分子晶体与原子晶体课件

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1、第二节 分子晶体与原子晶体,化学人教版选修（三）,第二章 分子的结构与性质,第一课时 分子晶体,教学目标 1.掌握分子晶体的概念、构成微粒、微粒间的作用、物理性质、常见的分子晶体。 2.理解分子晶体类型与性质的关系。 3.掌握典型分子晶体干冰晶胞的结构特点 能力目标 1.培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。 教学重、难点 理解分子晶体类型与性质的关系。,思考,为什么冰容易融化，干冰、碘容易升华？ 它们的结构是怎样的？ 为什么冰浮在水面上，而干冰却沉入水底？,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,2、组成微粒：,分子,3、粒子间作用力：,相

2、邻分子间靠范德华力或氢键相互吸引。,1、定义：,只含分子的晶体，叫做分子晶体。,一、分子晶体,分子内原子间以_结合。,气化或熔化时破坏的作用力：,分子间作用力,共价键,分子晶体有哪些物理特性，为什么？,思考与交流,(1)熔点、沸点：,(3)导电性：,(2)硬度：,分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力, 不破坏化学键,分子间作用力越大,熔沸点越高 (相对分子质量,分子极性,氢键),4、物理特性：,一、分子晶体,一般都是绝缘体，固态和熔融状态不导电，有些在水溶液中可以导电.,较小,较低，易升华,（5）绝大多数有机物的晶体：,（1）所有非金属氢化物：,（2）部分非金属单质:,（3）部分非金属氧化物:

3、,（4）几乎所有的酸：,H2O，H2S，NH3，CH4，HX等,X2，O2，H2， S8，P4，C60 ，稀有气体等,CO2， SO2， NO2，P4O6， P4O10等,乙醇，冰醋酸， 蔗糖,H2SO4，HNO3，H3PO4,5、典型的分子晶体：,一、分子晶体,大多数分子晶体的结构特点： 分子的密堆积,与每个分子距离最近的相同分子共有 个,氧（O2）的晶体结构,C60的晶胞,12,分子的密堆积,与CO2分子距离最近的CO2分子共有 个,干冰的晶体结构图,12,I2的晶体结构图,冰中个水分子周围有 个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积,只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。这类晶

4、体每个分子周围一般有12个紧邻的分子。如：C60、干冰 、I2、O2。,6、分子晶体的结构特征,（1）密堆积,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个紧邻的水分子）。,（2）非密堆积,一、分子晶体,1、下列物质属于分子晶体的化合物是（ ） A、石英 B、硫磺 C、干冰 D、食盐,C,练习,2、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、分子间距离 D、分子间的氢键,BC,3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ ） A、离子键 B、极性键 C、非极性键 D、范德

5、华力,A,4、共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( ) A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘,5、下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是（ ） A、Cl2I2 B、SiCl4CCl4 C、NH3CH3(CH2)2CH3,B,B,第二课时 原 子 晶 体,教学目标,掌握原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。 了解金刚石等典型原子晶体的结构特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 教学难点重点 原子晶体的结构与性质的关系,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

6、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？,原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体(又称共价晶体)。,2、原子晶体的构成微粒和作用力：,1、定义：,(1)构成微粒是：,(2)作用力：,原子晶体中不存在分子,原子,共价键,3、气化或熔化时破坏的作用力：,共价键,二、原子晶体,4、原子晶体的性质,很高（高于1000）,很大,不溶于任何溶剂,一般不导电（硅是半导体）,某些原子晶体的熔点和硬度,二、原子晶体,10928,共价键,金刚石 的晶体结构模型,5、典型的原子晶体,（1）金刚石,二、原子晶体,键能：347.7kJ/m

7、ol,熔点：大于35500C,硬度： 10,5、典型的原子晶体,（1）金刚石,二、原子晶体,每个碳原子被周围 个碳原子包围；,碳原子杂化方式是 ；,其中形成的最小环中含 个碳原子；,每个碳原子被 个环共用；,1mol金刚石中含有的C-C共价键数 mol；,SP3杂化,4,6,2,12,硅 的晶体结构模型,硅原子,5、典型的原子晶体,晶体硅,二、原子晶体,180,10928,Si,O,共价键,二、原子晶体,5、典型的原子晶体,二氧化硅的晶体结构模型,（2）二氧化硅,4,2,1：2,4,2,1：4,1：2,4,12,6、常见的原子晶体类型,（1）某些非金属单质： 硼（B） 硅（Si）,（2）某些非

8、金属化合物： 碳化硅（SiC） 氮化硼（BN）,（3）某些氧化物： 二氧化硅晶体,二、原子晶体,解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗,学 与 问,1、怎样从原子结构角度理解金刚石、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？,干冰晶体中就含有共价键,它却是分子晶体。,三、晶体类型的判断方法,1.依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断： 构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作用力是

9、分子间作用力。,熔沸点和硬度； (高原子晶体；中离子晶体； 低分子晶体) 熔融状态的导电性。(导电：离子晶体) 溶解性。,2.从性质上判断：,(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电；_ (2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电；_ (3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_ (4)物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_,分子晶体,分子晶体,原子晶体,离子晶体,现场练习：,分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：,小结1：金刚石、石墨的比较,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,61/6=1,61

10、/2=3,61/12=1/2,61/3=2,科学视野,（1）金刚石,（2）天然金刚石的形成,高温、高压、长时间在地幔中形成的。,（3）金刚石的人工合成, 高压合成,低压合成,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。,知识拓展石墨混合型晶体,石墨的晶体结构图,返回,键角： 1200， 键长： 1.421010 m 层间距：3.351010 m,1、石墨为什么很软

11、？ 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，故熔沸点很高。,石墨为混合键型晶体。,石墨,混合型晶体,小结2：分子晶体与原子晶体的比较,相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构,分子间以分子间作用力结合,原子,分子,共价键,分子间作用力,很高,较低,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,课堂巩固：,下列不存在化学键的晶体是： A.硝酸钾 B.干冰 C.石墨 D.固体氩 常温常压

12、下为分子晶体的是： A.碘 B.水 C. 硫酸铵 D.干冰 晶体中的一个微粒周围有6个微粒，这种晶体是： A.金刚石 B.石墨 C.干冰 D.氯化钠,D,A,D,最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是 ( ) ATiC BTi4C4 CTi14C13 DTi13C14,防止类推中的失误！,C,(1)右图为固态CO2的晶体结构示 意图，通过观察分析，可得出 每个CO2分子周围有_个 与之紧邻且等距的CO2分子。 (2)试判断：SiO2，CO2，CS2，这些晶体的熔点由高到低排列的顺序是 （填相应物质

13、的编号)。 (3)在一定温度下，用X射线衍射法测得干冰晶胞的边长a5.72108cm，该温度下干冰的密度为多少？,12,1.56g/cm3,解析 观察CO2分子晶体结构示意图，以某一CO2分子为中心，在三维空间找出与之紧邻且等距离的CO2分子。如以立方体顶点为例，与之紧邻且等距离的CO2分子应为每一平面面心的CO2分子，在三维空间延伸共有12个。 比较SiO2、CO2、CS2三种物质熔点的高低顺序有多种方法。例如，可利用常温下三种物质的状态判断，其熔点高低顺序为: SiO2CS2CO2。,答案 (1)12 (2) (3)1.56g/cm3,已知金刚石的晶胞如图，金刚石中C-C键长为1.5510-8cm,求金刚石的晶体密度？,课外探究：,提示：键长与边长a 、原子半径r的关系：,3.48gcm3,2019/4/19,金刚石的密度有差异，普通金刚石晶体，最大的密度等于3.51554gcm3；最小等于3.514479gcm3；平均密度等于3.51539gcm3。,