂滾動軸承基本代號的含義。

三、素質(zhì)目標.了解軸承的作用及兩種軸承的特點。2.能讀懂滾動軸承類型及內(nèi)徑代號的含義。

四、教學要求.熟悉滾動軸承與滑動軸承的特點及應用場合。2.了解滾動軸承與滑動軸承的結(jié)構(gòu)。.熟悉滾動軸承的基本代號中的常用類型3、6、7和內(nèi)徑代號的含義?！窘虒W重點】.滾動軸承與滑動軸承的主要特點及應用場合。2.滾動軸承的基本代號含義?！倦y點分析】

1.軸承襯的作用和軸瓦的關(guān)系。2.直徑系列和寬度系列的含義?！痉治鰧W生】

為使學生對軸承有感性認識，應配教具、實物或視頻。該內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖較多，由于學生識圖水平不同，有的學生對軸承結(jié)構(gòu)可能看不懂，尤其是油溝部分的結(jié)構(gòu)更不易理解。滑動軸承的內(nèi)徑小于20㎜時，其代號沒有規(guī)律性，必須要求學生背熟。【教學思路設計】

1.用比較法來講授滑動軸承和滾動軸承的各自特點及應用場合。.滾動軸承的類型很多，應突出常用軸承的特點，達到以點帶面的效果?！窘虒W安排】

3學時（135分鐘）【教學過程】

一、軸承的功用和類型 1.功用

用以支承軸和軸上零件一起轉(zhuǎn)動。軸承是機器中非常重要的零件。如果沒有軸承，機器就不能工作。

2.類型 按軸與支承之間的摩擦狀態(tài)分為兩種，軸與支承之間為滑動摩擦狀態(tài)的支承稱為滑動軸承；軸與支承之間為滾動摩擦狀態(tài)的軸承稱為滾動軸承，如圖8—1所示。

滑動軸承的軸與軸承之間為面接觸，其壓強小，適合于載荷大、速度低的工作場合。如果軸徑與軸承之間能夠被油膜完全隔離開，稱為液體摩擦滑動軸承，其使用壽命長、傳動平穩(wěn)；如果軸徑與軸承之間不能被油膜完全分開，稱為非液體摩擦滑動軸承，常用機械的滑動軸承屬于這種工作狀態(tài)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝方便等優(yōu)點。

滾動軸承的軸與軸承被滾動體隔離開，屬于點、線的高副接觸，壓強較大，但滾動摩擦阻力較小，啟動容易，應用很廣。尤其是滾動軸承已有統(tǒng)一的國家標準，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，更換維護方便，價格也較低廉。

二、滑動軸承 1.類型與結(jié)構(gòu)。

1）向心滑動軸承也稱徑向滑動軸承，承受徑向載荷。有以下三種結(jié)構(gòu)型式：

a 整體式 如圖8—2所示，其結(jié)構(gòu)簡單，磨損后無法調(diào)整軸與軸瓦的間隙。適用于低速、輕載荷。

B 剖分式 如圖8—3所示，軸承被剖分成上下兩部分，通過增減剖分面間的調(diào)整墊片來調(diào)整軸與軸瓦的間隙。應用較廣。

c 調(diào)心式 如圖8—5所示，軸承的軸瓦可繞中心轉(zhuǎn)動而調(diào)整位置，以適應軸徑的加工或裝配而引起的軸線傾斜。2）推力滑動軸承 也稱止推軸承，承受軸向載荷，如圖8—6所示。通過采用環(huán)狀支承面來承受軸向載荷。.結(jié)構(gòu)和材料

為了減少磨損，滑動軸承選用錫青銅做軸瓦與軸徑直接接觸承受載荷，軸瓦的結(jié)構(gòu)分為整體式和剖分式兩種。

1）軸瓦的結(jié)構(gòu)

a 整體式 如圖8—7所示。一般上表面內(nèi)留有油溝和油孔作潤滑用。油溝形狀如圖8—9。由鉗工用油溝塹剃出。

b 剖分式 如圖8—8所示。分上下兩片軸瓦，上軸瓦內(nèi)開設油溝。

2)軸瓦與軸承襯的材料

常用軸瓦材料以錫青銅為多，見表8—1。為了提高滑動軸承的性能，在軸瓦的內(nèi)表面上澆注上一層很薄的軸承合金，也稱巴氏合金。巴氏合金的抗膠合能力強，耐磨性好、跑合性好，用以較重要的滑動軸承中。

三、滾動軸承 1.結(jié)構(gòu)、類型及代號

1）結(jié)構(gòu) 如圖8—11，滾動軸承由內(nèi)、外圈、滾動體和保持架組成。滾動體分為球和柱兩大類，見圖8—12。工作時一般內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動，外圈固定在軸承座內(nèi)不動。

2）類型 按承受載荷方向分為向心軸承和推力軸承，向心軸承主要承受徑向載荷；推力軸承主要承受軸向載荷。按滾動體的形狀分為球軸承和滾子軸承，球軸承的滾動體與軸承套圈之間是點接觸，承載能力小，但允許速度高；滾子軸承的滾動體與軸承套圈之間是線接觸，承載能力較大，但允許速度較低。

按能否調(diào)心分為可調(diào)心和不可調(diào)心兩類，如圖8—13所示，內(nèi)外圈允許有一定的角偏差。

3）接觸角 滾動體與滾道接觸處的法線方向與軸承徑向平面的夾角稱為公稱接觸角，接觸角的大小是隨軸向載荷的變化而變化，如表8—2。

4）代號

代號由基本代號、前置代號和后置代號三段組成，應記住基本代號的含義。

a.基本代號 基本代號由5位數(shù)表示。如72108左邊第一位表示軸承類型是角接觸球軸承，左起第二位表示寬度系列，即同內(nèi)徑和外徑相同但不同寬度的軸承；左起第三位表示直徑系列，即同內(nèi)徑但不同外徑和高度的軸承，表明其滾動體大小不一樣，滾動體大，其承載能力大，但寬和高都增大，常用表示為1、2、3，分別為輕、中、重型，即滾動體由小逐漸增大。寬度系列和直徑系列公稱為尺寸系列，如表8—5所示，必要時由查表可得含義。而內(nèi)徑代號是必須牢記的，一般規(guī)律為第4、5位數(shù)乘以5為軸承的內(nèi)徑，如12，則內(nèi)徑為12×5=60，但內(nèi)徑小于20mm時其內(nèi)徑代號見表8—4。

b.前置與后置代號 前置代號在基本代號的左側(cè)用字母表示軸承的分部件，如L、K等。后置代號在基本代號的右側(cè)，用字母或字母與數(shù)字的組合表示。常用/P0～/P2表示精度等級。/P0級為普通級，可不標準。舉例如例8—1所示。

四、布置作業(yè)

P2152習題8-1、2、3、4

第二篇：技師論文-軸承與滑動軸承常見的故障及維修方法(DOC)

金藍領(lǐng)技能鑒定技師論文

論文題目：

軸承與滑動軸承常見的故障及維修方法

姓

名：

張國祥

身份證號：

準考證號：

所在單位： 山東省天安礦業(yè)集團有限公司

金藍領(lǐng)技能鑒定技師論文

軸承與滑動軸承常見的故障及維修方法

姓

名：張國祥

單

位：山東省天安礦業(yè)集團有限公司

摘要：軸承故障在機床維修中占有重要地位，摸清軸承的常見故障現(xiàn)象有助于迅速找到故障。軸承在維修中的常見故障，并列舉了不同故障的現(xiàn)象以及根據(jù)現(xiàn)象進行故障判定的方法。軸承的維修方式簡單，通常采用直接更換的方式。

關(guān)鍵字：軸承 滑動軸承 故障機理 診斷 預防 維修

一、軸承的故障機理

在大多數(shù)機械設備中，軸承是最普通的機械零件，其損壞率也相對較高，在所有機械設備故障中，軸承的故障占據(jù)著很大的比例。軸承有著維護方便、可靠性高、起動性能好等特點，因此設備處于等速度狀態(tài)時，有較高的承載力。

下面我們以滾動軸承為例分析其故障機理。相比而言，滾動軸承比滑動軸承的徑向尺寸大且減振能力比較差，機械設備處于高速狀態(tài)下滾動軸承要比滑動軸承的壽命低，噪音也比較高。其中的向心軸承的主要作用是承受徑向力,其組成包括四部分，即內(nèi)、外圈、滾動體與滾動體保持架。其中內(nèi)圈緊緊套在軸頸上隨軸同步旋轉(zhuǎn)，而外圈則在軸承座孔中。當內(nèi)外圈做相對轉(zhuǎn)動的運動時，滾動體會在內(nèi)圈外周與外圈內(nèi)周的滾道上滾動，為防止摩擦保持架將二者隔開。

多數(shù)情況下軸承之所以會出現(xiàn)問題，主要是由于運行過程中密封軸套以及固定螺栓等零件松動，造成滾動體及滾動體保持架磨損，或軸承壓蓋，軸套等處有縫隙，水或粉塵等雜質(zhì)從這些縫隙中進入軸承箱，潤滑油變臟造成潤滑不良，最終導致軸承的故障

二、軸承在機床中的常見故障

2.1滾子磨損

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<25mm，切忌沿軸線方向作直線研點。

若軸瓦擦傷輕微或僅是局部燒傷，則應考慮更換潤滑油，用磨合的方法來處理。3.1.2徑向間隙的調(diào)整

滑動軸承的徑向間隙S是保證液體摩擦的主要條件。剖面式華東軸承因磨損使得徑向間隙增大，常出現(xiàn)漏油、振動、磨損加快等現(xiàn)象。在維修時，首先采用壓鉛法來測量出華東軸承的徑向間隙值：根據(jù)測量間隙的大小選用直徑為0.6~1mm的軟鉛絲，按圖1所示的位置安放。其頂間隙的平均值可按下式計算：

?1?a1?c1a?c,?2?2222 b??1b2??2Spj?1?22用Spj減去理論計算的徑向間隙，即確定出調(diào)整的徑向間隙所需的墊片厚度（見圖一），即N=Spj-δ式中δ——軸瓦的配合間隙，δ=kd(k為系數(shù)，d為軸的直徑)，經(jīng)壓鉛法計算出墊片的厚度n后，再將相同厚度的2組墊片放在

圖1 壓鉛法測量滑動軸承的徑向間隙 1瓦蓋 2 軸

軸瓦的,再將相同厚度的2組墊片放在軸瓦的兩側(cè)。隨后通過調(diào)整軸瓦瓦口之間的墊片重新調(diào)整徑向間隙，并按軸頸尺寸進行刮配，直到刮研軸瓦內(nèi)孔到所要求的精度為止。3.1.3減小接觸角度、增大油楔尺寸

軸瓦與軸頸之間的接觸角過大會影響潤滑油膜的行成，軸瓦會很快磨損。角度過小則會增加軸瓦的鴨梨，也會加快磨損。因此，在裝配時，接觸角以60~90度為宜，高速軸控制在60度左右，中低速軸控制在90度以下。

運轉(zhuǎn)中，在交變應力的反復作用下，軸瓦的磨損增加，軸頸下沉，使

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主動性、預防性的工作，即對故障發(fā)生的根源進行監(jiān)測和排除。包括定期修復、預防性維修和定期報廢 3 類維修工作。將PaM原則應用于滑動軸承的維修工作，可取得很好的維修效果。例如因滑動軸承的軸瓦失效造成某企業(yè)一臺65t鏈式冷拔機經(jīng)常停機。雖然該企業(yè)對滑動軸承加強了養(yǎng)護監(jiān)控，但平均不到半年仍出現(xiàn)燒瓦抱軸等事故。將PaM原則引入維修模式后，冷拔機滑動軸承已順利運行了近1a,未出現(xiàn)因軸瓦失效造成停機故障。大大提高了經(jīng)濟效益。3.2實例

軸承是最常見的標準件之一，比較容易進行互換，因此機床軸承故障維修一般為直接更換軸承。軸承故障維修的難點在于根據(jù)故障現(xiàn)象判定是否為軸承故障。3.2.1回轉(zhuǎn)部件較大異響

機床出現(xiàn)異響是比較常見的故障現(xiàn)象，異響往往是零件出現(xiàn)磨損的重要標志。但在回轉(zhuǎn)部件處出現(xiàn)的故障應該首先考慮為軸承故障避免盲目尋找故障源。

維修實例：

哈挺CS －42 為精密小型數(shù)控車床，其Z 軸滾珠絲杠在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)較大響聲。一開始無從判定故障根源，將滾珠絲杠拆下后，發(fā)現(xiàn)其兩端起支撐作用的兩對配對軸承（型號為 NSK ：25TAC62B，推力角接觸軸承）出現(xiàn)內(nèi)外圈松動，將軸承更換。消除故障現(xiàn)象。3.2.2回轉(zhuǎn)軸顫抖

軸承是保證回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)精度的重要保證，回轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)、高精度由其所支撐的軸承方式和類型保證。回轉(zhuǎn)軸尤其是主軸的顫抖往往是由于軸承的磨損造成的。

四、軸承的安裝與拆卸

軸承在安裝與拆卸過程中，其質(zhì)量高低對機械設備的運行與使用壽命有著重要的影響，因此討論軸承的維修問題，就不得不談談軸承的安裝與拆卸。下面以滾動軸承為例加以闡述。4.1 滾動軸承的安裝

安裝滾動軸承最好在干燥，沒有粉塵的廠房里進行，特殊情況必須在

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防止其相對于軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。4.2 滾動軸承的拆卸

如果軸承拆下后需要再次利用，那么決不可通過滾動體施加拆卸力。對于分離型軸承的內(nèi)、外圈可分別拆除。對非分離的軸承，具有較松配合的一個軸承圈應先從座上拆除，具有過盈配合的軸承圈可根據(jù)軸承類型和尺寸，分別使用下面的工具和附件來拆卸。4.2.1 圓柱形內(nèi)孔的軸承

① 用手錘輕擊軸承圈，或使用拉手即可將小軸承從軸上拆下。若軸承箱局部在設計時開有裝卸螺釘?shù)穆菘?，則外圈的拆卸就更為方便。

② 對于配合較緊的大型軸承，一般需要較大的拆卸力，特別是已工作多時及有摩擦腐蝕產(chǎn)生時，這種場合，使用油壓法可以大大簡化 拆卸工作，當然配置中必須已有必要的油道和油槽時方能這樣做。

③ 對于在使用過程中已經(jīng) 損壞的大型軸承內(nèi)、外圈的拆卸，也可使用氣割的方法將軸承內(nèi)外圈割成 2 至 3 部分，即可將軸承內(nèi)外圈取下，但注意不要將軸或軸承座表面破壞。4.2.2 錐形內(nèi)孔軸承

① 裝在緊定套上的軸承，可先將螺母松幾圈，然后用手錘在軸承內(nèi)圈敲幾下即可拆下。

② 若要拆下裝在錐形軸頸上的大型軸承，可采用油壓法十分方便。即在配合面注入壓力液壓油后，軸承會立即與其接觸面分離。

五、軸承維修的其它注意事項

5.1 切忌裝反

在機械維修過程中，維修軸承時要注意其嚴格的方向要求，安裝正確才能保證其工作正常。由于有些軸承不具備十分明顯的外部特征，無論是正反方向都可以裝上，因此會出現(xiàn)裝反的現(xiàn)象。比如平面軸承的松圈與緊圈，如果對其具體的結(jié)構(gòu)以及安裝注意事項不甚了解，則在安裝時就容易出現(xiàn)裝反的問題，由于裝配后無法正常工件造成機械設備的故障；再比如圓錐軸承的裝法有兩種，即 “面對面”與“背靠背”，一旦裝配錯誤會造成軸向竄動且無法調(diào)整。所以軸承裝配過程中，維修人員要對軸承的結(jié)構(gòu)與安裝要求有充分的了解，仔細閱讀說明書，提高維修工作的效率與準確性。

第三篇：【鼎尖教案】高中化學(大綱版)第三冊 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(

第二課時

［引言］上一課我們學習了離子晶體。離子晶體由陰、陽離子通過離子鍵在空間規(guī)則排列而成。由于離子間存在著較強的離子鍵，使離子晶體表現(xiàn)出硬度較大，熔、沸點較高等性質(zhì)特點，如NaCl和CsCl晶體，與之相比，請看下列晶體。

［多媒體展示］碘晶體、萘的晶體、二氧化碳的晶體、雪花晶體、冰晶。

［講述］屏幕顯示的碘的晶體，萘的晶體、二氧化碳的晶體均有易升華的特點，而雪花晶體、冰晶較易熔化，進而汽化。由此可知，這些晶體并無離子晶體較高的熔、沸點。它們是本節(jié)將要學習的另一類晶體。

［板書］

二、分子晶體 ［引導］請同學們參照離子晶體的分析方法，首先思考構(gòu)成分子晶體的粒子及粒子間的作用力是什么？

［學生活動］ ［板書］

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合而形成的晶體叫分子晶體。

［講述］任何分子之間都存在分子間作用力。稀有氣體，不少非金屬單質(zhì)（如H2、N2、O2、Cl2、I2等）和化合物（如H2O、HX、NH3、CH4、CO2等及大量有機分子）在常溫下是氣體、易揮發(fā)的液體或易熔化易升化的固體，處于氣體和液體的分子在降溫凝聚時可通過分子間作用力而聚集在一起，形成分子晶體。分子晶體的特點是分子依靠分子間作用力整齊地排列在晶體中。

［模型展示］干冰及其晶體結(jié)構(gòu)模型。

［講解］此為干冰晶體的一個晶胞，由此晶胞向空間規(guī)則、重復地排列即可形成二氧化碳的晶體，同學們仔細觀察干冰晶胞的結(jié)構(gòu)，分析分子的排列和取向。

［學生活動］觀察、分析 ［小結(jié)］干冰晶胞呈立方面心結(jié)構(gòu)，其中八個頂角上排列著取向相同的8個二氧化碳分子，三組平行面的面心上各有一個二氧化碳分子，而且每組相對的分子排列取向也相同。由此可知，晶體中分子排列有一定的取向。那么，與離子晶體相比，則有，離子晶體中離子有陰陽之分，而分子晶體中分子有取向之分。其實分子晶體比離子晶體更為復雜些。

［思考］

1.屬于一個干冰晶胞中的二氧化碳分子有幾個？（8×

11+6×=4個）822.在干冰晶體中，設立方體晶胞的棱長為a，則每個二氧化碳分子周圍距離相等且最近的二氧化碳分子有幾個？其距離為多少？

［解析］在熟悉干冰晶胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，想象晶體的結(jié)構(gòu)，假若選定立方體頂點上的一個CO2分子，則與其等距離最近的CO2分子應在面心上，這樣的分子共有12個（同層4個，上層4個，下層4個），且距離為

2a。2［板書］2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： ［投影］

立方面心結(jié)構(gòu)——每8個CO2分子構(gòu)成立方體且再在6個面心各占據(jù)1個，在每個CO2周圍等距離（2a/2，a為立方體棱長）最近的CO2有12個（同層4個，上層4個，下層4個）。

［過渡］以上我們以干冰晶體為例，認識到分子晶體是分子間通過分子間作用力結(jié)合而成的一類晶體，那么分子間作用力的存在對其物理性質(zhì)有何影響呢？

［板書］3.性質(zhì)特點：

［三維動畫］CO2由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)

［講述］氣態(tài)物質(zhì)分子能縮短彼此間的距離，并由無規(guī)則運動轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列，這說明物質(zhì)的分子間存在著作用力——分子間作用力。

從常見由分子構(gòu)成的物質(zhì)的狀態(tài)（如氣體O2、H2、N2、Cl2、HCl、NH3、CH4、CO2、SO2等，液體H2O、C2H5OH，液溴、H2SO4等）可知分子晶體的熔、沸點較低，也就是說克服分子間引力使物質(zhì)熔化和汽化所需能量較低，說明分子間作用力較弱，與化學鍵相比其差別是：

［板書］①分子間作用力與化學鍵 ［投影小結(jié)］

－①化學鍵存在于分子或物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子之間，鍵能約為100～600 kJ·mol1。

－②分子間作用力存在于分子之間，其大小一般在2～20 kJ·mol1之間。③分子間作用力很弱，不屬于化學鍵。

［引述］正是由于分子間作用力很弱，所以分子晶體具以下性質(zhì)特點： ［板書］較低的熔、沸點，較小的硬度。如：

［投影］

熔點

沸點

N2 －209.86℃

－195.8℃

CO －199℃

－191.5℃ ［討論］有同學說，在一般分子晶體中存在共價鍵，使其熔化或汽化時就需較多的能量，因此熔、沸點也應較高，此說法有無道理？

［分析］分子晶體是由分子構(gòu)成的，除稀有氣體的晶體外，分子內(nèi)部存在較強的共價鍵，而分子之間則通過較弱的分子間作用力聚集在一起。前者影響分子晶體的化學性質(zhì)，而熔、沸點高低則取決于分子間作用力，即分子間作用力與物質(zhì)的物理性質(zhì)有密切關(guān)系。所以，該同學的說法沒有道理。

［思考］1.食鹽和蔗糖熔化所克服的粒子間的相互作用是否相同？ 2.碘和干冰的升華所克服的粒子間的相互作用是否相同？

［解析］食鹽熔化克服的是離子鍵、蔗糖熔化克服的是分子間作用力，兩者不同。碘和干冰都是分子晶體，升華時克服的都是分子間作用力。此類題目需要考慮晶體類型和粒子間的作用力。

［投影］鹵素單質(zhì)的熔沸點

??I2，熔、沸點發(fā)生規(guī)律性變化的原因。請分析表中數(shù)據(jù)，推測使鹵素單質(zhì)從F2???I2逐漸升高。另外，聯(lián)系［引導］從表中數(shù)據(jù)不難看出鹵素單質(zhì)的熔、沸點從F2?鹵素單質(zhì)常溫下的狀態(tài)（F2、Cl2呈氣態(tài)，Br2為液體，I2為固體，也可得出與實驗數(shù)據(jù)相同

??I2逐漸升高的原因是何呢？這得從晶體類的結(jié)論。那么，導致鹵素單質(zhì)熔、沸點從F2?型分析起。

［投影］

問題1：鹵素單質(zhì)屬何晶體類型？ ［答曰］分子晶體

問題2：鹵素單質(zhì)分子的組成和結(jié)構(gòu)有何特點？ ［答曰］鹵素單質(zhì)分子均是由鹵原子通過共價單鍵結(jié)合成的雙原子非極性分子。其結(jié)構(gòu)式可用通式“X—X”表示。因此鹵素單質(zhì)分子具有組成和結(jié)構(gòu)相似的特點。．．．．．．．問題3：影響鹵素單質(zhì)熔、沸點高低的作用力是何？

［答曰］分子間作用力。

問題4：鹵素單質(zhì)熔沸點從F2???I2逐漸升高，可知從F2???I2分子間作用力逐漸增強，那么在此影響分子間作用力的主要因素又是何呢？

［答曰］分子體積大小或分子質(zhì)量大小或相對分子質(zhì)量大小。

［說明］以上三種答案都對，但便于我們分析判斷的當屬相對分子質(zhì)量。［板書］②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點： 一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，．．．．．．．．．．其熔、沸點升高。

［思考］按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，四鹵化碳的熔、沸點如何遞變？

［分析］四鹵化碳屬組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。

［投影］

鹵素單質(zhì)的熔、沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)系

四鹵化碳的熔、沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)

系

［過渡］從以上分析可知，對于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子間作用力大小是直接影響其熔、沸點高低的因素，而分子間作用力的大小除取決于相對分子質(zhì)量外，還與分子的極性、氫鍵等因素有關(guān)。

［投影］

一些氫化物的沸點

［設疑］從上圖可看出，ⅤA、ⅥA、ⅦA元素氫化物的沸點與ⅣA相比出現(xiàn)了反常，為什么HF、H2O和NH3的沸點會反常呢？

［轉(zhuǎn)引］HF、H2O和NH3的沸點反常，是因為它們的分子間存在著一種比分子間作用力稍強的相互作用，它叫氫鍵。

［板書］③氫鍵

［閱讀］弄清以下幾個問題： 1.氫鍵如何形成？ 2.氫鍵形成的條件？ 3.氫鍵的表示方法？

4.氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響？

［講述］氫鍵如何形成呢？現(xiàn)以HF為例說明。在HF分子中，由于F原子半徑小，吸引電子能力強，導致H—F鍵極性很強，其間共用電子對強烈偏向F原子，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個半徑很小，帶部分正電荷的H核，可使另一分子中帶部分負電荷的F原子幾乎無阻礙地充分接近它，產(chǎn)生靜電吸引作用而形成氫鍵。氫鍵比化學鍵弱得多，但比分子間作用力稍強。為區(qū)別與化學鍵，氫鍵常用“?”來表示，如F—H?F，同學們觀察課本P4圖1—7，圖1—8，可發(fā)現(xiàn)形成氫鍵的三原子處于一條直線上，這就是說形成氫鍵具有方向的選擇性。而且H原子周圍只連兩個其他原子（一個為共價鍵，另一為氫鍵）。一個氫原子不可能同時形成兩個氫鍵，即說，氫鍵具有飽和性。

那么分子形成氫鍵必須具備怎樣的條件呢？ ［投影小結(jié)］ 1.氫鍵形成的條件

①分子中必須有H原子與它原子形成的強極性鍵。如H—F。

②分子中必須有吸引電子能力很強、原子半徑很小的非金屬原子。如F、O、N等。2.氫鍵的表示方法：用“X—H?Y”表示，三原子要在一條直線上，其中X、Y可同可不同，如：F—H?F、O—H?O、N—H?O等。

3.氫鍵的特點：

①比化學鍵弱得多，比分子間作用力稍強。②具有方向性和飽和性。

4.氫鍵的本質(zhì)：一般認為是一種靜電吸引作用。

［講述］由于分子間氫鍵的形成，使分子間產(chǎn)生了較強的結(jié)合力，因而使化合物的熔、沸點顯著升高。這是由于要使固體熔化或液體汽化，必須給予額外的能量去破壞分子間的氫鍵。

從投影圖“一些氫化物的沸點”可看出，在分子間沒有氫鍵形成的情況下（如IVA元素的氫化物），化合物的沸點隨相對分子質(zhì)量的增加而升高，這是由于隨分子量的增大，分子間作用力依次增強。但在分子間有較強的氫鍵時（如HF、H2O、NH3），化合物的沸點與同族同類化合物相比則顯著升高。

［投影小結(jié)］5.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔、沸點升高。

［轉(zhuǎn)引］從投影圖可看出H2O的沸點按沸點曲線下降趨勢應該在－70℃以下，而分子間氫鍵的形成使它的沸點實際為100℃，試設想如果水分子之間沒有氫鍵存在，地球上將會是什么面貌？

［討論］P5同學們可暢所欲言。

［概述］從投影圖氧族元素氫化物的沸點變化規(guī)律來看，如果水分子間沒有氫鍵，水的沸點將在－70℃以下。

地球上生存著的各種動植物是依存于當?shù)氐淖匀画h(huán)境和氣候條件的，而水的變化能直接影響自然環(huán)境和氣候。如果水的沸點降為－80℃左右，占據(jù)地球表面70%以上的浩瀚的海洋，川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，幾乎全要變成水蒸氣。就是終年冰雪覆蓋的極地，也只有極少量液態(tài)的水存在（極地個別地方溫度可能在－70℃以下）。于是地表會干涸龜裂，動植物要滅絕，地球?qū)ド鷻C，成為不毛之地??

［轉(zhuǎn)述］水分子間氫鍵的存在，使水表現(xiàn)出很多不同尋常的物理性質(zhì)。如水的沸點比同族其他化合物顯著高，水的比熱特別大，水結(jié)冰時體積膨脹，密度減小等。單說水結(jié)冰，水結(jié)冰時，水分子大范圍地以氫鍵結(jié)合，形成相當疏松有很多空隙的結(jié)構(gòu)（水分子締合），從而使冰的密度小于水，冰能浮于水面上。正是由于氫鍵造成的這一重要自然現(xiàn)象，才使得寒冷冬季江湖中一切生物免遭凍死的災難。

［過渡］以上我們從分子間作用力和氫鍵角度主要討論了物質(zhì)的熔、沸點。那么，分子晶體的導電性，溶解性如何？

［設疑］分子晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時能否導電？

［回答］固態(tài)和熔融態(tài)時只有中性分子，故不導電。

［說明］有些分子晶體溶于水時可發(fā)生電離而導電，如冰醋酸、硫酸等。［轉(zhuǎn)引］至于分子晶體的溶解性，由于分子不同，情況各異。

［演示］實驗1—1，蔗糖、磷酸、碘和萘晶體分別在水、四氯化碳中的溶解現(xiàn)象。［結(jié)論］蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳，而碘和萘卻易溶于甲氯化碳，不易溶于水。

［學生活動］從分子極性角度進行分析。［投影小結(jié)］ “相似相溶”規(guī)則：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。［思考］常用的硫粉是一種硫的小晶體，熔點112.8℃，易溶于CS2、CCl4等溶劑，試推測它可能屬于哪一類晶體？

［分析］硫的晶體熔點較低，且易溶于CS2、CCl4非極性分子形成的溶劑，可推斷它是由非極性分子形成的分子晶體。

［思考］單質(zhì)氯的熔點和沸點都很低，而氯化鈉的熔、沸點都很高，為什么？

［分析］單質(zhì)氯形成分子晶體，分子間存在較弱的分子間作用力，故熔、沸點都較低，而NaCl晶體屬離子晶體，離子間有較強離子鍵，故熔沸點都較高。

［總結(jié)］本節(jié)主要學習了分子晶體的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，希望同學們課后將分子晶體

和離子晶體進行對比。

［布置作業(yè)］課本P8

一、1.2

二、1.3.4.5 ●板書設計

二、分子晶體

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體。2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： 3.性質(zhì)特點：

較低的熔、沸點，較小的硬度，不導電。①分子間作用力與化學鍵

②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點。

一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。

③氫鍵

●綜合能力訓練題

1.下列變化過程中，共價鍵被破壞的是 A.碘晶體升華

B.溴蒸氣被木炭吸附 C.酒精溶于水

D.HCl氣體溶于水

［解析］A中碘升華是I2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，只破壞了分子間的作用力。B是一個物理過程，物質(zhì)本身沒發(fā)生變化，C中酒精分子擴散到水分子中，分子間作用力發(fā)生了變化。D中

＋－HCl氣體溶于水，HCl分子變成了水合氫離子（H3O）和Cl，共價鍵被破壞。

［答案］D 2.參考下表熔點，回答下列問題：

（1）鈉的鹵化物熔點比相應硅的鹵化物熔點高得多，這與

有關(guān)，因為

，故前者熔點遠遠高于后者。

（2）硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物熔點與

有關(guān)，隨

增大，增大，故熔點依次升高。

（3）鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物熔點與

有關(guān)，隨著

增大，減小，故熔點降低。

［解析］晶體熔點高低首先是與晶體類型有關(guān)。一般，原子晶體熔點高于離子晶體熔點；離子晶體熔點高于分子晶體熔點。其次，同類型的晶體熔點與決定作用力的粒子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。同類型原子晶體熔點與組成晶體的原子半徑有關(guān)。同類型離子晶體熔點與組成晶體的離子半徑和離子電荷數(shù)等因素有關(guān)。同類型分子晶體的熔點與相對分子質(zhì)量大小等有關(guān)。

（1）小題中鈉的鹵化物是離子晶體，硅的鹵化物形成分子晶體，所以前者熔點比后者高很多，這與晶體類型有關(guān)，因離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。

（2）小題中硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物形成分子晶體，且組成和結(jié)構(gòu)相似，因此，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔點升高。

（3）小題中鈉的氯化物及堿金屬的氯化物屬離子晶體，熔點高低與離子半徑有關(guān)，隨離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點降低。

［答案］（1）晶體類型，離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。（2）相對分子質(zhì)量，相對分子質(zhì)量，分子間作用力。（3）離子半徑，離子半徑，離子鍵能。

［點撥］此類題目應明確晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，把握粒子半徑規(guī)律及以上12條規(guī)律即可解決問題。

3.第28屆國際地質(zhì)大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需求。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構(gòu)建成8個籠，每個籠可容納1個CH4或1個游離水分子。據(jù)以上信息完成下列兩題。

（1）下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是 A.兩種都是極性分子 B.兩種都是非極性分子 C.CH4是極性分子

D.水是極性分子，CH4是非極性分子 ［答案］D（2）若晶體中每8個籠只有6個容納了CH4分子，另外2個籠被游離水分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為

A.CH4·14H2O

B.CH4·8H2O C.CH4·72H2O 3

D.CH4·6H2O ［解析］n（CH4）∶n（H2O）=6∶（46+2）=1∶8 ［答案］B

第四篇：【鼎尖教案】高中化學(大綱版)第三冊 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(

●備課資料

一、晶體的基本性質(zhì)

晶體的基本性質(zhì)是由晶體的周期性結(jié)構(gòu)決定的。

1.自范性：指晶體在適當條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。2.均一性：指晶體的化學組成、密度等性質(zhì)在晶體中各部分都是相同的。

3.各向異性：同一格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。

4.對稱性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和角頂重復出現(xiàn)。

這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上作有規(guī)律地重復，就是對稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點重復規(guī)律的體現(xiàn)。

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

6.穩(wěn)定性：晶體由于有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。7.有確定的熔點：給晶體加熱，當溫度升高到某一溫度便立即熔化。8.能使X射線產(chǎn)生衍射：當入射光的波長與光柵隙縫大小相當時，能產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。X射線的波長與晶體結(jié)構(gòu)的周期大小相近，所以晶體是個理想的光柵，它能使X射線產(chǎn)生衍射。利用這種性質(zhì)人們建立了測定晶體結(jié)構(gòu)的重要實驗方法。非晶態(tài)物質(zhì)沒有周期性結(jié)構(gòu)，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應。

二、夢幻般的晶體世界 1.什么是晶體

什么是晶體？晶體就是晶瑩閃亮的物體嗎？如果說下列物質(zhì)中，只有一種是晶體，那么在“玻璃、珍珠和冰雪”中，你選擇哪一個？如果答案是“冰雪”，你會奇怪嗎？說到晶體，還得從結(jié)晶談起。大家知道，所有物質(zhì)都是由原子或分子構(gòu)成的。眾所周知，物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：氣體、液體和固體。但是，你知道根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，固體又可分為幾類嗎？研究表明，固體可分為晶體、非晶體和準晶體三大類。晶體通常呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀，就像有人特意加工出來一樣。其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內(nèi)部原子的排列是雜亂無章的。準晶體是最近發(fā)現(xiàn)的一類新物質(zhì)，其內(nèi)部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。究竟什么樣的物質(zhì)才能算作晶體呢？首先，除液晶外，晶體一般是固體形態(tài)。其次，組成物質(zhì)的原子、分子或離子具有規(guī)律、周期性的排列，這樣的物質(zhì)就是晶體。但僅從外觀上，用肉眼很難區(qū)分晶體、非晶體與準晶體。那么，如何才能快速鑒定出它們呢？一種最常用的技術(shù)是X光技術(shù)。用X光對固體進行結(jié)構(gòu)分析，你很快就會發(fā)現(xiàn)，晶體和非晶體、準晶體是截然不同的三類固體。為了描述晶體的結(jié)構(gòu)，我們把構(gòu)成晶體的粒子當成一個點，再用假想的線段將這些代表粒子的各點連接起來，就繪成了像圖中所示的格架式空間結(jié)構(gòu)：

圖1—7

這種用來描述粒子在晶體中排列的幾何空間格架，稱為晶格。由于晶體中粒子的排列是有規(guī)律的，可以從晶格中拿出一個完全能夠表達晶格結(jié)構(gòu)的最小單元，這個最小單元稱作晶胞。許多取向相同的晶胞組成晶粒，由取向不同的晶粒組成的物體，叫做多晶體，而單晶體內(nèi)所有的晶胞取向完全一致，常見的單晶如單晶硅、單晶石英。大家最常見的一般是多晶體。

由于物質(zhì)內(nèi)部粒子排列的明顯差異，導致了晶體與非晶體物理化學性質(zhì)的巨大差異。例如，晶體有固定的熔點，當溫度高到某一溫度便立即熔化，而玻璃及其他非晶體則無固定的熔點，從軟化到熔化是一個較大的溫度范圍。我們吃的鹽是氯化鈉的結(jié)晶，味精是谷氨酸鈉的結(jié)晶，冬天窗戶玻璃上的冰花和天上飄下的雪花，是水的結(jié)晶。我們可以這樣說：“熠熠閃光的不一定是晶體，樸實無華、不能閃光的未必就不是晶體”。不是嗎？每家廚房中常見的砂糖、堿是晶體，每個人身上的牙齒、骨骼是晶體，工業(yè)中的礦物巖石是晶體，日常見到的各種金屬及合金制品也屬晶體，就連地上的泥土砂石都是晶體。我們身邊的固體物質(zhì)中，除了常被我們誤以為是晶體的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，幾乎都是晶體。晶體離我們并不遙遠，它就在我們的日常生活中。

2.晶體的誕生 站在光彩奪目、色彩艷麗的寶石晶體面前很少有人能夠漠視這種純潔、自然和美的魅力，人們常常禁不住俯下身來，從內(nèi)心中發(fā)出驚嘆：“世上居然有這么神奇的東西，它怎么長出來的呢？”

這個問題現(xiàn)在的人們已經(jīng)能夠精確地作出回答。有時，自然界中晶體的形成就同鹽的結(jié)晶過程一樣，從溶液中誕生。如，巖石的裂縫處充滿了溶解的液態(tài)物質(zhì)，結(jié)晶體逐漸沉積在巖石表面。當巖石表面飽和的溶液蒸發(fā)之后，晶體也就隨之形成了。有時，許多晶體是在令人難以置信的壓力和溫度下形成的。如，在巖漿中熔化、流動，爾后隨火山噴發(fā)的礦石冷卻后，晶體就誕生了。大自然用地球內(nèi)部的超高溫火爐來冶煉晶體，這不由得讓人想起神話中孫悟空在太上老君丹爐的三味真火中煉成火眼金睛。但是，自然界蘊藏的晶體不論在質(zhì)量、數(shù)量和品種方面都滿足不了人們的需要，因此，科學家就師法自然，模擬自然界的成礦條件來培育晶體，這就是人工晶體。

你知道最開始研制人工晶體是在什么時候嗎？楊德忠院士告訴我們說：“這個早啦。比如說在中國古代，就有煉丹的這些術(shù)士，他們實際上就是在弄人工晶體。還有最簡單的，從海水里提煉食鹽，把海水拿到池子里去，讓它曬干，它里面就可以形成很小的氯化鈉晶體，那就是人工晶體?！睙挼ばg(shù)士為尋找長生不老之藥，把一些化學物質(zhì)配方后，拿到高溫火爐中去燒，沒想到它的丹丸雖無回天之力，卻開創(chuàng)了化學科學的源頭。同時，創(chuàng)造出了原始的人工晶體。煉丹術(shù)士煉出的這些晶體大多是硫化物，因為硫化物在高溫下很容易結(jié)晶。人造紅寶石可以說是人工晶體大家族中的開山鼻祖。它最早是由法國科學家維爾納葉于1890年采用焰熔法制成的。人工晶體距今已有一百多年的歷史，這期間人們發(fā)明和設計出了包括提拉法、下降法、水溶液法以及冷坩堝法在內(nèi)的四十多種生長方法。晶體的生成有的可以在幾天內(nèi)完成，比如盤子中鹽水的結(jié)晶，而有的晶體需要幾百萬年的時間才能生成，比如在巖漿內(nèi)形成的礦物晶體。有時同樣的元素可形成多種晶體，比如最軟的石墨和最硬的鉆石就具有相同的化學成分——純碳。

尋找十全十美的晶體一直是科學家難以實現(xiàn)的理想。因為無論是在大自然中誕生還是在實驗室里合成，晶體都會由于不可逃脫的地球引力難以完美成形。于是科學家們希望換一種環(huán)境去生長晶體，建立永久空間站實現(xiàn)了這一切。在高空微重力環(huán)境中，即使比重不同的物質(zhì)也可以均勻混合、和平共處，因此長出的晶體晶格缺陷少，組分均勻，結(jié)構(gòu)完整，性能優(yōu)良。目前，各國科學家的造物本領(lǐng)已巧奪天工，不僅能用人工方法合成出自然界已有的晶體，如水晶、金剛石、人工合成胰島素等，也能用人工方法合成出自然界沒有的晶體，無機晶體如最常見的半導體單晶硅，有機晶體如青霉素等。

五光十色、豐富多彩的人工晶體已悄悄地進入了我們的生活，并在各個高新技術(shù)領(lǐng)域大顯神通。

3.神奇的人工晶體

當我們使用電腦上網(wǎng)時，當我們烹飪美味佳肴時，當我們用手機通話時，當新郎給新娘戴上鉆戒時，你可曾想到，發(fā)生在身邊的這些大事小事都與人工晶體有關(guān)。它們已成為當代日常生活和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。比如，純凈的人工石英晶體即人工水晶，就具有優(yōu)良的壓電性能，它既能把機械能轉(zhuǎn)變成電能；也能把電能轉(zhuǎn)化成機械能，甚至發(fā)出唱歌似的聲音。遙控器、電子表、手機、聲納等都是利用壓電晶體或其他壓電材料來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。壓電晶體主要用來制作濾波器、諧振器、光偏轉(zhuǎn)器等，被廣泛應用在鐘表及無線電工業(yè)上。

我們知道，X光的穿透本領(lǐng)很強，無論人體組織還是幾厘米厚的鋼板，它都能暢通無阻，因此可用來進行醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷和物質(zhì)分析。但X光人眼是看不見的，而通過一種晶體就能看得見。在X光或其他高能射線的照射下，這種晶體能夠激發(fā)出熒光，射線越強，熒光越強。這種晶體就是閃爍晶體。光電探測器記錄下這些光子數(shù)，就可以計算出入射粒子的能量，科學家利用這一原理進行高能物理實驗和宇宙射線的探測。人們用閃爍晶體做成的探測器或熒光屏比喻為看得見X光和高能射線的眼睛。我們對激光并不陌生，利用激光晶體設計的激光器，激勵后能夠產(chǎn)生各種激光，如果再加上變頻晶體，就能使激光的頻率增加一倍或數(shù)倍，甚至可以把不可見的紅外激光變?yōu)榭梢姽?，把綠色激光化為藍色光?，F(xiàn)在，常用作激光工作物質(zhì)的晶體有紅寶石晶體、石榴石晶體、摻鈦藍寶石晶體等。激光具有極強的方向性和單色性，能量高度集中，并能產(chǎn)生極高的亮度和極遠的射程。紅寶石激光器發(fā)出的激光，亮度比太陽光要高出幾億倍，照到月亮上也僅是一個變化不大，清晰可辨的明亮光斑。工業(yè)生產(chǎn)用激光可以在堅硬的寶石上打出頭發(fā)針尖粗細的小孔；激光還可用于通信，幾根細如發(fā)絲的光纖代替了笨重昂貴的電纜，但卻可以傳遞更多的信息。

如果給各種信息技術(shù)材料記功授獎，首功當屬半導體晶體。自動化技術(shù)的日新月異，電子計算機的更新?lián)Q代，廣播電視的普及與提高，通信事業(yè)的迅猛發(fā)展等都離不開半導體晶體。最常見的半導體晶體是硅和鍺，其電阻率介于金屬和絕緣體之間。自從1958年第一塊集成電路誕生以來，集成電路技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)在科學家已經(jīng)能夠在米粒大小的硅片上集成數(shù)十萬乃至數(shù)百萬個晶體管等電子元件，這就是我們的計算機從“386”迅速發(fā)展更新到“奔Ⅳ”的原因。

追溯人類最近百年的歷史，我們會發(fā)現(xiàn)，人工晶體為現(xiàn)代科技的發(fā)展立下了赫赫戰(zhàn)功。在兩次世界大戰(zhàn)的時候，石英晶體作為無線電通訊中的一個關(guān)鍵元件，開創(chuàng)了無線電通信時代。在上世紀五十年代，發(fā)現(xiàn)了硅單晶，直接導致了電視、手表、計算機、電話、無線電通訊的誕生，硅單晶的發(fā)現(xiàn)，表明了電子時代的來臨。上世紀六十年代，紅寶石晶體問世，產(chǎn)生了人工激光，為人類迎來了光電子時代。從某種意義上說，人工晶體不僅是劃分時代的標志，它還是人類進步與繁榮的階梯，隨著更為神奇的晶體的誕生，人類文明必將走向一個更加美好的高科技時代。

三、晶體缺陷

所謂理想晶體是指晶體中的原子、分子或離子等完全按照嚴格的周期性重復排列得到的晶體，晶體中所有的晶胞是等同的。而在實際晶體中或多或少總會存在空位、錯位、雜質(zhì)粒子等缺陷，這些因素促使實際晶體偏離理想的周期性重復排列，人們稱之為晶體缺陷。即使少量缺陷對晶體的性質(zhì)卻有很大的影響。如半導體材料單晶硅和單晶鍺，雜質(zhì)含量要求小于－109。因此人們千方百計設法克服晶體缺陷來滿足要求。這樣看來，晶體缺陷是件壞事，是需要克服消除的。其實不然，有的晶體材料需要克服晶體缺陷，更多的晶體材料需要人們有計劃、有目的地制造晶體缺陷。因為晶體缺陷能影響晶體的性質(zhì)，在晶體中有計劃地制造種種缺陷，就可使晶體的性質(zhì)產(chǎn)生各種各樣的變化，以此造就各種性能的晶體材料來滿足五彩

繽紛的物質(zhì)世界的需要。比如，ZnS晶體的晶體缺陷可以作為藍色熒光粉。藍色熒光粉的主要原料是硫化鋅（ZnS）晶體，它是白色的。如果往ZnS晶體中摻入大約0.0001%的氯化銀＋－＋－（AgCl）時，Ag和Cl分別占據(jù)ZnS晶體中對應Zn2和S2的位置，造成晶體缺陷，破壞

＋－了ZnS晶體周期性結(jié)構(gòu)，使得雜質(zhì)原子周圍的電子能級與Zn2和S2周圍的不同。這種摻雜的ZnS晶體，在陰極射線激發(fā)下，放出波長為450 nm的熒光，可做彩色電視熒光屏中的藍色熒光粉。

四、球烯——碳家族的新成員

提到晶態(tài)的碳單質(zhì)，人們自然會想到光澤奪目、堅硬無比的金剛石和深灰色、質(zhì)軟滑膩的石墨，因人類對它們的認識和應用已源遠流長。但在1985年，科學家們用激光照射石墨時，通過質(zhì)譜法首次檢測出C60、C70等純碳分子，此后，又用它法制出了它們的晶體。除此，還發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)與C60類似的分子，如C28、C32、C50、C70、C84、C90、C94?、C240、?、C540等，它們組成了一個尚不完整的系列（如下圖）。至此，在金剛石和石墨之后，人們發(fā)現(xiàn)了碳的第三類晶態(tài)同素異形體——球烯。

其中比較重要的是C60，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)C60分子具有封閉球形籠式結(jié)構(gòu)，即C60是由12個五邊形和20個六邊形所圍成的球形凸多面體，具有高度美學對稱性的足球狀分子，人們稱之為“碳足球”。如此結(jié)構(gòu)中共有60個頂點和90條棱邊，它們分別代表60個碳原子的位置和90條碳碳鍵，結(jié)構(gòu)中每個C原子與相鄰的3個C原子成鍵，因每個C原子共可形成4條鍵，故其中兩條為單鍵，一條為雙鍵、整個分子共60條C—C和30條C==C。C60的球形結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部形成了一個球形空腔。

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，C60和C70分子都是非極性分子，通過分子間作用力形成分子晶體。因此，熔、沸點較低、密度較小，易溶于苯、甲苯等有機溶劑。由于球烯類分子中存在著交替的單雙鍵，因而表現(xiàn)出很強的芳香性和熱穩(wěn)定性，如可與F2、H2等非金屬發(fā)生分步加成反應，生成C60F6、C60F36、C60H36、C60H60等多種加成產(chǎn)物。化學家們嘗試往C60的空心球中加入各式各樣的金屬原子，已成功地研制出了金屬摻雜C60的超導體（如K3C60、Rb3C60）。還進一步試驗，向球心里放入多種離子，使它們成為一個個帶電的球體；化學家還試圖通過各式各樣的方法為球面上的碳原子“接種”上各種取代基使之成為球烯的各種衍生物。

可以說，球烯的發(fā)現(xiàn)，對于碳化學甚至整個化學領(lǐng)域、新型無機非金屬材料的研究都具有非常重要的意義。更因為球烯同時具有“內(nèi)藏”和“外接”的兩種可能性，因此今后的化學研究必定會更加豐富多彩。

“Cn”的結(jié)構(gòu)：

1.Cn中有五邊形和六邊形，每個五邊形占有的碳原子數(shù)應為5/3個（5×邊形占有的碳原子數(shù)為2個（6×

1313），而每個六）。

2.關(guān)于棱數(shù)，由于每個孤立的碳原子周圍有三個鍵（一個雙鍵，兩個單鍵），而每個鍵

卻又是兩個碳原子所共有，因此棱數(shù)為n×3×3.單、雙鍵數(shù)的求法： 單鍵數(shù)+雙鍵數(shù)=總棱邊數(shù) 單鍵數(shù)=2×雙鍵數(shù)

4.五邊形及六邊形數(shù)目的求法：

設五邊形為a個，六邊形為b個，則有：

?5??a?2?b?n(頂點數(shù))3?3??n?(a?b)?n??22??歐拉定理:頂點數(shù)?面數(shù)?棱邊數(shù)??12。

?2a、b由兩式聯(lián)立方程組求解可得。

五、可燃“冰”——未來高效新能源

可燃“冰”是一種沉于海底的獨特新能源。是天然氣（甲烷類）被包進水分子中，在海底低溫與高壓下形成的透明晶體。

由于海水水溫低，壓力大，海洋生物和微生物死亡，尸體沉入海底，在無氧環(huán)境下，經(jīng)過厭氧菌分解，生成甲烷等可燃性氣體，然后鉆入海底疏松的沉積巖，與水結(jié)合成可燃冰。年復一年，在海底就形成了綿延數(shù)萬里的可燃“冰”的礦藏?？扇肌氨钡膬α看螅芰扛?，科學家斷言，天然氣水合物作為未來的一種潛在能源將獨具魅力，伴隨于我們的生活。

天然氣類水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構(gòu)建成8個籠，每個籠可容納1個客體分子（如CH4），因此可燃“冰”的極限化學式是8X·46H2O，式中X為客體分子，可以是CH4、C2H6等等（如8CH4·46H2O）。X與H2O之間并非化學鍵而是被宿主以分子間作用力包藏在籠中，因而把它們叫做包合物（或曰籠形化合物）。

現(xiàn)已探明，我國南海海底有巨大的可燃“冰”帶。其總量已超過已知蘊藏在我國內(nèi)陸地下天然氣總量的一半，是外觀像冰的甲烷水合物。

想一想：

若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么？它屬何類晶體？你做出判斷的根據(jù)是什么？

從海底取出的甲烷混合物將熔化并放出甲烷氣體。因為該晶體屬分子晶體，甲烷分子與水分子都是由有限數(shù)目的原子通過共價鍵結(jié)合成的小分子。而分子之間是較弱的分子間作用力。所以可燃冰的熔、沸點較低。易發(fā)生熔化，汽化現(xiàn)象。

已知1 m3可燃冰釋放出164 m3的甲烷氣，試估算晶體中水與甲烷的分子數(shù)之比： 假設甲烷氣體體積已折算成標準狀況下的數(shù)據(jù)，則n（CH4）=164 m3÷22.4 m3/kmol=7.32 kmol。設甲烷水合物的密度與冰的密度相同，即1 g/cm3，則n（H2O）∶n（CH4）=1?1000?7.32?1618∶7.32=6.7∶1，由于可燃冰沉入海底，密度會大增，另外甲烷的密度肯定比水小，合理答案應是n（H2O）∶n（CH4）＞6.7∶1（理論組成為8CH4·46H2O）。所以參考答案為n（H2O）∶n（CH4）=7～9∶1。

甲烷類水合物的可燃冰，其儲量之大，含能之高，必將決定其成為未來人類的高效新能源。

六、第三周期元素氯化物及氧化物鍵型與晶型變化情況

*PCl5固態(tài)為離子晶體：［PCl4］［PCl6］

七、課題研究 C60的制作 制作要求：

給你一張白紙，請把C60的圖形折疊出來。參考答案：

（1）剪下巴基球模型的附圖（見下圖）。

（2）沿著黑線的邊緣剪成三條長形的連續(xù)六角形長條（注意：虛線的地方不可剪斷）。（3）將三個長條的所有虛線部分都折一下。

＋

－

（4）將兩個標記“AA”的邊線并齊后，用膠帶粘住。

（5）將兩個標記“BB”的邊線并齊后，用膠帶粘住。此時三個長條變成一個扭曲的Y字。

（6）將兩個標記數(shù)字“1”的邊線并齊后，用膠帶粘住，然后依序?qū)?、3??至11，依上述步驟一一完成。

（完成的模型如右圖）