分子晶体和原子晶体

分子晶体和原子晶体 第二节 分子晶体与原子晶体(第一课时) 教学目标 (1)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系; (2)举例说明分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响; (3)能说出分子晶体与原子晶体结构基元以及物理性质方面的主要区别; (4)进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系。 教学重、难点 教学重点: 了解原子晶体与分子晶体的特征。 教学难点: 能用有关理论解释两种晶体的物理性质。 教学过程 [导课] 咱们在第二章中已学过分子间作用力，在必修中也学过离子键和共价键，有谁总结一下微粒间的作用力有哪些,(讨论) [师生共同总结] 微粒为分子:分子间作用力(或范德华力)或氢键; 微粒为原子:极性共价键或非极性共价键; 微粒为离子:离子键。 [过渡] 今天我们开始研究晶体中微粒间的作用力。 [板书] 第二节 分子晶体与原子晶体 一、分子晶体 [讲述] 只含分子的晶体称为分子晶体。如碘晶体只含I分子，属于分子晶体。在分2 子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。 [板书] 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。 [设问]根据分子间作用力较弱的特点判断分子晶体的特性有哪些,参照表3-2。 [板书] 2、分子晶体特点:低熔点、升华、硬度很小等。 [学生阅读] 第二自然段，对常见的分子晶体归类。 [板书] 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。 [投影] 图3-10氧和碳-60是分子晶体: [讲解] 大多数分子晶体的结构有如下特征:如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子，如图3—10，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。 [板书] 4、分子晶体结构特点: (1)12个紧邻的分子密堆积，如O和C。 260 [讲解] 然而，分子间还有其他作用力的分子晶体，如我们最熟悉的冰，水分子之间的主要作用力是氢键(当然也存在范德华力)，从图3—11可见，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。 [板书](2)冰的晶体:氢键、每个水分子周围只有4个紧邻的水分子、正四面体形。特点:4?密度最大。 [投影] 冰和液态水结构对比: [讲解] 有一种晶体叫做干冰，是CO的晶体，干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，2 而熔点却比冰低得多，在常压下极易升华。而且，由于干冰中的CO分子之间只存在范2 德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。干冰在工业上广泛用作制冷剂。 [板书](3)干冰:CO的晶体。分子间存在范德华力，熔点低，易升华，制冷剂。 2 [阅读] 科学视野:天然气水合物—一种潜在的能源。 世纪初的英国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化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl?8H0的水合物晶体。20世纪末，科学家发22 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”„„„ 第二节 分子晶体与原子晶体(第二课时) 教学目标 (1)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系; (2)举例说明分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响; (3)能说出分子晶体与原子晶体结构基元以及物理性质方面的主要区别; (4)进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系。 教学重、难点 教学重点: 了解原子晶体与分子晶体的特征。 教学难点: 能用有关理论解释两种晶体的物理性质。 教学过程 [复习] 分子晶体的有关内容。 [过渡] 下面我们学习微观空间里没有分子的晶体—原子晶体。 [板书] 二、原子晶体 [讲解] 有的晶体的微观空间里没有分子，原子晶体就是其中之一。在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，又称共价晶体。 [板书] 1、原子晶体:原子都以共价键相结合，是三维的共价键网状结构。 [投影] 图3-14金刚石的多面体外型、晶体结构、晶胞示意图: [讲解] 金刚石是典型的原子晶体。天然金刚石的单一晶体经常呈现规则多面体的外形，在金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合， 3C--C--C夹角为109?28′，即金刚石中的碳取sp杂化轨道形成共价键。 3[板书] 2、金刚石结构:正四面体网状空间结构，C--C--C夹角为109?28′，sp杂化。 [设问] 金刚石的物理性质与C--C共价键参数有什么关系, [讲解] 金刚石里的C--C共价键的键长(154 pm)很短，键能(347(7kJ,mo1)很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点(>3 550?)也很高。高硬度、高熔点是原子晶体的特性。 [板书] 特点:硬度最大、熔点高。 [讲述] 自然界里有许多矿物和岩石，化学式都是Si0，也是典型的原子晶体。SiO22具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 [板书] 3、SiO原子晶体:制水泥、玻璃、宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导2 纤维等。 [讲述] 常见的原子晶体。 [板书] 4、(1)某些非金属单质，如硼(B)、硅(Si)和锗(Ge)等;(2)某些非金属化合物，如碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硼(BN)等;(3)某些氧化物，如氧化铝(A1O)23等。 [探究思考] 1、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? a系数 非标准化系数 标准系数 模型 B 标准 误差 试用版 t Sig. 1 (常量) 1.482 .637 2.326 .022 PEP .166 .148 .106 .145 1.394 PR .509 .107 .456 4.758 .000 PRS .269 -.112 .101 -.075 -1.109 PAS .231 .111 .208 2.074 .040 内部资料， 请勿外传～