高二化学选修3第三章第3节分子晶体与原子晶体课件

第三节分子晶体与原子晶体回顾:1、什么叫晶体？什么叫非晶体？2、晶体与非晶体在结构和性质上有什么差异？3、利用分摊法计算晶胞中粒子数目观察·思考请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：水晶碘晶体结构干冰晶体结构观察与思考：下列两种晶体有什么共同点？NaCl晶体结构一、分子晶体一概念分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合的晶体叫分子晶体。构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力。结合表格和已有知识,分析:分子晶体有哪些物理特性？为什么?原因：分子间作用力较弱2、物理特性：(1)较低的熔点和沸点，易升华；(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电.(2)较小的硬度；注:①分子间作用力越大,熔沸点越高(相对分子质量,分子极性,氢键)②分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力,不破坏化学键,也有例外,如S85、典型的分子晶体：（1）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX（2）部分非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60（3）部分非金属氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10（4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖（6）稀有气体分子的密堆积氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）干冰的晶体结构图冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积6、分子晶体结构特征（1）密堆积有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl2·8H20的水合物晶体。20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”………科学视野：天然气水合物—一种潜在的能源4、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（H2O）n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：①1mol冰中有mol氢键？②H2O的熔沸点比H2S高还是低？为什么？2氢键讨论CO2和SiO2的一些物理性质如下所示，通过比较，判断SiO2晶体是否属于分子晶体。熔点/oC状态（室温）CO2-56.2气态SiO21723固态结论：SiO2不是分子晶体。那么SiO2是什么晶体呢？在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。可燃冰二、原子晶体1、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。2、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：4、气化或熔化时破坏的作用力：5、物理性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。（共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）共价键共价键6、常见原子晶体（1）某些非金属单质：硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等（2）某些非金属化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、等109º28´共价键思考：（1）在金刚石晶体中,C采取什么杂化方式？每个C与多少个C成键？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，C原子个数与C—C键数之比为多少？（3）12克金刚石中C—C键数为多少NA？7、典型的原子晶体金刚石的结构特征：在金刚石晶体里①每个碳原子都采取SP3杂化，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，。②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。③金刚石晶体中所有的C—C键长相等，键角相等（109°28’）；④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；⑤晶体中C原子与C—C键数之比为：1：2180º109º28´Sio共价键180º109º28´Sio下一页共价键109º28´返回共价键思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？思考2：1mol二氧化硅的晶体含几摩的Si-O键3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?SiO2的结构特征：在SiO2晶体中①每个Si原子周围结合4个O原子；每个O原子跟2个Si原子相结合。SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。②最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。③1molSiO2中含4molSi—O键解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石＞硅＞锗学与问1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？小结1：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒作用力熔沸点硬度溶解性导电性相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很大较小很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（熔点高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。7、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是。解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13小结2：判断晶体类型的方法1、依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断：构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作用力是分子间作用力。2、依据物质的分类判断3、依据晶体的熔点判断：原子晶体的熔点高，一般在1000℃以上，分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低4、依据导电性判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗5、依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小例4：石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构，试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。（2）层内7个六元环完全占有的C原子数为_____个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______.142:323