3-2分子晶体与原子晶体

《3-2分子晶体与原子晶体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3-2分子晶体与原子晶体（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质金刚石二氧化碳二氧化碳几种晶胞中的结构微粒和微粒间的作用力 是否相同？思考思考思考思考NaCl 分子晶体 原子晶体 离子晶体 金属晶体按其结构粒子和作用力的不同可将晶体分为一、分子晶体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。1.概念干冰气化时，下列所述内容发生变化的是（ ）A. 分子内共价键 B. 分子间作用力 C. 分子间的距离 D. 分子内共价键的键长某些分子晶体的熔点分子晶体氧氮白磷水熔点/-218.3-2

2、10.144.20分子晶体硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/-85.6-182.516.7132.7分子晶体一般具有如下物理性质： 较低的熔点，易升华； 较小的硬度； 一般都是绝缘体，固态和熔融状态不导电； 分子晶体的溶解性与分子的极性相关相似相溶。2.2.分子分子晶体晶体的物理特性的物理特性思考1：分子晶体为什么具有熔点低等性质？构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用 是分子间作用力或氢键.分子晶体熔化或汽化时破 化的是分子间作用力或氢键。思考2：如何比较分子晶体的熔点高低？分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用 力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能 量就越多，物质的熔、沸点就越高。

3、因此，比较分子 晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力 （包括范力和氢键）的大小。分子晶体熔、沸点高低的比较规律（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：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：HFHCl，NH3PH3 ，H2OH2TeH2SeH2S （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。通常情况下看状态；状态相同时可依据以下方法比较(1)所有非

4、金属氢化物(2) 部分非金属单质 (3) 部分非金属氧化物(4) 几乎所有的酸(5) 大多数有机物 3.典型的分子晶体（1）密堆积只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。 如：C60、干冰 、I2、O2。4.分子晶体结构特征氧（O2）的晶体结构C60的晶胞COCO2 2分子距离最近且等距的分子距离最近且等距的COCO2 2分子共有分子共有1212个个 干冰的晶体结构图干冰的晶体结构图晶体结构为分子密堆积的晶体每个分子周围一般 有12个紧邻的分子。有分子间氢键氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子 密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻

5、的水分子）。（2）非密堆积（1）密堆积只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。 这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子， 如：C60、干冰 、I2、O2。4.分子晶体结构特征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冰中个水分子周围有个水分子【小结【小结1 1 】1.分子晶体概念： 2.分子晶体特点：熔点低、硬度小等 3.分子晶体分类： （1）非金属氢化物 （2）部分非金属单质 （3）部分非金属氧化物 （4）几乎所有的酸 （5）大多数有机物的晶体 4.4.分子晶体构特征：分子晶体构特征： （1）无分子间氢键分子密堆积无分子间氢键分子密堆积 （2 2）有分子间氢键不具有分子密堆

6、积特征）有分子间氢键不具有分子密堆积特征气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水 合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维，他发现氯 可形成化学式为Cl28H20的水合物晶体。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”。 【天然气水合物【天然气水合物】第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可 满足人类 1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每 46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳五个CH4分子或1个游离H2O

7、分 子。根据上述信息，完成以下两题： D 2若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填 充，则天然气水合物的平均组成可表示为 ( ) A. CH414H2O B. CH48H2O C. CH43/23H2O D. CH46H2O1下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是（ ） A. 两种都是极性分子 B. 两种都是非极性分子C. CH4是极性分子，H2O是非极性分子 D. H2O是极性分子，CH4是非极性分子 B 课堂练习：CD1.下列叙述不正确的是( ) 双选 A. 由分子构成的物质其熔点一般较低 B. 分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏 C. 分子晶体中

8、一定存在共价键 D. 分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定 2.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推 测，不正确的是( ) ASiCl4晶体是分子晶体 B常温、常压下，SiCl4是气体 CSiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 DSiCl4的熔点高于CCl4课堂练习：B课堂练习：3.下列属于分子晶体的一组物质是( ) A. CaO、NO、CO B. CCl4、H2O2、He C. CO2、SO2、NaCl D. CH4、O2、Na2OB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。所有原子都以共价键相互结

9、合形成三维的共价键网 状结构的晶体。又叫共价晶体。二、原子晶体二、原子晶体(1)构成微粒：原子(2)微粒之间的作用：共价键1.定义注意：原子晶体不含有单个分子，原子晶体的化学原子晶体的化学 式式不可以代表分子式不可以代表分子式观察思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物 理特性？原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/0C355030002700171014101211硬 度109.59.576.56.0（1）熔点高 （2）硬度大 （3）一般不导电 （4）难溶于一些常见的溶剂 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。原因：（1

10、1）某些非金属单质：）某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)、灰锡(Sn)等（2 2）某些非金属化合物：）某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体二氧化硅（ SiO）晶体等3.常见的原子晶体10928共价键（1）在金刚石晶体中,C采取什么杂化方式？每个C与 多少个C成键？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，C原子个数与CC键数之比 为多少？思考思考（1）由图可知：每个碳原子被相邻的4个碳原子包围 ，以共价键跟4个碳原子连接形成四面体。这些四面 体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网 状晶体。每个

11、C-C键长相等，键角均为109。28。晶 体中最小环由6个C组成且不共面。（2）晶体中C原子数与C-C 键数之比为：C原子数与C-C 键数之比为：， 即12克金刚石中CC键数为2NA180180 1091092828SiSio o共价键共价键二氧化硅的晶体结构示意图二氧化硅的晶体结构示意图（1）在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，思考思考（3）在1molSiO2晶体中，含有Si-O键数为多少？1molSiO2晶体中，含有Si-O键数为4NA（2）在二氧化硅的晶体结构中,Si原子数与O原子数数目之比为?Si : O1：2 （1

12、）二氧化硅晶体中最小环为12元环。 SiO2晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中，每个最小环上有6个碳原子，因此SiO2晶体中每个最小环上有6个Si原子，另外六边形的每条边上都夹入了一个氧原子，所以最小环为12元环。 （2）每个硅原子被12个最小环共有。 如图可以看出，每个硅原子周围有四条边，而每条边又被6个环所共有，同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的，因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为（4*6）/2=12 （3）每个最小环平均拥有1个氧原子。 由于每个硅原子被12个环共有，因此每个环只占有该硅原子的1/12，又因为每个最小环上有6个

13、硅原子，所以每个最小环平均拥有的硅原子数为：6*（1/12）=0.5个。又因为SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1:2的比例所组成，因此氧原子的数目为0.5*2=1个。1、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法 对吗?为什么?这种说法不对。“具有共价键”并不是判断原子晶体 的唯一条件。大部分分子晶体中也有共价键。对原子 晶体的认识除了要求具有共价键之外，还要求形成晶 体的粒子是原子。【探究思考】2、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?【探究思考】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。因为

14、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。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。【探究思考】3、为何CO2熔沸点低，而破坏CO2分子却比SiO2更难？【小结【小结1 1 】1.分子晶体概念： 2.分子晶体特点：熔点低、硬度小等 3.分子晶体分类： （1）非金属氢化物 （2）部分非金属单质 （3）部分非金属氧化物 （4）几乎所有的酸 （5）大多数有机物的晶体 4.4.分子晶体构特征：分子晶体构特征： （1）无分子间氢键分子密堆积无分子间氢键分子密堆积 （2 2）有分

15、子间氢键不具有分子密堆积特征）有分子间氢键不具有分子密堆积特征1、定义：原子间以共价键相结合形成的空间网状结构的晶体。 不存在间个分子，化学式只表示其原子个数比。 基本粒子是原子，以共价键结合向空间发展形成空间网状结构。 2、原子晶体的物理性质 高熔、沸点，硬度大，不导电，难溶于一般溶剂。 3、常见原子晶体 少数非金属单质（如金刚石、单晶硅、晶体硼、晶体锗等）； 少数非金属化合物（碳化硅SiC、二氧化硅SiO2、氮化硼BN等） 4、常见原子晶体模型 金刚石 二氧化硅【小结【小结2 2】原子晶体 【小结【小结3 3】常见】常见晶体结构特点 1、干冰（CO2）晶体中微粒分布8个CO2分子构成立方体并且在6个面心又各占据1个 CO2分子。 每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。（2）金刚石晶体中微粒分布：每个碳原子与4个碳原子以共价键结合，形成正 四面体结构； 键角均为10928； 由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不 在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用， 每个C-C键被6个六元环共有； 每个碳原子参与4条C-C键的形成，碳原子与C-C 键之比为1:2。【小结【小结3 3】常见】常见晶体结构特点 指定中心C与周围4个C明