《分子晶体与原子晶体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子晶体与原子晶体（44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化学人教版选修（三）化学人教版选修（三）第二章第二章 分子的结构与性质分子的结构与性质 第一课时第一课时 分子晶体分子晶体n教学目标教学目标1.掌握分子晶体的概念、构成微粒、微粒间的作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。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。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掌握典型分子晶体干冰晶胞的结构特点n能力目标能力目标1.培养空间想像能力和进一步认识培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决物质结构决定物质性质定物质性质”的客观规
2、律。的客观规律。n教学重、难点教学重、难点 理解分子晶体类型与性质的关系。理解分子晶体类型与性质的关系。思考思考1.1.为什么冰容易融化，干冰、碘为什么冰容易融化，干冰、碘容易升华？容易升华？2.2.它们的结构是怎样的？它们的结构是怎样的？3.3.为什么冰浮在水面上，而干冰为什么冰浮在水面上，而干冰却沉入水底？却沉入水底？观察与思考观察与思考：下列：下列两种晶体有什么共同点？两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构2 2、组成微粒：、组成微粒：分子分子3 3、粒子间作用力：、粒子间作用力： 相邻分子间靠相邻分子间靠范德华范德华力力或或氢键氢键相互吸引。相互吸引。1 1
3、、定义：、定义：只含只含分子分子的晶体，叫做分子晶体。的晶体，叫做分子晶体。一、分子晶体一、分子晶体分子内原子间以分子内原子间以_结合。结合。气化或熔化时破坏的作用力：气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力分子间作用力共价键共价键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)熔点、沸点：熔点、沸点：(3)(3)导电性：导电性：(2)(2)硬度：硬度：分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力, , 不破坏化学键不破坏化学键分子间作用力越大分子间作用力越大, ,熔沸点越高熔沸点越高 ( (相对分子质量相对分子质量, ,分子极性分子极性,
4、 ,氢键氢键) )4 4、物理特性：、物理特性：一、分子晶体一、分子晶体 一般都是绝缘体，固态和熔融状一般都是绝缘体，固态和熔融状态不导电，有些在水溶液中可以导电态不导电，有些在水溶液中可以导电. .较小较小较低，易升华较低，易升华（5 5）绝大多数绝大多数有机物的晶体：有机物的晶体：（1 1）所有所有非金属氢化物：非金属氢化物：（2 2）部分部分非金属单质非金属单质: :（3 3）部分部分非金属氧化物非金属氧化物: : （4 4）几乎所有几乎所有的酸：的酸：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX等等X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8
5、 8，P P4 4，C C6060 ，稀有气体等，稀有气体等CO2， SO2， NO2，P4O6， P4O10等等乙醇，冰醋酸，乙醇，冰醋酸，蔗糖蔗糖H2SO4，HNO3，H3PO45 5、典型的分子晶体：、典型的分子晶体：一、分子晶体一、分子晶体大多数分子晶体的结构特点：大多数分子晶体的结构特点：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 个个 氧（O2）的晶体结构C60的晶胞1212分子的密堆积分子的密堆积与与与与COCOCOCO2 2 2 2分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的COCOCOCO2 2 2 2分子共有分子共有
6、分子共有分子共有 个个个个干冰的晶体结构图1212I2的晶体结构图冰中个水分子冰中个水分子冰中个水分子冰中个水分子周围周围有有有有 个水分子个水分子个水分子个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积 只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子分子密堆积。密堆积。这类晶体每个分子周围一般有这类晶体每个分子周围一般有1212个个紧邻的分子。如：紧邻的分子。如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2。6 6、分子晶体的结构特征、分子晶体的结构特征（1 1）密堆积）密堆积 有有分子间氢键分子间氢键氢键具有氢键具有方向性方向性, ,使晶体中使晶体中
7、的空间利率不高的空间利率不高, ,留有相当大的空隙留有相当大的空隙. .这种晶体不这种晶体不具有分子密堆积特征。如具有分子密堆积特征。如：HF HF 、NHNH3 3、冰（每个水、冰（每个水分子周围只有分子周围只有4 4个紧邻的水分子）。个紧邻的水分子）。（2 2）非密堆积）非密堆积一、分子晶体一、分子晶体1 1、下列物质属于分子晶体的化合物是（、下列物质属于分子晶体的化合物是（ ）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食盐、食盐C练习练习2 2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A A、分子内共价键、分子内共价键 B B、
8、分子间作用力、分子间作用力C C、分子间距离、分子间距离 D D、分子间的氢键、分子间的氢键BC3 3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ ）A A、离子键、离子键 B B、极性键、极性键 C C、非极性键、非极性键 D D、范德华力、范德华力A4 4、共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子、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，只含有上述一间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是种作用的是 ( )( )A.A.干冰干冰 B.B.氯化钠氯化钠 C.C.氢氧化钠氢氧化钠 D.D.碘碘5、下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正、下
9、列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是（确的是（ ）A、Cl2I2 B、SiCl4CCl4C、NH3CH3(CH2)2CH3BB第二课时第二课时原原 子子 晶晶 体体教学目标1.掌握掌握原子晶体的概念，能够区分原子原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。晶体和分子晶体。2.了解了解金刚石等典型原子晶体的结构特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。晶体的结构与性质的关系。教学难点重点教学难点重点 原子原子晶体的结构与性质的关系晶体的结构与性质的关系思考与交流思考与交流nCO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，
10、通的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。n碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶晶体的熔沸点很高？体的熔沸点很高？ 原子间以共价键相结合而形成的原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体空间网状结构的晶体(又称共价晶体又称共价晶体)。 2、原子晶体的构成微粒和作用力：、原子晶体的构成微粒和作用力：1、定义：、定义：(1)构成微粒是：构成微粒是：(2)作用力：作用力：l原子晶体中不存在分子原子晶体中不存在分子原子原
11、子共价键共价键3、气化或熔化时破坏的作用力：、气化或熔化时破坏的作用力： 共价键共价键二、原子晶体二、原子晶体晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体熔、沸点（高低）熔、沸点（高低）硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性4、原子晶体的性质、原子晶体的性质 很高（高于很高（高于1000）很大很大不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂一般不导电（硅是半导体）一般不导电（硅是半导体）某些原子晶体的熔点和硬度某些原子晶体的熔点和硬度原子晶体原子晶体 金刚石金刚石 氮化硼氮化硼碳化硅碳化硅石英石英硅硅锗锗熔点熔点/0C355030002700171014101211硬硬 度度109.59.576.56.0二、原子晶体二、原子晶
12、体10928共价键共价键金刚石金刚石 的晶体结构模型的晶体结构模型5、典型的原子晶体、典型的原子晶体（1）金刚石）金刚石 二、原子晶体二、原子晶体键能：键能：347.7kJ/mol熔点：大于熔点：大于35500C硬度：硬度： 10154pm5 5、典型的原子晶体（1）金刚石）金刚石 二、原子晶体二、原子晶体每个碳原子被周围每个碳原子被周围 个碳原子包围；个碳原子包围；碳原子杂化方式是碳原子杂化方式是 ； 其中形成的最小环中含其中形成的最小环中含 个碳原子；个碳原子；每个碳原子被每个碳原子被 个环共用；个环共用；1mol1mol金刚石中含有的金刚石中含有的C-CC-C共价键数共价键数 molmo
13、l；SPSP3 3杂化杂化4 46 62 21212硅硅 的晶体结构模型的晶体结构模型硅原子5、典型的原子晶体l晶体硅晶体硅 二、原子晶体二、原子晶体18010928SiO共价键共价键二、原子晶体二、原子晶体5、典型的原子晶体二氧化硅的晶体结构模型二氧化硅的晶体结构模型（2）二氧化硅）二氧化硅 421：2421：41：24126 6、常见的原子晶体类型（1）某些非金属单质：）某些非金属单质： 硼（硼（B） 硅（硅（Si）（2）某些非金属化合物：）某些非金属化合物： 碳化硅（碳化硅（SiC） 氮化硼（氮化硼（BN）（3）某些氧化物：）某些氧化物： 二氧化硅晶体二氧化硅晶体二、原子晶体二、原子晶体
14、解释：结构相似的原子晶体，原子半径越解释：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。度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗即金刚石硅锗学学 与与 问问1 1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔、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？点和硬度依次下降？2 2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种。这种说法对吗？为什么？说法对吗？为什么？干冰晶体中就含有共价键干冰
15、晶体中就含有共价键,它却是分子晶体。它却是分子晶体。三、晶体类型的判断方法三、晶体类型的判断方法1 1.依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断：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分子间作用力。之间的作用力是分子间作用力。熔沸点和硬度；熔沸点和硬度； ( (高高原子晶体；中原子晶体；中离子晶体；离子晶体； 低低分子晶体分子晶体) )熔融状态的导电性。熔融状态的导电性。( (导电：离子晶体导电：离子晶体) )溶解性。溶
16、解性。2.2.从性质上判断：从性质上判断：(1)(1)碳化铝，黄色晶体，熔点碳化铝，黄色晶体，熔点22002200，熔融态不导电；，熔融态不导电；_(2)(2)溴化铝，无色晶体，熔点溴化铝，无色晶体，熔点98 98 ，熔融态不导电；，熔融态不导电；_(3)(3)五氟化钒，无色晶体，熔点五氟化钒，无色晶体，熔点19.519.5，易溶于乙醇、，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；氯仿、丙酮中；_(4)(4)物质物质A A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离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：分
17、析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：小结小结1：金刚石、石墨的比较：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的由最少碳原子形成环的形状与个数形状与个数碳原子成键数碳原子成键数每个环上键的平均数每个环上键的平均数每个环上原子的平均数每个环上原子的平均数正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面61/6=161/2=361/12=1/261/3=2石墨的石墨的晶体晶体结构图结构图返回键角：键角： 1200， 键长：键
18、长： 1.421010 m层间距：距：3.351010 m空间结构俯视图空间结构俯视图 1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？ 2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、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。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。在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。石墨混合型晶体混合
19、型晶体小结小结2：分子晶体与原子晶体的比较：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概概 念念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬硬 度度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子间作用分子间以分子间作用力结合力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很高很高较低较低很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电电，部分溶于水导电课堂巩固：课堂巩固
20、：n下列不存在化学键的晶体是：下列不存在化学键的晶体是：A.硝酸钾硝酸钾 B.干冰干冰 C.石墨石墨 D.固体氩固体氩n常温常压下为分子晶体的是：常温常压下为分子晶体的是：A.碘碘 B.水水 C. 硫酸铵硫酸铵 D.干冰干冰n晶体中的一个微粒周围有晶体中的一个微粒周围有6个微粒，这种个微粒，这种晶体是：晶体是：A.金刚石金刚石 B.石墨石墨 C.干冰干冰 D.氯化钠氯化钠DAD(1)右图为固态右图为固态CO2的晶体结构示的晶体结构示意图，通过观察分析，可得出意图，通过观察分析，可得出每个每个CO2分子周围有分子周围有_个个与之紧邻且等距的与之紧邻且等距的CO2分子。分子。(2)试判断：试判断：
21、SiO2，CO2，CS2，这些晶体，这些晶体的熔点由高到低排列的顺序是的熔点由高到低排列的顺序是 （填（填相应物质的编号相应物质的编号)。(3)在一定温度下，用在一定温度下，用X射线衍射法测得干冰晶胞射线衍射法测得干冰晶胞的边长的边长a5.72108cm，该温度下干冰的密度为，该温度下干冰的密度为多少？多少？121.56g/cm3已知金刚石的晶胞如图，金刚石中已知金刚石的晶胞如图，金刚石中C-C键长为键长为1.5510-8cm,求金刚石的晶体密度？求金刚石的晶体密度？课外探究：课外探究：提示：键长与边长提示：键长与边长提示：键长与边长提示：键长与边长a a 、原子半径、原子半径、原子半径、原子半径r r的关系：的关系：的关系：的关系：3.48gcm32024/7/27*l金刚石的密度有差异，普通金刚石晶体，最大的密度金刚石的密度有差异，普通金刚石晶体，最大的密度等于等于3.51554gcm3；最小等于；最小等于3.514479gcm3；平均密度等于平均密度等于3.51539gcm3。图中：图中：图中：图中：AB=1/2 a=2AFAB=1/2 a=2AFABCDABCDGEF
