分子晶体和原子晶体

nullnull第三章 第二节 分子晶体和原子晶体观察与思考： 下列两种晶体有什么共同点？观察与思考： 下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构干冰晶体结构分子晶体分子晶体1 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。 2 构成粒子：分子（构成分子的原子间以共价键结合） 注意：稀有气体分子为单原子分子，无共价键。 null3 构成粒子间的相互作用：分子间作用力。 （1）分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。 （2）组成和结构相似时，相对分子质量越大分子间作用力越大，熔沸点越高。有氢键时，熔沸点升高。 （3）气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力null分子晶体有哪些物理特性，为什么？null 4 分子晶体的物理特性： （1）较低的熔点和沸点 （2）较小的硬度，易挥发。（多数分子晶体在常温时为气态或液态） （3）一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不导电。 （4）溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶。原因：分子间作用力很弱null1 下列属于分子晶体的性质的是（ ） A、熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B、能溶于CS2，熔点112.8 ℃ ，沸点444.6 ℃ C、熔点1400 ℃ ，可做半导体材料，难溶于水 D、熔点97.81 ℃ ，质软，导电，密度0.97g/cm-3 Bnull 典型的分子晶体： 所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX，PH3，SiH4等 所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4等 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4（白磷）,C60 ,稀有气体等 部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2，P4O6、P4O10等 大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等null2 下列属于分子晶体的一组物质是（ ） A、CaO、NO、CO B、CCl4、H2 O2、He C、CO2、SO2、NaCl D、CH4、O2、Na2 OBnull5 分子晶体结构特征 （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 ）null分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞null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null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笼装化合物笼装化合物null3 下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是 ( ) A．NH3、HD、C10 H8 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SO3、C60 D．CCl4、Na2S、H2O2 4 下列分子晶体，关于溶、沸点高低叙述中，正确的是 ( ) A．Cl2 >I2 B．SiCl4>CCl4 C．NH3< PH3 D. C(CH3)4>CH3(CH2)3CH3BB石墨晶体结构石墨晶体结构知识拓展－石墨null石墨是层状结构的晶体，在每一层内，碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构，每个碳原子都与其他三个碳原子相结合。在同层内，相邻的碳原子以共价键相结合，层与层之间以分子间作用力相结合。 石墨晶体中，每个碳原子呈sp2杂化成键，形成平面网状结构。碳原子最外层上未参加杂化的2p电子成为自由电子，并通过自由电子在层间产生范德华力。 null 石墨中的自由电子使石墨像金属一样有金属键，有导电性（但石墨的导电性只能沿石墨平面的方向）。总之，石墨晶体中，既有共价键，又有金属键，还有范德华力，是一种混合晶体。null石墨为什么很软？ 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。 石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 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。 石墨属于哪类晶体？为什么？ 石墨为混合键型晶体nullCO2和SiO2的一些物理性质如下所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？思考与交流二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图180º109º28´SiO共价键null二氧化硅的晶体结构二氧化碳的晶体结构null原子晶体1 概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。2 构成粒子：原子3 构成粒子之间的作用：共价键（决定了晶体的物理性质）4 熔化时需克服的作用：共价键观察·思考观察·思考对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？5 原子晶体的物理特性5 原子晶体的物理特性（1）熔点和沸点高 （2）硬度大 （3）一般不导电，且难溶于一些常见的溶剂原因：在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构null练习1 1、碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C 原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（ ） A、 ① ③ ② B、 ② ③ ① C、 ③ ① ② D、 ② ① ③A原子晶体中，成键元素原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高。null练习2 根据下列性质判断属于原子晶体的是（ ） A、熔点2700 ℃ ，导电性好，延展性强 B、无色晶体，熔点3550 ℃ ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C、无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃ ，熔化是能导电 D、熔点-56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电B6 常见的原子晶体6 常见的原子晶体某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等 某些非金属化合物： 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 某些氧化物： 二氧化硅（ SiO２）晶体、Al2O3null练习3 下列晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是（ ） A、SO2与SiO2 B、CO2与H2O C、HCl与金刚石 D、CCl4与SiC Bnull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？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？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？金刚石的晶体结构示意图金刚石的晶体结构示意图109º28´共价键null7 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，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。 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晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1 ：（4 x ½）= 1：2null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：在SiO2晶体中每个硅原子 连接有几个共价键？每个氧原子连 接有几个共价键？硅原子个数与 Si－O共价键个数之比是多少？ 思考3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?null8 SiO2的结构特征 在SiO2晶体中 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，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最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。9 原子晶体的结构特征9 原子晶体的结构特征（1）晶体中只存在共价键，原子全部通过共价键结合。晶体中原子不遵循紧密堆积原则。（共价键有方向性和饱和性） （2）晶体立体空间网状结构 （3）原子晶体中不存在单个分子。 原子晶体和分子晶体的差异原子晶体和分子晶体的差异null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＞锗交流与研讨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？解释：不对，分子晶体中通常也含有共价键，如CO2、O2,某些离子晶体中也含共价键，如NaOH、NH4Cl练习：在40GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是 ( ) A．原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂 B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点 C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料 D．原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应 E．每摩尔原子晶体干冰中含4 mol C-O键练习：在40GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是 ( ) A．原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂 B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点 C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料 D．原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应 E．每摩尔原子晶体干冰中含4 mol C-O键BDE