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1、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一、分子晶体1、概念分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相 结合的晶体叫分子晶体（1）构成分子晶体的粒子是分子。（2）粒子间的相互作用是分子间作用力。 （3）范德华力远小于化学键的作用； （4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。分子晶体有哪些物理特性，为什么？分子晶体有哪些物理特性，为什么？(1)(1)较低的熔点和沸点，易升华；较低的熔点和沸点，易升华； (2)(2)较小的硬度；较小的硬度； (3)(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。 原因：分子间作用力较弱原因：分子间作用力较弱2 2、物理特
2、性：、物理特性：3、典型的分子晶体： 非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX 酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2， P4O6 ， P4O10 大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖4、分子晶体结构特征 只有范德华力，无分子间氢键分子 密堆积 每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、 干冰 、I2、O2 有分子间氢键不具有分子密堆积特 征 如：HF 、冰、NH3 分子的密堆积分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有（与每个分子距离最近的相同分子共有1212个个 ）氧（O2）
3、的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积分子的密堆积（与（与COCO2 2分子距离最近的分子距离最近的 COCO2 2分子共有分子共有1212个个 ）干冰的晶体结构图冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积思考：1mol冰周围有？mol氢键冰中个水分子周围有个水分子形成 什么空间构型？ 归纳要点分子的密度取决于晶体 的体积，取决于紧密堆积程度，分子 晶体的紧密堆积由以下两个因素决定 ：（1）范德华力（2）分子间氢键1、是不是在分子晶体中只存在范德华力 ？2、分子晶体熔、沸点高低的比较规律？3、为什么冰融化为水时,密度
4、增大？4、为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比 冰大？思考与交流思考与交流（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越 大，范德华力越大，熔沸点越高。如：O2N2， HIHBrHCl。 （2）分子量相等或相近，极性分子的范德华力 大，熔沸点高，如CON2 （3）含有氢键的，熔沸点较高。如 H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3 （4）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链 数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构 体一般按照“邻位间位对位”的顺序。科学视野：笼装化合物20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气 水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是
5、甲 烷， 因而又称甲烷水合物。它的外形像冰 ，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃 的甲烷，因而又称“可燃冰”笼装化合物思考与交流思考与交流 CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过 比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体 的熔沸点很高？18010928Si O共价键二氧化硅晶体结构示意图10928共价键金刚石的晶体结构示意图二原子晶体（共价晶体） 1、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体 网状结构的晶体。 （1）构成原子晶体的粒子是原子； （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； （
6、3）原子晶体熔化破坏的是共价键。观察思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子 晶体有何物理特性？2、原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间 以较强的共价键相结合，而 且形成空间立体网状结构， 所以原子晶体的 熔点和沸点高 硬度大 一般不导电 且难溶于一些常见的溶剂在原子晶体中，由于原子间 以较强的共价键相结合，而且形 成空间立体网状结构，所以原子 晶体有特殊的物理性质。3、常见的原子晶体 某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶 体锗(Ge)等 某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 某些氧化物：二氧化硅（ SiO）晶体10928共价键思考：在金
7、刚石晶体中，每个碳与 周围多少个碳原子成键？形成怎样的 空间结构？最小碳环由多少个碳原子 组成？它们是否在同一平面内？在金刚石晶体中，碳原子个数与 C-C键数之比为多少？12g金刚石C-C键数为多少NA？金刚刚石中每个C原子以sp3杂杂化，分别别与4个 相邻邻的C 原子形成4个键键，故键键角为为 10928，每个C原子的配位数为为4； 每个C原子均可与相邻邻的4个C构成实实心的正 四面体，向空间间无限延伸得到立体网状的金刚刚 石晶体，在一个小正四面体中平均含有 1+41/4 =2个碳原子； 在金刚刚石中最小的环环是六元环环，1个环环中平 均含有61/12=1/2个C原子，含C-C键键数为为 6
8、1/6=1； 金刚刚石的晶胞中含有C原子为为8个，内含4个 小正四面体，含有C-C键键数为为16。18010928Si O共价键二氧化硅中Si原子均以sp3杂杂化，分别别 与4个O原子成键键，每个O原子与2个Si原子 成键键； 晶体中的最小环为环为 十二元环环，其中有6 个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键键； 每个Si原子被12个十二元环环共有，每个O原 子被6个十二元环环共有，每个Si-O键键被6个 十二元环环共有；每个十二元环环所拥拥有的Si 原子数为为61/12=1/2，拥拥有的O原子数为为 61/6=1，拥拥有的Si-O键键数为为121/6=2， 则则Si原子数与O原子数之比
9、为为1：2。思考1 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无 小分子存在。 思考2 以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分 子晶体有哪些不同？ （1）组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有 分子。 （2）相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键。4、原子晶体熔、沸点比较规律 对于原子晶体，一般来说，原 子间键长越短，键能越大，共价 键越稳定，物质的熔沸点越高， 硬度越大。思考3 为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更 难？因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以 熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。 所以SiO2熔沸点高
10、。破坏CO2分子与SiO2时，都是 破坏共价键，而CO键能Si-O键能，所以CO2分 子更稳定。 思考4 怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅和锗的 熔点和硬度依次下降？ 因为结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长 越短，键能越大，晶体熔点越高，所以熔点和硬度 有如下关系：金刚石碳化硅锗。分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型 分子晶体原子晶体结 构 粒子间的作用力性 质硬度溶、沸点导电溶解性构成晶体粒子分子原子分子间作用力共价键结构、性质较小较大较低很高固态和熔融状 态都不导电不导电相似相溶难溶于常见溶剂【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的判 断方法 （1）依据组成晶体的粒子
11、和粒子间的作用判断： 原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键； 分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力 。 （2）记忆常见的、典型的原子晶体。 （3）依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高 ，常在1000以上；分子晶体熔、沸点低，常在数 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。石 墨 晶 体 结 构知识拓展石墨（1）石墨中C原子以sp2杂化； （2）石墨晶体中最小环为六元环，含有C 2个，C-C键为 3； （
12、3）石墨分层，层间为范德华力，硬度小 ，可导电； （4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C） 短。思考：（1）石墨为什么很软？（2）石墨的熔沸点为什么很高？ 石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。它们都有很强的C-C共价键。在石墨 中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） ， C-C键长比金刚石的短，键的强 度大，故其熔点金刚石高。石墨为混合键型晶体。熔点 （）沸点 （ ） 石墨36524827金刚石 35504827例1. 氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐 磨材料，在工业上有广泛用
13、途，它属于 A.原子晶体 B. 分子晶体 C. 金属晶体 D. 离子晶体答案：A典型例题例2 碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石 的结构，其中C原子和S原子的位置是交替的。在下 列三种晶体金刚石 晶体硅 碳化硅中，它们 的熔点从高到低的顺序是 （ ） A. B. C. D. 分析：C与Si同为IVA族元素，它们的相似性表现 在金刚石是原子晶体，晶体硅，碳化硅也是原子晶 体。从碳到硅原子半径逐渐增大，形成共价键的键 能逐渐减弱。可推断碳化硅应在Si与C之间。三种 原子晶体，空间结构相似，熔点决定于它们的键长 与键能，故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、 晶体硅。 答案：A例3、单质硼有无定
14、形和晶体两种，参考下表数据金刚石晶体硅晶体硼 熔点 382316832573 沸点 510026282823 硬度 107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面 体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每 个顶点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体 结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为 _。分析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和 金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，B 与C相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶 体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有 ，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5 ，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20 个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点（B 原子）有3/520=12个。又因晶体硼中的三角形面 为正三角形，所以键角为60。 答案：原子，晶体硼具有很高的熔沸点和很大的 硬度；12，60
