分子晶體和原子晶體學(xué)案

1、第二節(jié)分子晶體和原子晶體一、分子晶體< 一）、概念：分子間以 <,）相結(jié)合地晶體叫分子晶體 . 注意： <1）構(gòu)成分子晶體地粒子是 .<2 ）在分子晶體中 ,分子內(nèi)地原子間以結(jié)合 ,而相鄰分子靠或相互吸引 .<3 ）范德華力化學(xué)鍵地作用；<4 ）分子晶體熔化破壞地是 .< 二） .分子晶體地物理特性： <1）地熔點和沸點 , <2）地硬度 ,揮發(fā) ,升華 <3 ）一般都是體 ,固體和熔融狀態(tài)都導(dǎo)電 . <4 ）分子晶體地溶解性與溶質(zhì)和溶劑地分子地相關(guān)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

2、這些變化時只破壞,很弱 ,克服它時需要地能量小 .所以分子晶體熔沸點低、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(dǎo)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(dǎo)電 ,如 HCl,H2SO4 ；有些溶于水與水反應(yīng)生成而導(dǎo)電,SO3,SO2.<三）典型地分子晶體：1. ： H 2O,H 2S,NH 3,CH 4,HX2. ：H2SO4,HNO3,H3PO43.:X2,O2,H2, S8,P4, C604.: CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O105.：乙醇 ,冰醋酸 ,蔗糖 絕大多數(shù)全部由鍵形成地和都形成分子晶體,只有很少地

3、一部分全部由鍵形成地和形成原子晶體<如金剛石，晶體硅，SiO2,碳化硅，晶體硼等）<四）分子晶體結(jié)構(gòu)特征1. 分子密堆積每個分子周圍有個緊鄰地分子，如：C60、干冰、12、O2不具有分子密堆積特征如： HF 、冰、 NH3冰中1個水分子周圍有4個水分子,1mol冰周圍有mol氫鍵.冰中1個水分子周圍有4個水分子形成什么空間構(gòu)型？歸納要點分子地密度取決于晶體地體積，取決于緊密堆積程度 ，分子晶體地緊密堆積由以下兩個因素決定：（1） <2）（五）、分子晶體熔、沸點高低地比較規(guī)律 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間地作用力.分子間作用力越大 ，物質(zhì)熔化和汽化時需要地 能量就越多

4、,物質(zhì)地熔、沸點就越高 .因此 ,比較分子晶體地熔、沸點高低 ,實際上就是比較分子間作 用力 <包括范力和氫鍵）地大小 .（ 1）組成和結(jié)構(gòu)相似地物質(zhì) ,相對分子質(zhì)量越大 ,范德華力 ,熔沸點 .如：, <2 ）分子量相等或相近 ,極性分子地范德華力 ,熔沸點 ,如<3 ）含有氫鍵地 ,熔沸點 .如,> 異戊烷 > 新戊烷；芳<4 ）在烷烴地同分異構(gòu)體中 ,一般來說 ,支鏈數(shù)越多 ,熔沸點 .如沸點：正戊烷 香烴及其衍生物苯環(huán)上地同分異構(gòu)體一般按照“鄰位>間位 >對位”地順序科學(xué)視野：籠裝化合物20 世紀(jì)末 ,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶

5、體.這種晶體地主要氣體成分是甲烷 , 因而又稱甲烷水合物 . 它地外形像冰 ,而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃地甲烷,因而又稱“可燃冰”1. 下列性質(zhì)適合于分子晶體地是（ >A. 熔點1 070C ,易溶于水，水溶液導(dǎo)電B. 熔點10.31 C，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電C. 能溶于CS2、熔點112.8 C ,沸點444.6 C3D. 熔點97.81 C,質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度 0.97 g/cm2 .下列敘述不正確地是 （>A 由分子構(gòu)成地物質(zhì)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(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定3.

6、下列關(guān)于分子晶體地說法中正確地是 <）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. 稀有氣體地原子能形成分子晶體4下列各組物質(zhì)各自形成晶體 ,均屬于分子晶體地化合物是（>.ANH3、 HD、 C10H8BPCl3、 CO2、 H2SO4CSO2、 SiO2、 P2O5 DCCl4、 Na2S、 H2O25下列各組晶體物質(zhì)中 ,化學(xué)鍵類型相同 ,晶體類型也相同地是（>.SiO2和SO3晶體硼和HCICO2和SO2晶體硅和金剛石 晶體氖和晶體氮 硫磺和碘A .B .C .D . 、原子晶體1、 定義：相鄰原子間以相結(jié)合形

7、成地空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地晶體.2、 特點：不存在間個分子,化學(xué)式只表示 .基本粒子是原子 ,并以結(jié)合向空間發(fā)展形成 .問題：原子晶體為什么呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呢？因原子晶體中原子間相互作用是共價鍵, 因為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地規(guī)律 , 盡量以高配位數(shù)配置；又不能像離子晶體那樣,主要根據(jù)正、負(fù)離子地半徑大小和數(shù)量地不同比不同取其可能地堆積方式 ,以一定地配位數(shù)相互配置 .共價鍵地飽和 性和方向性在晶體結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出十分明顯地決定作用.首先在種類型晶體中 ,微粒 原子

8、）地配位數(shù)由具有飽和性地鍵地數(shù)量決定.其次 ,原子之間地聯(lián)結(jié) 鍵合） ,都必須采取一定地方向 .這樣 ,就從根本上決定了晶體結(jié)構(gòu)地空間構(gòu)型.可見原子晶體地結(jié)構(gòu)特征是鍵地飽和性和方向性,它決定了其配位數(shù)比一般金屬晶體和離子晶體都要小 .3、原子晶體地物理性質(zhì)地熔、沸點 ,地硬度 ,導(dǎo)電 ,于一般溶劑 . 總結(jié)：原子晶體中 ,各個原子都和數(shù)個其他原子以共價鍵相結(jié)合,使整個晶體形成了一個牢固地整體 .因為原子晶體內(nèi)鍵地飽和性和方向性,決定了這類晶體不具有象金屬那樣地延性、展性和良好地導(dǎo)電性；又因為共價鍵地結(jié)合能力比離子鍵地結(jié)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(jié)構(gòu)

9、地角度理解金屬石、硅和鍺地熔點和硬度依次下降？從碳到鍺 ,核電荷數(shù)增大 ,電子層數(shù)增多 ,原子半徑增大 ,CC 鍵、 Si Si 鍵和 GeGe 鍵地鍵 長依次增大 .鍵長越短 ,共價鍵越牢固 ,而熔化時破壞地是共價鍵,因此共價鍵地穩(wěn)定性是C C鍵Si Si鍵Ge Ge鍵.所以,金剛石、晶體硅和晶體鍺地熔點和硬度依次下降2）、“含有共價鍵地晶體叫做原子晶體.”這種說法對嗎？為什么？不對.如： HCl、 H2O、 CO2、 CH 3CH 2OH 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(jié)合

10、 形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地晶體才是原子晶體 .4、常見原子晶體少數(shù)非金屬單質(zhì) 如金剛石、單晶硅、晶體硼、晶體鍺等）；少數(shù)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地物質(zhì) ,且熔點很高 ,人很名貴地寶石 .金剛石是最典型地原子晶體 .宏 觀世界是由碳原子以共價單鍵結(jié)合而成地 ,其中 ,每一個碳原子都和三個與其相鄰地碳原子形成典 型地正四面體共價鍵基團(tuán)CC4,所有地CC4在空間連續(xù)分布，每一個碳原子地配位數(shù)均為4如圖所示）；若從圖中取出一個立方單位 ,即為金剛石地晶胞 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

11、頂點上地碳原子和經(jīng)過該頂點地三個面面心地碳原子所構(gòu)成地正四面 體地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，碳原子地雜化方式為什么？碳碳鍵地夾角為多少？晶體中 ,最小碳環(huán)中地碳原子數(shù)為多少？共用同一碳原子數(shù)地碳環(huán)數(shù)為多少？晶體中 ,碳原子數(shù)與碳碳共價鍵數(shù)之比為多少？如將金剛石中地碳原子全部換成硅原子,那就是晶體硅；如將其中一半地碳原子換成硅原子,那就是金剛砂SiC).同樣都是原子晶體【練習(xí)一】試比較金剛石、碳化硅和晶體硅地熔點高低解釋：因從金剛石到晶體硅再到碳化硅，其地化學(xué)鍵分別是 C C、C Si和SiSi,鍵長依次增長,鍵能依次降低，故熔點逐漸降低

12、二氧化硅在二氧化硅晶體中，硅原子和氧原子經(jīng) 共價鍵結(jié)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)，它們地配位 數(shù)分別為4和2.問：二氧化硅中硅原子和氧原子地個數(shù)比為多少？二氧化硅晶體中 SiO鍵地鍵角為多少？二氧化硅晶體中硅原子與SiO鍵數(shù)之比為多少？二氧化硅晶體中最小環(huán)上地原子數(shù)為多少？小結(jié)：同金剛石地晶胞一樣氧化硅地晶胞也是立方體.8個頂點和6個面地面心都是0原共用同一硅原子、共用同一氧原子地最小環(huán)各為多少個?0原子；在每個正子，在每個頂點和過該頂點地三個面地面心所形成地正四面體地體心另有一個 四面體中，中心地0原子與四個處于頂點地0原子之間各有一個Si原子.【

13、總結(jié)】本節(jié)課地們學(xué)習(xí)了原子晶體，它是原子間以共價鍵相結(jié)合而形成地空間結(jié)構(gòu)上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了分子晶體，現(xiàn)將這兩種晶體地區(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、沸點很咼較低硬度很大較小溶解性不溶于任何溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電,部分溶于水導(dǎo)電【隨堂練習(xí)】1、在a mol金剛石中含C C鍵數(shù)為)23232323A . 4aX 6.02 x 10 B. ax 6.02x 10 C . 2aX 6.02 x 10 D . 8ax 6.02 x 102、 有關(guān)晶體地敘述正確地是 )A 在SiO2晶體中，由Si、O原子構(gòu)成地最小單元環(huán)中共有8

14、個原子B. 在12 g金剛石中，含C C共價鍵鍵數(shù)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(dǎo)電3、 科學(xué)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(guān)這種二氧化碳原子晶體地敘述正確地是 )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 具有很高地熔沸點，還具有很大地硬度4、 據(jù)報道：用激光可將置于鐵室中地石墨靶上地碳原子“炸松”，再用一個射頻電火花噴射出氮氣，可使碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物地薄膜，該碳氮化合物地硬度比金剛石更堅硬，則下列分析正確地是)A 該碳氮化合物呈片層結(jié)構(gòu)B 該碳氮化合物呈立體結(jié)構(gòu)C.該碳氮化合物中 C N鍵長比金剛石地 CC鍵長長D .相鄰主族非金屬元素形成地化合物地硬度比單質(zhì)小5、有關(guān)晶體地下列說法中，正確地是)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地化學(xué)鍵6. 右圖為金剛石地晶體結(jié)構(gòu)每個C原子、每條CC鍵被多少個六元環(huán)共用?7 .右圖為晶體硼地基本結(jié)構(gòu)單元，已知它為正二十面體有二十個等邊 角形和一