分子晶體和原子晶體_學案

1、第2節(jié) 分子晶體和原子晶體 1、 分子晶體（一）、概念：分子間以 （ ， ）相結合的晶體叫分子晶體。注意：（1）構成分子晶體的粒子是 。 （2）在分子晶體中，分子內的原子間以 結合，而相鄰分子靠 或 相互吸引。 （3）范德華力 化學鍵的作用； （4）分子晶體熔化破壞的是 。 （二）.分子晶體的物理特性：（1） 的熔點和沸點， （2） 的硬度， 揮發(fā)， 升華（3）一般都是 體，固體和熔融狀態(tài)都 導電。（4）分子晶體的溶解性與溶質和溶劑的分子的 相關 思考：1、為什么分子晶體熔沸點低、易揮發(fā)、易升華、硬度??？原因：分子晶體發(fā)生這些變化時 只破壞 ， 很弱，克服它時需要的能量小。所以分子晶體熔沸點低

2、、易揮發(fā)、易升華、硬度小。 2、為什么分子晶體在晶體和熔融狀態(tài)均不導電？它們在晶體和熔融狀態(tài)均不存在 。部分分子晶體溶于水在水分子作用下發(fā)生 導電，如HCl,H2SO4；有些溶于水與水反應生成 而導電，SO3,SO2。（三）典型的分子晶體：1. ：H2O，H2S，NH3，CH4，HX2. ：H2SO4，HNO3，H3PO43. :X2，O2，H2， S8，P4， C60 4. : CO2， SO2， NO2， P4O6， P4O105. ：乙醇，冰醋酸，蔗糖 絕大多數全部由 鍵形成的 和 都形成分子晶體，只有很少的一部分全部由 鍵形成的 和 形成原子晶體（如金剛石，晶體硅，SiO2,碳化硅，晶

3、體硼等。）（四）分子晶體結構特征1. 分子密堆積每個分子周圍有 個緊鄰的分子，如：C60、干冰 、I2、O2 不具有分子密堆積特征如：HF 、冰、NH3 冰中個水分子周圍有個水分子，1mol冰周圍有 mol氫鍵。冰中個水分子周圍有個水分子形成什么空間構型？歸納要點分子的密度取決于晶體的體積，取決于緊密堆積程度，分子晶體的緊密堆積由以下兩個因素決定：（1） （2） (五）、分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質熔化和汽化時需要的能量就越多，物質的熔、沸點就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點高低，實際上就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵

4、）的大小。（1） 組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力 ，熔沸點 。如： ， 。（2）分子量相等或相近，極性分子的范德華力 ，熔沸點 ，如 （3）含有氫鍵的，熔沸點 。如 ， ， （4）在烷烴的同分異構體中，一般來說，支鏈數越多，熔沸點 。如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構體一般按照“鄰位>間位>對位”的順序?？茖W視野：籠裝化合物20世紀末，科學家發(fā)現海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分是甲烷， 因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”1.下列性質適合于分子

5、晶體的是 ( ) A.熔點1 070，易溶于水，水溶液導電 B.熔點10.31 ，液態(tài)不導電、水溶液能導電 C.能溶于CS2、熔點112.8 ，沸點444.6 D.熔點97.81，質軟、導電、密度0.97 gcm32.下列敘述不正確的是()A由分子構成的物質其熔點一般較低B分子晶體在熔化時，共價鍵沒有被破壞C分子晶體中一定存在共價鍵 D分子晶體中分子間作用力越大，其化學性質越穩(wěn)定3.下列關于分子晶體的說法中正確的是（ ）A.晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B.在分子晶體中一定存在共價鍵C.冰和干冰都是分子晶體D.稀有氣體的原子能形成分子晶體4下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是

6、()。ANH3、HD、C10H8 BPCl3、CO2、H2SO4CSO2、SiO2、P2O5 DCCl4、Na2S、H2O25下列各組晶體物質中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是()。SiO2和SO3晶體硼和HClCO2和SO2晶體硅和金剛石晶體氖和晶體氮硫磺和碘A B C D二、原子晶體1、定義：相鄰原子間以 相結合形成的 空間網狀結構 的晶體。2、特點：不存在間個分子，化學式只表示 _ ?；玖Ｗ邮窃?，并以 結合向空間發(fā)展形成 。問題：原子晶體為什么呈空間網狀結構呢？因原子晶體中原子間相互作用是共價鍵，由于共價鍵不同于金屬鍵，又不同于離子鍵；它既有飽和性，又有方向性。因而在共價型晶體

7、中，在微粒間相互位置上，就既不可能像金屬晶體那樣，主要按等徑圓球盡可能堆積的規(guī)律，盡量以高配位數配置；又不能像離子晶體那樣，主要根據正、負離子的半徑大小和數量的不同比不同取其可能的堆積方式，以一定的配位數相互配置。共價鍵的飽和性和方向性在晶體結構中表現出十分明顯的決定作用。首先在種類型晶體中，微粒（原子）的配位數由具有飽和性的鍵的數量決定。其次，原子之間的聯結（鍵合），都必須采取一定的方向。這樣，就從根本上決定了晶體結構的空間構型?？梢娫泳w的結構特征是鍵的飽和性和方向性，它決定了其配位數比一般金屬晶體和離子晶體都要小。3、原子晶體的物理性質_的熔、沸點，_的硬度，_導電，_于一般溶劑。總結

8、：原子晶體中，各個原子都和數個其他原子以共價鍵相結合，使整個晶體形成了一個牢固的整體。由于原子晶體內鍵的飽和性和方向性，決定了這類晶體不具有象金屬那樣的延性、展性和良好的導電性；又由于共價鍵的結合能力比離子鍵的結合能力強，故一般來說，其熔點、沸點較高，硬度較大。（1）、怎樣從原子結構的角度理解金屬石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？從碳到鍺，核電荷數增大，電子層數增多，原子半徑增大，CC鍵、SiSi鍵和GeGe鍵的鍵長依次增大。鍵長越短，共價鍵越牢固，而熔化時破壞的是共價鍵，因此共價鍵的穩(wěn)定性是CC鍵>SiSi鍵>GeGe鍵。所以，金剛石、晶體硅和晶體鍺的熔點和硬度依次下降。（2）、“

9、含有共價鍵的晶體叫做原子晶體?！边@種說法對嗎？為什么？不對。如：HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價鍵，而它們都是分子晶體；又如：金剛石、晶體硅、SiC、SiO2中也都有共價鍵，它們卻都是原子晶體。只有相鄰原子間以共價鍵結合形成空間網狀結構的晶體才是原子晶體。4、常見原子晶體少數非金屬單質（如金剛石、單晶硅、晶體硼、晶體鍺等）；少數非金屬化合物（碳化硅SiC、二氧化硅SiO2、氮化硼B(yǎng)N等）。5、常見原子晶體模型金剛石金剛石是世上已知最硬的物質，且熔點很高，人很名貴的寶石。金剛石是最典型的原子晶體。宏觀世界是由碳原子以共價單鍵結合而成的，其中，每一個碳原子都和三個與其相鄰的碳

10、原子形成典型的正四面體共價鍵基團CC4，所有的CC4在空間連續(xù)分布，每一個碳原子的配位數均為4（如圖所示）；若從圖中取出一個立方單位，即為金剛石的晶胞（如圖所示）。在金剛石晶胞中，頂點和面心上各有一個碳原子，另每個頂點上的碳原子和經過該頂點的三個面面心的碳原子所構成的正四面體的中心也含有一個碳原子，即每個金剛石晶胞中平均擁有4個碳原子。問：金剛石晶體中，碳原子的雜化方式為什么？碳碳鍵的夾角為多少？晶體中，最小碳環(huán)中的碳原子數為多少？共用同一碳原子數的碳環(huán)數為多少？晶體中，碳原子數與碳碳共價鍵數之比為多少？如將金剛石中的碳原子全部換成硅原子，那就是晶體硅；如將其中一半的碳原子換成硅原子，那就是金

11、剛砂（SiC）。同樣都是原子晶體?！揪毩曇弧吭嚤容^金剛石、碳化硅和晶體硅的熔點高低。解釋：因從金剛石到晶體硅再到碳化硅，其的化學鍵分別是CC、CSi和SiSi，鍵長依次增長，鍵能依次降低，故熔點逐漸降低。二氧化硅在二氧化硅晶體中，硅原子和氧原子經共價鍵結合，每一個硅原子周圍有四個氧原子，每個氧原子周圍有有個硅原子（如右圖），它們的配位數分別為4和2。問：二氧化硅中硅原子和氧原子的個數比為多少？二氧化硅晶體中SiO鍵的鍵角為多少？二氧化硅晶體中硅原子與SiO鍵數之比為多少？二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原子數為多少？共用同一硅原子、共用同一氧原子的最小環(huán)各為多少個？小結：同金剛石的晶胞一樣，二氧化硅的

12、晶胞也是立方體。8個頂點和6個面的面心都是O原子，在每個頂點和過該頂點的三個面的面心所形成的正四面體的體心另有一個O原子；在每個正四面體中，中心的O原子與四個處于頂點的O原子之間各有一個Si原子?！究偨Y】本節(jié)課的們學習了原子晶體，它是原子間以共價鍵相結合而形成的空間結構。上節(jié)課我們學習了分子晶體，現將這兩種晶體的區(qū)別比較如下：晶體類型原子晶體分子晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價鍵分子間作用力熔、沸點很高較低硬度很大較小溶解性不溶于任何溶劑部分溶于水導電性不導電，個別為半導體不導電，部分溶于水導電【隨堂練習】1、在a mol金剛石中含CC鍵數為（ ）A4a×6.02×10

13、23 Ba×6.02×1023 C2a×6.02×1023 D8a×6.02×1023 2、有關晶體的敘述正確的是（ ）A在SiO2晶體中，由Si、O原子構成的最小單元環(huán)中共有8個原子B在12 g金剛石中，含CC共價鍵鍵數為4NAC干冰晶體熔化只需克服分子間作用力D分子晶體無論在固態(tài)或熔化狀態(tài)下均不導電3、科學家在40 Gpa高壓下，用激光器加熱到1800 K，成功合成出一氧化碳原子晶體。下列有關這種二氧化碳原子晶體的敘述正確的是（ ）A晶體中每摩碳原子與4 mol氧原子形成共價鍵B容易液化，可用做致冷材料C硬度很大，可做耐磨材料D具

14、有很高的熔沸點，還具有很大的硬度4、據報道：用激光可將置于鐵室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一個射頻電火花噴射出氮氣，可使碳、氮原子結合成碳氮化合物的薄膜，該碳氮化合物的硬度比金剛石更堅硬，則下列分析正確的是（ ）A該碳氮化合物呈片層結構 B該碳氮化合物呈立體結構C該碳氮化合物中CN鍵長比金剛石的CC鍵長長D相鄰主族非金屬元素形成的化合物的硬度比單質小5、有關晶體的下列說法中，正確的是（ ）A晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B原子晶體中共價鍵越強，熔點越高C冰熔化時，水分子中共價鍵發(fā)生斷裂D原子晶體中只存在極性共價鍵，不可能存在其他類型的化學鍵6右圖為金剛石的晶體結構。每個C原子、每條CC鍵被多少個六元環(huán)共用？7右圖為晶體硼的基本結構單元，已知它為正二十面體(有二十個等邊三角形和一定數目的頂角)，每一個頂點各有一個硼原子，通過觀察，此基本結構單元由多