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1、第三章 晶体结构与性质,第二节 分子晶体和原子晶体,雪花、食盐、冰糖、水晶和电木(酚醛树脂)这些固体是否属于晶体?若不是晶体,请说明理由。,【复习回顾】,什么是晶胞?如何计算晶胞中的粒子个数?,电木不是晶体,属于高分子化合物,没有固定的熔沸点。,固态,晶体,非晶体,分子晶体,原子晶体,离子晶体,金属晶体,微粒间相互作用不同,构成晶体的微粒,微粒的种类:原子、分子、离子等,微粒间的作用力:,化学键,金属键,非极性键,极性键,共价键,离子键,配位键,氢键,范德华力,分子间作用力,【观察与思考】 下列两种晶体有什么共同点?,碘晶体结构,干冰晶体结构,1.概念: 只含分子的晶体叫分子晶体 2.粒子间相
2、互作用: 构成分子晶体的粒子: 粒子间相互作用力: 分子内原子间作用力:,一、分子晶体,分子,分子间做用力,(范德华力和氢键),共价键,(除稀有气体),分子内的原子以 结合,相邻分子靠 (包括 和 )相互吸引,共价键,分子间作用力,范德华力,氢键,(1)所有 : H2O、H2S、NH3、 CH4、HX等 (2)部分 : 卤素(X2)、O2、H2、S8、 P4、 C60 等 (3)部分 : CO2、 SO2、 NO2、P4O6、 P4O10等 (4)几乎所有的 : H2SO4、HNO3、H3PO4等 (5)绝大多数的 晶体: 乙醇、乙酸、蔗糖等,3.常见的分子晶体:,非金属氢化物,非金属单质,非
3、金属氧化物,酸,有机物,【思考与交流】 1.一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子? 2.此分子晶体中有哪些作用力? 3.与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有多少个?,干冰晶体结构示意图,每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。,分子的密堆积,分子密堆积,(与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ),氧(O2)的晶体结构,碳60的晶胞,4.分子晶体的结构特征,(1)只有范德华力,无分子间氢键 每个分子周围有12个紧邻的分子 如: C60、干冰 、O2 等 (2)有分子间氢键 如:HF 、冰、NH3 水分子之间的主要作用力是 ,由于氢键 具有 ,故在冰的每个水分子周围只有 紧邻的水分子,
4、分子密堆积,分子非密堆积,氢键,饱和性和方向性,4个,1.分子晶体有哪些物理特性,为什么?,【思考与交流】,2.怎样判断分子间作用力的大小?分子间作用力对分子的熔沸点有什么影响?,5.分子晶体的物理性质,(1)性质: 分子晶体熔沸点低、硬度小、易升华,固体和熔融状态不导电,有些在水溶液中能导电。 (2)本质原因: 分子间作用力很弱。 (3)熔沸点的比较: 分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常 的高。如H2OH2TeH2SeH2S。不含氢键且组成和结构相似的分子晶体, 相对分子质量越大,熔、沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。 组成和结构不相似的物质(相
5、对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。如CON2,CH3OHCH3CH3。 同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH3.,-分子间作用力强弱,【问题探究】,1.水的相对分子质量小于硫化氢的,但为什么水分子的熔点比H2S分子的高? 2.分子晶体是否导电?什么条件下可以导电? 3.怎样判断分子晶体的溶解性? 4.冰的密度为何比水小? 0-4 水的密度增大 4以上 水的密度减小 为什么? 5.为何干冰的熔点比冰低,密度比冰高?,冰中个水分子周围有个水分子,氢键具有方向性,分子的非密堆积,冰中个水分子周围有几个水分子?为什么?,C和Si同属于
6、第 IVA族元素,而CO2 和SiO2的物理性质却相差很大呢?,观察晶体结构找出共同点,组成晶体的粒子:原子 粒子间的作用力:共价键 形状:空间三维网状,二、原子晶体,1、定义: 2、构成微粒: 3、微粒之间的作用:,相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。,原子,共价键,问题讨论:,1、原子晶体内是否只存在共价键呢? 2、根据金刚石结构特点分析其硬度最大的原因? 3、原子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电? 4、总结影响原子晶体熔沸点的因素?,4、原子晶体物理性质,熔沸点高(与键能大小有关) 硬度大 难溶于水 导电性差(一般不导电),5、原子晶体的结构特点,10928,金刚石的晶
7、体结构示意图,共价键,【问题探究1】金刚石的结构,金刚石的晶胞,学.科.网,金刚石的晶体结构,晶体中的最小环为 元环,每个C原子被 个六元环共有,每个C-C键被 个六元环共有,每个环平摊的C原子数为_ ,平摊的C-C键数为_ ,则C原子数与C-C键数之比为_。 晶胞中占有C原子 个,1/2,1,1:2,6,12,6,8,180,10928,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,【问题探究2】水晶的结构,晶体Si,学.科.网,在SiO2晶体中每个Si原子与 个O原子成键;每个O原子与 个Si原子成键; Si- O- Si键角为 O- Si-O键角为 ;晶体中的最小环为 元环, 平均每个环平
8、摊 个Si原子,平摊 个O原子, Si数与O原子数之为 。 晶胞中占有Si原子 个O原子 个,4,2,1800,109028,12,1/2,1,1:2,8,16,6、常见原子晶体 (1)某些非金属单质 硼、硅、锗、金刚石等 (2)某些非金属化合物 SiC、BN等 (3)某些氧化物 SiO2等,1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降? 2“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为什么?,探究思考,石墨晶体结构,知识拓展石墨,学.科.网,石墨,1、石墨为什么很软? 2、石墨的熔沸点为什么很高(高于金刚石)?,3、石墨属于哪类晶体?为什么?,石墨为层状结构,各层之间是
9、范德华力结合,容易滑动,所以石墨很软。,石墨各层均为平面网状结构,碳原子之间存在很强的共价键(大键),故熔沸点很高。,石墨为混合键型晶体。,例、如右图所示,在石墨晶体的层状结构中,每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为_,每个C完全拥有CC数为_,石墨中CC夹角为120, CC键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m,2,3,小结:金刚石、石墨的比较,每个环中,正四面体空间网状,六边形平面层状,共价键,共价键与范德华力,个原子不同面,个原子同面,6*1/6=1,6*1/2=3,6*1/12=1/2,6*1/3=2,小结:,相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构,分子间以分子间
10、作用力结合,原子,分子,共价键,分子间作用力,很大,较小,很大,较小,不溶于任何溶剂,部分溶于水,不导电,个别为半导体,固体和熔化状态都不导电,部分溶于水导电,【规律方法】 判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有: (1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子,原子间的作用是共价键;分子晶体的构成粒子是分子,分子间的作用是范德华力。,(2)记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有:某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。 (3)依据晶体的熔、沸点判断:原子晶体熔、沸点高,常在1000 以上;分子晶体熔、沸点低,常在
11、几百度以下至很低的温度。,(4)依据导电性判断:分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子,故能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、晶体锗是半导体。 (5)依据硬度和机械性能判断:原子晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。,分子晶体和原子晶体熔、沸点比较 1.不同类型的晶体:原子晶体分子晶体。 2.同一类型的晶体 (1)分子晶体 A.组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高。 B.组成和结构不相似的物质,分子极性越大,熔沸点越高。 C.分子间有氢键的物质熔沸点反常。 D.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。,(2)原子晶体 晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。如熔点:金刚石碳化硅晶体硅。,