分子晶体与原子晶体.ppt

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 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 有单个分子存在 化学式就是分子式不能使用均摊法 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 思考与交流 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 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 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 个水分子周围有 个水分子 冰的结构 氢键具有方向性 分子的非密堆积 干冰 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 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 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 BC 3 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 A 5 下列属于分子晶体的是 A CaO NO COB Cl2 H2O2 HeC CO2 SO2 MgCl2D CH4 NH3 NaOH 4 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 B B 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 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 109 28 金刚石的晶体结构示意图 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 每个C周围有个C 围成空间图形C的杂化轨道类型是 C原子与碳碳键之比为 最小碳环为 且不共面 一个C C键被个环共用 每个环平均有个C C键 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 6 12 1 2 1 金刚石是晶胞 一个晶胞中平均含有个原子 面心立方 8 180 109 28 Si o 二氧化硅的晶体结构示意图 共价键 2 SiO2原子晶体 每个Si周围有个O 每个O周围有个Si Si周围的Si围成空间图形 1molSiO2中共价键为 mol 最小环上有 个原子 每个Si被个环共用 每个氧被个环共用 每个最小环平均拥有个Si个O原子 4 2 正四面体 4 12 12 6 1 2 1 zxxkw 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 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 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 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