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1、第二节 分子晶体与原子晶体,（第三课时） 忻城县中学 黄相元,1.原子晶体的概念 所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，又称共价晶体。 2原子晶体的构成微粒 原子晶体中不存在分子，只存在原子。 注意： 原子晶体中不存在分子，所以原子晶体的化学式不代表分子，只代表组成原子的个数比，如SiO2代表SiO2晶体中硅原子与氧原子的个数比为12，不代表存在SiO2分子。,3原子晶体中的作用力 原子晶体内部原子间以共价键相结合。 说明： 原子晶体中一定存在共价键，但有共价键的晶体却不一定是原子晶体，只有原子间的共价键形成了空间网状结构时才能形成原子晶体。,4常见原子晶体的结构 (
2、1)金刚石 由金刚石的结构(如图)可以看出，在晶体中每个碳原子都以sp3杂化轨道形成的共价单键对称地与它相邻的4个碳原子结合，形成以共价键相互结合的空间网状结构。,说明： 金刚石晶体中每个碳原子与它直接相邻的4个碳原子形成正四面体结构，所以金刚石晶体中CCC的夹角为10928。 金刚石晶体中每个碳原子与周围4个碳原子形成4个CC键，平均每个碳原子形成2个CC键，所以金刚石晶体中碳原子数与CC键数之比为12，即含1mol碳原子的金刚石晶体含有2molCC键。 金刚石中最小的碳环上有6个碳原子。,(2)硅晶体 若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，不同的是，硅晶体中的SiS
3、i键的键长比金刚石晶体中的CC键长。 (3)SiO2晶体 若在硅晶体结构中的每个SiSi键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体为骨架的SiO2晶体的结构。,说明： 在SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，构成空间正四面体，键角为10928；同时，每个O原子与2个Si原子相结合。SiO2晶体是由Si原子和O原子按12的比例所构成的立体网状的晶体。 含1mol Si原子的SiO2晶体中，含有4mol SiO键。,案例精析 【例1】有下列物质：水晶、冰醋酸、氧化钙、白磷、晶体氩、氢氧化钠、铝、金刚石、过氧化钠、碳化钙、碳化硅、干冰、过氧化氢。根据要求填空。 (1)属于原子晶体
4、的化合物是_。 (2)直接由原子构成的晶体是_。 (3)直接由原子构成的分子晶体是_。,(4)由极性分子构成的晶体是_，属于分子晶体的单质是_。 (5)在一定条件下，能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是_，受热熔化需克服共价键的是_。 解析属于原子晶体的是：金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有：氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)；金属导电过程不发生化学变化。晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键。而原子晶体、离子晶体、金属晶体熔化需破坏化学键。,答案(1)(2)(3)
5、(4)(5) 点评解答该类题目的关键是熟练掌握常见化合物的晶体类型，分子晶体的构成微粒必为分子(稀有气体为单原子分子)，原子晶体是由原子间通过共价键直接形成的，其构成微粒为原子。,金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是() A晶体中不存在独立的“分子” B碳原子间以共价键相结合 C是硬度最大的物质之一 D化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应,解析在金刚石中，碳原子间以共价键结合成空间立体网状结构，不存在具有固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很高。因此A、B、C三项是正确的。但是由于金刚石是碳的单质，所以可以在空气或氧气中
6、燃烧生成CO2分子，故D选项的说法是错误的。 答案D,下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是() A原子晶体的硬度通常比分子晶体大 B原子晶体的熔、沸点较高 C有些分子晶体的水溶液能导电 D金刚石、水晶和干冰属于原子晶体 解析原子晶体的熔、沸点较高，硬度通常都比分子晶体大；分子晶体熔融或固态时不导电，但有的溶于水能导电，如H2SO4等；干冰属于分子晶体。 答案D,1.原子晶体的物理性质 (1)熔点和沸点很高。原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化或汽化就要克服共价键作用，需要很多的能量。因此，原子晶体一般都具有很高的熔点和沸点。例如，金刚石的熔点高于3550，沸点为4827。
7、 (2)硬度很大。例如，金刚石是天然存在的最硬的物质。 (3)一般不导电。 (4)难溶于一些常见的溶剂。,2晶体的熔、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 分子晶体 a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。例如，熔、沸点：H2OH2TeH2SeH2S。 b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。例如，熔、沸点：SnH4GeH4SiH4CH4。,c组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。例如，熔、沸点：CON2、CH3OHCH3CH3。 d同分异构体中，支链越多，熔、沸
8、点越低。 例如，熔、沸点：CH3CH2CH2CH3,原子晶体 原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化和汽化就要克服共价键作用。以金刚石、硅、锗为例，从碳到锗，电子层数增多，原子半径依次增大，CC键、SiSi键、GeGe键的键长依次增大，键长越长，共价键越不稳定，因此键的稳定性是CC键SiSi键GeGe键，所以，金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次减小。,说明： 确定非金属单质的晶体类型的方法： 依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断：构成原子晶体的粒子是原子，原子间的作用力是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，分子间的作用是范德华力。 也可以依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常
9、在1000以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下，乃至很低的温度。 还可以依据晶体的硬度与机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。,案例精析 【例2】晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中的数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。,解析在原子晶体中，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的空间网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高；而共价键的键能又与键长有关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。 答案键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长
10、越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。,下列晶体性质的比较中不正确的是() A熔点：金刚石碳化硅晶体硅 B沸点：NH3PH3 C硬度：白磷冰二氧化硅 D熔点：SiI4SiBr4SiCl4,解析A项中三种物质都是原子晶体，因原子半径r(C)r(Si)，所以键长：CCCSiSiSi，故键能：CCCSiSiSi，键能越大，原子晶体的熔点越高，A项正确；NH3分子之间有氢键，故NH3的沸点高于PH3的，B项正确；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D项正确。 答案C,点评本题考查了晶
11、体物理性质的影响因素。比较晶体的性质时一般分两步。第一步，判断晶体类型，对于不同类型的晶体，原子晶体的熔、沸点高于分子晶体，原子晶体的硬度大于分子晶体；第二步，对于同种类型的晶体，原子晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱，原子半径越小，键长越小，键能越大，共价键越强，熔点越高；分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关，同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。,根据下列物质的性质，判断属于原子晶体的物质是() A微溶于水，硬度小，熔点56.6，固态或液态时不导电 B熔点3410，导电性好，延展性强 C熔点3550，不导电，不溶于水及有机溶剂，质硬 D熔点800，易溶于水，熔化时能导电 答案C,原子晶体与分子晶体比较,
