分子晶体与原子晶体

第二节分子晶体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1、概念：只含分子的晶体叫分子晶体2、组成微粒：分子3、粒子间作用力：分子内原子间以共价键结合，相邻分子间靠分子间作用力相互吸引①有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法②分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子注意：例：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。Ti14C13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?4、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和氢键,不破坏化学键,也有例外,如S8(4)符合相似相溶；5、典型的分子晶体：（1）所有非金属氢化物：H2O，NH3，CH4，HX（2）部分非金属单质:X2，O2，S8，P4，C60（3）部分非金属氧化物:CO2，NO2，P4O6，（4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖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。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干冰（CO2的晶体）硬度与冰相似，但熔点比冰低，常压下极易升华，用作制冷剂。干冰分子间只存在范德华力不存在氢键，是分子密堆积，故密度比冰的高。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—一种潜在的能源小结:1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。3、常见分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物(2)部分非金属单质，(3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(而碱和盐则是离子晶体(5)绝大多数有机物的晶体。晶体分子结构特征（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3）1、下列物质属于分子晶体的化合物是（）A、石英B、硫磺C、干冰D、食盐C练习2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A、分子内共价键B、分子间作用力C、分子间距离D、分子间的氢键BC3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A、离子键B、极性键C、非极性键D、范德华力A5.下列属于分子晶体的是（）A、CaO、NO、COB、Cl2、H2O2、HeC、CO2、SO2、MgCl2D、CH4、NH3、NaOH4.下列性质符合分子晶体的是（）A、熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电。B、熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电。C、不能溶于水，熔点是1723℃，沸点是2230℃。D、熔点是97.81℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3。BB思考与交流比较CO2和SiO2的一些物理性质和结构，试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。物质干冰金刚石熔点很低3550℃沸点很低4827℃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：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）原子共价键共价键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、Al2O3等7、原子晶体结构无单个分子，原子间以共价键相连无分子式，只有化学式；化学式为原子个数比109º28´共价键金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图8、典型的原子晶体(1)金刚石①每个C周围有个C，围成空间图形C的杂化轨道类型是。②C原子与碳碳键之比为（）③最小碳环为（）且不共面④一个C-C键被个环共用，每个环平均有个C-C键⑤一个C原子被个环共用，每个环平均有个C原子4正四面体SP3杂化1：2六元环6121/21⑥金刚石是晶胞，一个晶胞中平均含有个原子。面心立方8180º109º28´Sio共价键（2）SiO2原子晶体①每个Si周围有个O,每个O周围有个Si②Si周围的Si围成空间图形③1molSiO2中共价键为（）mol④最小环上有（）个原子⑤每个Si被个环共用，每个氧被个环共用⑥每个最小环平均拥有个Si个O原子42正四面体4121261/21zxxkw1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、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?探究思考小结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，分子晶体硬度小总结：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一般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3、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；________________B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；________________C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_____________原子晶体分子晶体分子晶体离子晶体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（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（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比故正六边形中的碳碳键数为6×1/2=3，解析：我们可以先选取一个正六边形此结构中的碳原子数为6一个碳原子被三个六元碳环共用，正六边形中的碳原子数为6×1/3=2。六边形中的任一条边（即碳碳键）均被2个正六边形共用，所以碳原子数与碳碳键数目比为2:3。小结：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数键的平均数原子的平均数每个环中正四面体空间网状六边形平面层状共价键共价键与范德华力６个原子不同面６个原子同面４３6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2已知金刚石的晶胞如图，金刚石中C-C键长为1.55×10-8cm,求金刚石的晶体密度？