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1、分子晶体与原子晶体27714分子通常指的是小分子，不是指高分子。分子通常指的是小分子，不是指高分子。典型的分子晶体：典型的分子晶体：非金属氢化物：非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX酸：酸：H2SO4，HNO3，H3PO4部分非金属单质部分非金属单质: :X2，O2，H2，S8，P4，C60 大部分非金属氧化物大部分非金属氧化物: : CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10大多数有机物：大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖，烃类只要存在小分子，其固体就是分子晶体。只要存在小分子，其固体就是分子晶体。以干冰以干冰为例，了解分子晶体的物理性例，了解分子晶体的物理性质。分子晶体中分子
2、之分子晶体中分子之间的作用力很微弱。所以熔沸点低、的作用力很微弱。所以熔沸点低、易升易升华、硬度小、固、硬度小、固态和熔融状和熔融状态不不导电。干冰分子的密堆积干冰分子的密堆积干冰分子的密堆积干冰分子的密堆积只要不存在氢键就和干冰一样，密堆积。只要不存在氢键就和干冰一样，密堆积。面心立方面心立方(1)8个个CO2分子构成立方体且在分子构成立方体且在6个面心又各占据个面心又各占据1个个CO2分子分子(2)每个每个CO2分子周分子周围等距等距紧邻的的CO2分子有分子有_个个水分子的非密堆积水分子的非密堆积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中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围
3、有个水分子水分子之间的相互作用除范德华力以外还有氢键，冰晶水分子之间的相互作用除范德华力以外还有氢键，冰晶水分子之间的相互作用除范德华力以外还有氢键，冰晶水分子之间的相互作用除范德华力以外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。由于氢键有一定的体主要是水分子依靠氢键而形成的。由于氢键有一定的体主要是水分子依靠氢键而形成的。由于氢键有一定的体主要是水分子依靠氢键而形成的。由于氢键有一定的方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的四个水分子也按
4、照同样的规律再与其他水分子结合。这四个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合。这四个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合。这四个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合。这样每个水分子中的每个样每个水分子中的每个样每个水分子中的每个样每个水分子中的每个O O O O周围都有四个周围都有四个周围都有四个周围都有四个H H H H，O O O O与其中的两与其中的两与其中的两与其中的两个个个个H H H H通过共价键结合，而与属于其他水分子的另外两个通过共价键结合，而与属于其他水分子的另外两个通过共价键结合，而与属于其他水分子的另外两个通过共价键结合，而与属于其他水分子的另外两个H H H
5、H靠氢键结合在一起。可以看出，在这种排列中，分子靠氢键结合在一起。可以看出，在这种排列中，分子靠氢键结合在一起。可以看出，在这种排列中，分子靠氢键结合在一起。可以看出，在这种排列中，分子的间距比较大，有很多空隙，类似于蜂巢结构，比较松的间距比较大，有很多空隙，类似于蜂巢结构，比较松的间距比较大，有很多空隙，类似于蜂巢结构，比较松的间距比较大，有很多空隙，类似于蜂巢结构，比较松散。因此，液态水变成固态水，密度变小。散。因此，液态水变成固态水，密度变小。散。因此，液态水变成固态水，密度变小。散。因此，液态水变成固态水，密度变小。分子中存在氢键，非密堆积。分子中存在氢键，非密堆积。(1)每个水分子与
6、每个水分子与_个水分子相个水分子相邻(2)分子以分子以氢键相相连接，含接，含1molH2O的冰中，最多可形成的冰中，最多可形成_mol“氢键” 由干冰和冰的晶体由干冰和冰的晶体结构可以看出，分子晶体在熔化构可以看出，分子晶体在熔化时，破坏的只是分子，破坏的只是分子间作作用力，只需要外界提供用力，只需要外界提供较小的能量，因此分子晶体的熔点通常小的能量，因此分子晶体的熔点通常较低，硬度也低，硬度也较小，小，具有具有较强的的挥发性。性。 对于于组成和成和结构相似、晶体中又不含构相似、晶体中又不含氢键的物的物质来来说，相，相对分子分子质量增大，量增大，分子分子间作用力增作用力增强，熔沸点升高。，熔沸
7、点升高。 对于分子于分子间不含不含氢键的物的物质来来说，由于分子，由于分子间的作用力无方向性也使得分子的作用力无方向性也使得分子在堆在堆积时会尽可能利用空会尽可能利用空间并采取并采取紧密堆密堆积方式，方式，这一点与金属晶体和离子晶体一点与金属晶体和离子晶体相似，分子的形状、极性以及相似，分子的形状、极性以及氢键的存在都会影响分子的堆的存在都会影响分子的堆积方式。方式。思考与交流思考与交流CO2和和SiO2的一些物理性的一些物理性质如下表所示，通如下表所示，通过比比较试判断判断SiO2晶晶体是否属于分子晶体。体是否属于分子晶体。碳元素和硅元素碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，于元素周期表中
8、同一主族，为什么什么CO2晶体晶体的熔、沸点很低，而的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？晶体的熔沸点很高？18010928Si SiO O共价键二氧化硅晶体二氧化硅晶体结构示意构示意图二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体）1 1概念概念：相相邻原子原子间以共价以共价键相相结合而形成空合而形成空间立体网状立体网状结 构的晶体。构的晶体。 构成原子晶体的粒子是原子，原子构成原子晶体的粒子是原子，原子间以以较强的的共价共价 键相相结合。合。2 2、原子晶体的物理特性、原子晶体的物理特性在原子晶体中，由于原子在原子晶体中，由于原子间以以较强的共价的共价键相相结合，合，而且形成空而且形成空
9、间立体网状立体网状结构，所以原子晶体的。构，所以原子晶体的。熔点和沸点高（熔化破坏的是共价熔点和沸点高（熔化破坏的是共价键）硬度大硬度大一般不一般不导电且且难溶于一些常溶于一些常见的溶的溶剂3 3、常见的原子晶体、常见的原子晶体晶胞晶胞金刚石中每个C原子都以SP3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键结合，构成正四面体。CC键间的夹角为109.5109.5。因。因为中心原子周中心原子周围排列的原子的数目是排列的原子的数目是有限有限的，所以的，所以这种种比比较松散松散的排列与金属晶体和离子晶体中的的排列与金属晶体和离子晶体中的紧密堆密堆积排列有很大的不同。排列有很大的不同。(1)每个碳与每个碳与_以共
10、价以共价键结合，形成正四面体合，形成正四面体结构构(2)键角均角均为_(3)最小碳最小碳环由由_个个C组成且六原子不在同一平面内成且六原子不在同一平面内(4)每个每个C参与参与4条条CC键的形成，的形成，C原子数与原子数与CC键之比之比为_2SiO2晶体的结构晶体的结构二氧化硅的晶体结构水水晶晶是是由由Si和和O构构成成的的空空间立立体体网网状状的的晶晶体体，一一个个硅硅原原子子与与个个氧氧原原子子形形成成个个共共价价键，每每个个氧氧原原子子与与个个硅硅原原子子形形成成个个共共价价键，从从而而形形成成以以为骨骨架架的的结构构，且且只只存存在在键。二二氧氧化化硅硅晶晶体体中中硅硅原原子子和和氧氧
11、原原子子个个数数比比为 ，不不存存在在，可可以以把把整整个个晶体看成晶体看成。二氧化硅二氧化硅4422硅氧四面体硅氧四面体SiO1:2单个分子单个分子巨型分子巨型分子3SiC晶体的结构晶体的结构交替交替1:1SiCSiC是人工合成的无机非金属材料，是人工合成的无机非金属材料，SiC晶体的晶体的结构构类似于似于金金刚石晶体石晶体结构，其中构，其中C原子和原子和Si原子的位置是原子的位置是的，的，所以在整个晶体中所以在整个晶体中Si原子与原子与C原子个数比原子个数比为 。SiCSiC硬度大，而且具有耐硬度大，而且具有耐热性、耐氧化性和耐腐性、耐氧化性和耐腐蚀性，它可以性，它可以做磨料、耐火材料、做
12、磨料、耐火材料、电热元件等，元件等，还可以用来制造机械工程中可以用来制造机械工程中的的结构元件和化工中的密封件等。构元件和化工中的密封件等。晶体晶体金金刚石石碳化硅碳化硅晶体硅晶体硅键能能(kJmol(kJmol1 1) )（CC）347（CSi）301（SiSi）226熔点()335026001415硬度1097观察下表中的数据可以察下表中的数据可以发现，原子晶体大都具有，原子晶体大都具有较高的熔点和硬度，高的熔点和硬度，这是是为什么？什么？讨论表中所表中所给出的出的结构相似的原子晶体的熔点差构相似的原子晶体的熔点差别较大的原因？大的原因？思考与交流：思考与交流：原子晶体具有的熔点，的硬度；
13、对结构相似的原子晶体来说，原子半径，键长，键能，晶体的熔点就越高。规律：规律：越大越大很高很高越小越小越短越短很大很大高高熔熔点点、高高硬硬度度是是原原子子晶晶体体的的特特性性！常常见的原子晶体有（的原子晶体有（1 1）某些）某些单质，如硼、硅、，如硼、硅、锗、灰、灰锡等；等； （2 2）某些非金属化合物，如氮化硼等。）某些非金属化合物，如氮化硼等。联想想. .质疑疑实验测定，石墨的熔点高达定，石墨的熔点高达38503850，高于金，高于金刚石的石的熔点，熔点，这说明石墨晶体具有原子晶体的特点；但是，明石墨晶体具有原子晶体的特点；但是，石墨很石墨很软并且能并且能导电，是非常好的，是非常好的润滑
14、滑剂，这说明明它又不同于原子晶体。那么石墨究竟属于哪种它又不同于原子晶体。那么石墨究竟属于哪种类型型的晶体呢？的晶体呢？石墨晶体的石墨晶体的结构构研究发现，研究发现，石墨晶体石墨晶体具有具有呈层状结构。呈层状结构。同层内每个同层内每个C原子原子用用sp2杂化轨道与邻近的三个杂化轨道与邻近的三个C原子以原子以共价键共价键相结相结合，合，形成无限的形成无限的六边形平面网状结构六边形平面网状结构，共价键的键长，共价键的键长为为0.142nm，键角为，键角为120；每个；每个C原子还有一个与碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有一个未成轨道，并含有一个未成对
15、电子。因此能够形成遍及整个平面的大对电子。因此能够形成遍及整个平面的大键。键。电子电子可以在整个可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨的大六边形网状平面上运动，因此石墨的大键键具有具有金属键金属键的性质，这就是石墨沿层的平行方向上导的性质，这就是石墨沿层的平行方向上导电性强的原因。电性强的原因。而而层与与层之之间以以_结合，合，层与与层之之间的距离的距离为0.335nm。层与与层之之间容易滑容易滑动，有滑，有滑腻感。感。所以石墨晶体所以石墨晶体虽然熔、沸点很高，但硬度不大。然熔、沸点很高，但硬度不大。在石墨晶体中平均每个正六在石墨晶体中平均每个正六边形形拥有的碳原子个有的碳原子个数是数是2个
16、。个。C原子与共价原子与共价键的比的比值为2:3。这样，石墨晶体中既有共价，石墨晶体中既有共价键，又有范德，又有范德华力，力，同同时还有金属有金属键的特性。我的特性。我们将将这种晶体称种晶体称为混合混合键型晶体。型晶体。分子分子间作用力作用力小小结：怎么比：怎么比较晶体的熔点呢晶体的熔点呢？三、三、晶体熔、沸点的比较晶体熔、沸点的比较(1)不同不同类型晶体熔、沸点的比型晶体熔、沸点的比较：不同不同类型晶体的熔、沸点高低的一般型晶体的熔、沸点高低的一般规律：律：_。金属晶体的熔、沸点差金属晶体的熔、沸点差别很大，如很大，如钨、铂等熔、沸点等熔、沸点很高，汞、很高，汞、铯等熔、沸点很低。等熔、沸点
17、很低。分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体(2)同种晶体类型熔、沸点的比较：同种晶体类型熔、沸点的比较： 原子晶体原子晶体：如熔点：金刚石如熔点：金刚石_碳化硅碳化硅_硅。硅。小小短短大大高高a一般地一般地说，阴、阳离子的，阴、阳离子的电荷数越荷数越_，离子半径越，离子半径越_，则离子离子间的作用力就越的作用力就越_，其离子晶体的熔、，其离子晶体的熔、沸点就越沸点就越_，如熔点：如熔点：MgO_MgCl2_NaCl_CsCl。b衡衡量量离离子子晶晶体体稳定定性性的的物物理理量量是是晶晶格格能能。晶晶格格能能越越_，形成的离子晶体越形成的离子晶体越_，熔点越，熔点越_，硬度越，硬度越
18、_。 离子晶体：离子晶体：多多小小强高高大大稳定定高高大大a分子分子间作用力越作用力越_，物，物质的熔、沸点越的熔、沸点越_；具有；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地的分子晶体熔、沸点反常地_。如如H2O_H2Te_H2Se_H2S。b组成和成和结构相似的分子晶体，相构相似的分子晶体，相对分子分子质量越量越_，熔、沸点越熔、沸点越_，如，如SnH4_GeH4_SiH4_CH4。分子晶体：分子晶体：大大高高高高大大高高c组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近)，分子的极性越大，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH
19、3。d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。金属晶体：金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：沸点就越高，如熔、沸点：NaMg晶体硅晶体硅二氧化硅二氧化硅碳化硅碳化硅CMgOH2OO2Br2D金金刚石石生生铁纯铁钠B BB B三晶体熔沸点的比较三晶体熔沸点的比较6下下列列各各组物物质中中，按按熔熔点点由由高高到到低低的的顺序序排排列列正正确确的的是是() HgI2O2SiO2KClCORbKNaAlMgNa 金金刚石石晶体硅晶体硅二氧化硅二氧化硅碳化硅碳化
20、硅 CI4CBr4CCl4CF4CH4 生生铁纯铁钠冰冰KClNaClBaOCaOAB CD7回答下列回答下列问题：(1)氯酸酸钾熔化，粒子熔化，粒子间克服了克服了_的作用力；二氧化硅熔化，粒的作用力；二氧化硅熔化，粒子子间克服了克服了_的作用力；碘的升的作用力；碘的升华，粒子，粒子间克服了克服了_ 作用力。三种晶体的熔点由高到低的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是序是_。(2)下列六种晶体：下列六种晶体：CO2NaClNaSiCS2金金刚石，石，它它们的熔点从低到高的的熔点从低到高的顺序序为_(填序号填序号)。离子离子键共价共价键分子分子间SiO2KClO3I2(3)在在H2、(NH4)
21、2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性中，由极性键形成的非极性分形成的非极性分子是子是_ _ _，由非极性，由非极性键形成的非极性分子是形成的非极性分子是_，能形，能形成分子晶体的物成分子晶体的物质是是，含有，含有氢键的晶体的化学式是的晶体的化学式是_，属属于于离离子子晶晶体体的的是是，属属于于原原子子晶晶体体的的是是_，五种物五种物质的熔点由高到低的的熔点由高到低的顺序是序是。CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC(NH4)2SO4HFCO2H2总结提升总结提升晶体类型的晶体类型的5种判断方法种判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：依据构成晶体的微粒和
22、微粒间的作用判断：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。微粒间的作用是离子键。原子晶体的构成微粒是原子原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。微粒间的作用是共价键。分子晶体的构成微粒是分子分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。微粒间的作用为分子间作用力。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作微粒间的作用是金属键。用是金属键。(2)依据物质的分类判断：依据物质的分类判断： 金属氧化物金属氧化物(如如K2O、Na2O2等等) )、强碱、强碱( (NaOH、KOH等等)和绝和绝
23、大多数的盐类是离子晶体。大多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化、非金属氢化物、非金属氧化物物、非金属氧化物(除除SiO2外外)、几乎所有的酸、绝大多数有、几乎所有的酸、绝大多数有机物机物(除有机盐外除有机盐外)是分子晶体。是分子晶体。 常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。 金属单质是金属晶体。金属单质是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断：依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点
24、较高。离子晶体的熔点较高。原子晶体熔点很高。原子晶体熔点很高。分子晶体熔点低。分子晶体熔点低。金属晶体多数熔点高金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。但也有少数熔点相当低。(4)依据导电性判断：依据导电性判断： 离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。 原子晶体一般为非导体。原子晶体一般为非导体。 分子晶体为非导体分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质，而分子晶体中的电解质( (主要是酸和强极主要是酸和强极 性非金属氢化物性非金属氢化物) )溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移 动的离子，也能动的离子，也能导电。导电。 金属晶体是电的良导体。金属晶体是电的良导体。( (5)依据硬度和机械性能判断：依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大、硬而脆。离子晶体硬度较大、硬而脆。原子晶体硬度大。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大金属晶体多数硬度大，但也有较低的但也有较低的，且具有延展性。且具有延展性。谢谢观看！结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！47
