分子晶體和原子晶體

分子晶體和原子晶體第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、分子晶體

１、概念分子間以分子間作用力（范德華力,氫鍵）相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的相互作用是分子間作用力．第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日分子晶體有哪些物理特性,為什么？思考與交流第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

由于分子間作用力很弱，所以分子晶體一般具有：①較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)②較小的硬度。③一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。2.分子晶體的物理特性第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日(1)所有非金屬氫化物：

H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)部分非金屬單質(zhì):

X2,N2,O2,H2,S8,P4,C60

(3)部分非金屬氧化物:

CO2,SO2,N2O4,

P4O6,P4O10(4)幾乎所有的酸：

H2SO4,HNO3,H3PO4(5)大多數(shù)有機(jī)物：

乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶體第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日〖思考1〗是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？ 不對(duì)，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時(shí)存著范德華力和氫鍵。第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日〖思考2〗為何干冰的熔沸點(diǎn)比冰低，密度卻比冰大？

由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用，破壞分子間作用力較難，所以熔沸點(diǎn)比干冰高。

由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性，導(dǎo)致晶體冰中有相當(dāng)大的空隙，所以相同狀況下體積較大

由于CO2分子的相對(duì)分子質(zhì)量>H2O，所以干冰的密度大。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日4.晶體分子結(jié)構(gòu)特征（１）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12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2）類似ＮａＣｌ晶體（２）有分子間氫鍵－不具有分子密堆積特征（如：HF、冰、NH3

）有空隙第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日分子的密堆積（與每個(gè)分子距離最近的相同分子分子共有12個(gè)）第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日由此可見，與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè)

。分子的密堆積干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性分子的非密堆積第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日5、分子晶體熔、沸點(diǎn)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(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的大小。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，___________________________________ 烷烴、烯烴、炔烴、飽和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸點(diǎn)均隨著碳原子數(shù)的增加而升高。分子間有氫鍵的物質(zhì)（HF、H2O、NH3等）熔、沸點(diǎn)反常增大。形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)低于形成分子間氫鍵的物質(zhì)。分子量越大，熔沸點(diǎn)越高。第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日（2）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多，______________。如沸點(diǎn)：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(gòu)體一般按照“____________________”的順序。注意：分子的穩(wěn)定性則決定于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱．例如冰與硫化氫的熔點(diǎn)、熱分解溫度的比較？熔沸點(diǎn)越低鄰位>間位>對(duì)位第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日籠狀化合物第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

【思考與交流】第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日１.概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體．構(gòu)成原子晶體的粒子是原子，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合。二．原子晶體（共價(jià)晶體）金剛石第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日 對(duì)比分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子晶體有何物理特性？第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的:（1）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高（2）硬度大（3）一般不導(dǎo)電（4）且難溶于一些常見的溶劑

2.原子晶體的物理特性第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日

原子晶體具備以上物理性質(zhì)的原因:____________________________ 原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式____________原因___________________原子晶體中存在較強(qiáng)的共價(jià)鍵不易被破壞。否原子晶體是一個(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無小分子存在。第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日3.常見的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：

金剛石（C）、晶體硅(Si)、晶體硼（B）、晶體鍺(Ge)等某些非金屬化合物：

碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶體、第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日180o109o28′Sio二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日 在二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)由幾個(gè)原子構(gòu)成? 二氧化硅晶體中最小環(huán)由十二個(gè)原子構(gòu)成6個(gè)si6個(gè)o”正確，只是每個(gè)環(huán)占有的原子個(gè)數(shù)不同，原子可能占據(jù)幾個(gè)環(huán)，所以最簡比為Si:O＝1：2第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高金剛石＞碳化硅＞晶體硅學(xué)與問1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？2、“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對(duì)嗎？為什么？第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日一種結(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2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識(shí)拓展－石墨第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日石墨晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)拓展－石墨第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日石墨（混合型晶體、過度型晶體）1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？3、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，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)，各層碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大π鍵），故熔沸點(diǎn)很高。石墨為混合鍵型晶體。第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日〖思考4〗以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有分子粒子間相互作用不同，原子晶體中存在的是共價(jià)鍵第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日〖思考5〗為何金剛石的熔沸點(diǎn)高于硅？C-C鍵能大于Si-Si和Ge-Ge鍵，難破壞〖思考6〗為何CO2熔沸點(diǎn)低？而破壞CO2分子卻比SiO2更難？

因?yàn)镃O2是分子晶體，SiO2是原子晶體，所以熔化時(shí)CO2是破壞范德華力而SiO2是破壞化學(xué)鍵。所以SiO2熔沸點(diǎn)高。 破壞CO2分子與SiO2時(shí)，都是破壞共價(jià)健，而C-O鍵能>Si-O鍵能，所以CO2分子更穩(wěn)定。第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日4、原子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律 在共價(jià)鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的，鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高。如：金剛石>碳化硅>晶體硅第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日原子晶體與分子晶體的比較

分子晶體原子晶體構(gòu)成微粒分子原子晶體內(nèi)相互作用力分子間作用力（含極性、氫鍵）共價(jià)鍵硬度、熔沸點(diǎn)低高熔、沸點(diǎn)變化規(guī)律1、對(duì)于組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量2、極性分子非極性分子3、氫鍵作用鍵長鍵能化學(xué)式能否表示分子結(jié)構(gòu)能不能第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日歸納1：兩個(gè)晶體的熔沸點(diǎn)的比較1、判斷二者晶體類型： 一般情況下，原子晶體、離子晶體的熔沸點(diǎn)都高于分子晶體。2、如果是同種晶體，比較晶體內(nèi)各微粒之間相互作用力的大小。第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日

歸納2：非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體，可從以下角度進(jìn)行分析判斷：（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷 原子晶體的粒子是_________，質(zhì)點(diǎn)間的作用是________________________； 分子晶體的粒子是_________，質(zhì)點(diǎn)間的作用是________________________。（2）記憶常見的、典型的原子晶體 a、單質(zhì)：______________________________________ b、化合物：____________________________________原子共價(jià)鍵分子分子間作用力(某些含有氫鍵)金剛石、晶體硅、晶體硼SiO2、SiC、BN第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷 分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電； 原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日【鞏固練習(xí)】1．下列晶體由原子直接構(gòu)成，且屬于分子晶體的是 () A．固態(tài)氫 B．固態(tài)氖C．白磷 D．三氧化硫2.共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是 () A.干冰 B.氯化鈉C.氫氧化鈉 D.碘BB第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3．在金剛石的晶體中，含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上任意兩個(gè)C—C鍵間的夾角是 ()

A．6個(gè)120° B．5個(gè)108°C．4個(gè)109°28′ D．6個(gè)109°28′4.支持固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)是()A.氮原子不能形成陽離子B.銨離子不能單獨(dú)存在C.常溫下，氨是氣態(tài)物質(zhì)D.氨極易溶于水DC第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日5.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個(gè)碳原于都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是 ()A.10個(gè) B.18個(gè)C.24個(gè) D.14個(gè)D第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日6.2003年美國《科學(xué)》雜志報(bào)道：在超高壓下，科學(xué)家用激光器將CO2加熱到1800K，成功制得了類似石英的CO2原子晶體。下列關(guān)于CO2晶體的敘述中不正確的是 ()A.晶體中C、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2 B.該晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高、硬度大C.晶體中C—O—C鍵角為180°D.晶體中C、O原子最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)C第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日7、氮化硅是一種新合成的材料，它是一種超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)。下列各組物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的作用力與氮化硅熔化所克服的微粒間的作用力都相同的是()A、硝石和金剛石 B、晶體硅和水晶C、冰和干冰 D、萘和蒽B第四十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日8.碳化硅（SiC）具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石②晶體硅③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是 （）A.①③② B.②③①C.③①② D.②①③A第四十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日【拓展提高】1.