分子晶體與原子晶體

1、分子晶體與原子晶體分子晶體與原子晶體一、分子晶體一、分子晶體微粒間的作用力：微粒間的作用力：分子內(nèi)的原子間以分子內(nèi)的原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，而相鄰分子間靠范德華共價(jià)鍵結(jié)合，而相鄰分子間靠范德華力或氫鍵相互吸引。力或氫鍵相互吸引。 碘晶體結(jié)構(gòu)碘晶體結(jié)構(gòu)定義：定義：由分子構(gòu)成的晶體由分子構(gòu)成的晶體構(gòu)成粒子：構(gòu)成粒子：分子分子屬于分子晶體的物質(zhì)類別屬于分子晶體的物質(zhì)類別(1).所有非金屬氫化物所有非金屬氫化物 H2O H2S NH3 CH4 HX(2).部分非金屬單質(zhì)部分非金屬單質(zhì) X2 O2 H2 S8 P4 C60 He(3).部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物 CO2 SO2 NO2 P4O6 P4

2、O10(4).幾乎所有的酸幾乎所有的酸 H2SO4 HNO3 H3PO4(5).絕大多數(shù)有機(jī)物晶體絕大多數(shù)有機(jī)物晶體 乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖分子晶體有哪些物理特性分子晶體有哪些物理特性, ,為什么？為什么？分子晶體的物理性質(zhì)分子晶體的物理性質(zhì) 較低的熔沸點(diǎn)較低的熔沸點(diǎn) 較小的硬度較小的硬度 固態(tài)或熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電固態(tài)或熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電 分子晶體的溶解性與溶質(zhì)與溶劑的分子晶體的溶解性與溶質(zhì)與溶劑的 分子的極性相關(guān)分子的極性相關(guān) 相似相溶相似相溶構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的相構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的相互作用是范德華力互作用是范德華力或氫鍵或氫鍵碘的晶體結(jié)構(gòu)圖碘的晶

3、體結(jié)構(gòu)圖干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖分子的密堆積分子的密堆積干冰晶體結(jié)構(gòu)示意圖干冰晶體結(jié)構(gòu)示意圖分子的密堆積分子的密堆積冰中個(gè)水分子周圍有個(gè)水分子冰中個(gè)水分子周圍有個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性氫鍵具有方向性分子的非密堆積分子的非密堆積 許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是現(xiàn)這類水合物晶體的是1919世紀(jì)初的英國(guó)化學(xué)家戴世紀(jì)初的英國(guó)化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶的水合物晶體。體。2020世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大

4、量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要?dú)怏w成分是甲烷，水合物晶體。這種晶體的主要?dú)怏w成分是甲烷， 因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱稱“可燃冰可燃冰” 科學(xué)視野：天然氣水合物科學(xué)視野：天然氣水合物一種潛在的能源一種潛在的能源小結(jié)小結(jié): :1 1、分子晶體：由分子構(gòu)成。相鄰分子靠分子間作用力、分子晶體：由分子構(gòu)成。相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。相互吸引。2 2、分子晶體特點(diǎn)：低熔點(diǎn)、升華、硬度很小等。、分子晶體特點(diǎn)：低熔點(diǎn)、升華、硬度很小等。3 3、常見分子晶體分

5、類：、常見分子晶體分類：(1)(1)所有非金屬氫化物所有非金屬氫化物 (2)(2)部分部分非金屬單質(zhì)，非金屬單質(zhì)， (3)(3)部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物(4)(4)幾乎所有的酸幾乎所有的酸( (而而堿和鹽則是離子晶體堿和鹽則是離子晶體 (5)(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。晶體分子結(jié)構(gòu)特征晶體分子結(jié)構(gòu)特征（）只有范德華力，無分子間氫鍵分子密堆積（每（）只有范德華力，無分子間氫鍵分子密堆積（每個(gè)分子周圍有個(gè)分子周圍有1212個(gè)緊鄰的分子，如：個(gè)緊鄰的分子，如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2（）有分子間氫鍵不具有分子密堆積特征（）有分子間氫鍵不具

6、有分子密堆積特征 （如（如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 ） COCO2 2和和SiOSiO2 2的一些物理性質(zhì)如下表所的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷示，通過比較試判斷SiOSiO2 2晶體是否屬于晶體是否屬于分子晶體？分子晶體？ 二、原子晶體二、原子晶體1.1.定義：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)定義：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)的晶體。狀結(jié)構(gòu)的晶體。2.2.構(gòu)成微粒：原子構(gòu)成微粒：原子3.3.微粒之間的作用：共價(jià)鍵微粒之間的作用：共價(jià)鍵 氣化或熔化時(shí)破壞的作用：共價(jià)鍵氣化或熔化時(shí)破壞的作用：共價(jià)鍵4.4.性質(zhì)：性質(zhì)： 熔沸點(diǎn)高，硬度大，一般不導(dǎo)電，熔沸點(diǎn)

7、高，硬度大，一般不導(dǎo)電， 難溶于一般溶劑。難溶于一般溶劑。5 5、常見原子晶體：、常見原子晶體：（1 1）某些非金屬單質(zhì)）某些非金屬單質(zhì) 硼、金剛石、硅、鍺等硼、金剛石、硅、鍺等 （2 2）某些非金屬化合物）某些非金屬化合物 SiCSiC、SiSi3 3N N4 4、SiOSiO2 2、BNBN、AlNAlN等等 1 1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降下降? ?2 2“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體晶體”。這種說法對(duì)嗎。這種說法對(duì)嗎? ?為什么為什么? ?探究思考探究思考10928 共價(jià)鍵

8、共價(jià)鍵練習(xí)練習(xí)1 1、金剛石（晶體硅結(jié)構(gòu)與此類似）、金剛石（晶體硅結(jié)構(gòu)與此類似）（1 1）由圖中觀察可知：每個(gè)碳原子被）由圖中觀察可知：每個(gè)碳原子被相鄰的相鄰的4 4個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵跟個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵跟4 4個(gè)碳原子連接，形成四面體。這些四個(gè)碳原子連接，形成四面體。這些四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的、面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的、彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。每個(gè)彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。每個(gè) C-CC-C鍵長(zhǎng)相等，鍵角均為鍵長(zhǎng)相等，鍵角均為109109。2828。（2 2）晶體中最小環(huán)由）晶體中最小環(huán)由_個(gè)個(gè)C C組成且不共面。組成且不共面。6（3 3）晶體中）晶體中C C原子數(shù)與原

9、子數(shù)與C-C C-C 鍵數(shù)之比為：鍵數(shù)之比為： * */12/12：* */6/6：18010928Sio共價(jià)鍵共價(jià)鍵 一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)滑劑，可以燃燒生成二氧化碳。石墨可

10、用作潤(rùn)滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。 知識(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨石石墨墨晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)知識(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨石墨 1 1、石墨為什么很軟？、石墨為什么很軟？ 2 2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？3 3、石墨屬于哪類晶體？為什么？、石墨屬于哪類晶體？為什么？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大鍵）鍵），故

11、熔沸點(diǎn)，故熔沸點(diǎn)很高。很高。石墨為混合鍵型晶體石墨為混合鍵型晶體。例、如右圖所示，例、如右圖所示，在石墨晶體的層在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)全擁有碳原子數(shù)為為_，每個(gè)，每個(gè)C C完完全擁有全擁有C CC C數(shù)為數(shù)為_石墨中石墨中C CC C夾角為夾角為120120，C CC C鍵長(zhǎng)為鍵長(zhǎng)為1.421.4210101010 m m層層間距間距 3.353.35 10 101010 m m23小結(jié)：金剛石、石墨的比較小結(jié)：金剛石、石墨的比較項(xiàng)目項(xiàng)目金剛石金剛石石墨石墨 晶體形狀晶體形狀 晶體中的鍵晶體中的鍵 或作用力或作用力由最少碳原子形成由

12、最少碳原子形成環(huán)的形狀與個(gè)數(shù)環(huán)的形狀與個(gè)數(shù)碳原子成鍵數(shù)碳原子成鍵數(shù)鍵的平均數(shù)鍵的平均數(shù)原子的平均數(shù)原子的平均數(shù)每個(gè)環(huán)中每個(gè)環(huán)中正四面體空間網(wǎng)狀正四面體空間網(wǎng)狀 六邊形平面層狀六邊形平面層狀共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵與范德華力共價(jià)鍵與范德華力個(gè)原子不同面?zhèn)€原子不同面?zhèn)€原子同面?zhèn)€原子同面6 6* *1/6=11/6=16 6* *1/2=31/2=36 6* *1/12=1/21/12=1/26 6* *1/3=21/3=2小結(jié)：小結(jié)：晶體類型晶體類型 原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體概念概念組成微粒組成微粒 作用力作用力熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)硬度硬度溶解性溶解性導(dǎo)電性導(dǎo)電性相鄰原子間以共價(jià)鍵相相鄰原子間以共價(jià)鍵相

13、結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)分子間以分子間分子間以分子間作用力結(jié)合作用力結(jié)合原子原子分子分子共價(jià)鍵共價(jià)鍵分子間作用力分子間作用力很大很大較小較小很大很大較小較小不溶于任何溶劑不溶于任何溶劑部分溶于水部分溶于水不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電溶于水導(dǎo)電白球表示硅原子白球表示硅原子SiOSiO2 2平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)利用金剛石的結(jié)構(gòu)來推斷利用金剛石的結(jié)構(gòu)來推斷SiO2的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)SiOSiO2 2最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？金剛石的結(jié)構(gòu)金剛石的結(jié)構(gòu)1212個(gè)（個(gè)（6 6個(gè)硅個(gè)硅 6

14、6個(gè)氧）個(gè)氧）題目：最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的題目：最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示。頂角和面心的原子是鈦氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的分子原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的分子式是式是 ( ) ATiC BTi4C4， CTi14C13 DTi13C14防止類推中的失誤防止類推中的失誤C3、分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：A、碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)、碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200，熔融態(tài)，熔融態(tài)不導(dǎo)電；不導(dǎo)電；_B、溴化鋁，無色晶體，

15、熔點(diǎn)、溴化鋁，無色晶體，熔點(diǎn)98 ，熔融態(tài)不，熔融態(tài)不導(dǎo)電；導(dǎo)電；_C、五氟化釩，無色晶體，熔點(diǎn)、五氟化釩，無色晶體，熔點(diǎn)19.5，易溶，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物質(zhì)、物質(zhì)A，無色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能，無色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo)電導(dǎo)電_ 某些原子的熔點(diǎn)和硬度某些原子的熔點(diǎn)和硬度“硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同的標(biāo)度，最普通的硬度標(biāo)度是劃痕硬度，即摩氏的標(biāo)度，最普通的硬度標(biāo)度是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻劃時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體的硬度硬度，以固體互相刻劃時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。全剛石不能被任何天然礦物刻劃出封痕，較低。全剛石不能被任何天然礦物刻劃出封痕，因而是最硬的。以金剛石的硬度為因而是最硬的。以金剛石的硬度為1010，以另，以另9 9種天種天然礦物為代表，可將摩氏硬度分為十度，然礦物為代表，可將摩氏硬度分為十度， 原子原子晶體晶體金剛石金剛石氮化硼氮化硼 碳化硅碳化硅氧化鋁氧化鋁 石英石英 硅硅 鍺鍺 熔點(diǎn)熔點(diǎn) 39003900 30003000 2 7002 700 20302030 17101710 14101410 12111211 硬度硬度 1010 9 9