3.2分子晶体和原子晶体

1、第二节第二节 分子晶体和原子晶体分子晶体和原子晶体第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质【观察与思考】【观察与思考】 下列两种晶体有什么共同点？下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构1.1.概念：概念： 只含分子只含分子的晶体叫分子晶体的晶体叫分子晶体2.2.粒子间相互作用：粒子间相互作用： 构成分子晶体的粒子：构成分子晶体的粒子： 粒子间相互作用力：粒子间相互作用力： 分子内原子间作用力：分子内原子间作用力：一、分子晶体一、分子晶体分子分子分子间做用力分子间做用力（范德华力和氢键）（范德华力和氢键）共价键共价键（除稀有气体）（除稀有气体） 分子内的原子以分

2、子内的原子以 结合，相邻分子结合，相邻分子靠靠 （包括（包括 和和 ）相互吸引）相互吸引共价键共价键分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键（1 1）所有所有 ： H H2 2O O、H H2 2S S、NHNH3 3、 CHCH4 4、HXHX等等（2 2）部分部分 : : 卤素（卤素（X X2 2）、）、O O2 2、H H2 2、S S8 8、 P P4 4、 C C6060 等等（3 3）部分部分 : : COCO2 2、 SOSO2 2、 NONO2 2、P P4 4O O6 6、 P P4 4O O1010等等（4 4）几乎所有的几乎所有的 ： H H2 2SOSO4 4、

3、HNOHNO3 3、H H3 3POPO4 4等等（5 5）绝大多数绝大多数的的 晶体：晶体： 乙醇、乙酸、蔗糖等乙醇、乙酸、蔗糖等3.3.常见的分子晶体：常见的分子晶体：非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物有机物【思考与交流】【思考与交流】 1.1.一个干冰晶胞中平均有几个一个干冰晶胞中平均有几个COCO2 2分子？分子？ 2.2.此分子晶体中有哪些作用力？此分子晶体中有哪些作用力？ 3.3.与一个与一个COCO2 2分子分子距离最近且相等距离最近且相等的的COCO2 2分子分子共有多少个？共有多少个？干冰晶体结构示意图氧（O2）的晶体结构碳60的晶

4、胞4.4.分子晶体的结构特征分子晶体的结构特征（1 1）只有范德华力，无分子间氢键）只有范德华力，无分子间氢键 每个分子周围有每个分子周围有1212个紧邻的分子个紧邻的分子 如：如： C C6060、干冰、干冰 、O O2 2 等等（2 2）有分子间氢键）有分子间氢键 如：如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 水分子之间的主要作用力是水分子之间的主要作用力是 ，由于，由于氢键具有氢键具有 ，故在冰的每个水分子周围只，故在冰的每个水分子周围只有有 紧邻的紧邻的 水分子水分子分子密堆积分子密堆积分子非密堆积分子非密堆积氢键氢键方向性方向性4 4个个【思考与交流】【思考与交流】2.2.怎样判断分

5、子间作用力的大小？分子间作用力怎样判断分子间作用力的大小？分子间作用力对分子的熔沸点有什么影响？对分子的熔沸点有什么影响？5.5.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质（1 1）性质：）性质： 分子晶体分子晶体熔沸点低熔沸点低、硬度小硬度小、易升华易升华，固体，固体和熔融状态和熔融状态不导电不导电，有些在水溶液中能导电。，有些在水溶液中能导电。（2 2）本质原因：）本质原因： 分子间作用力很弱。分子间作用力很弱。（3 3）熔沸点的比较：）熔沸点的比较： A.A.组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。熔沸点越高。 B.B.组成和结构不相似的物质

6、，分子极性越大，组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。熔沸点越高。 C.C.分子间有氢键的物质熔沸点反常。分子间有氢键的物质熔沸点反常。-分子间作用力强弱【问题探究】【问题探究】1.1.水的相对分子质量小于硫化氢的，但为什么水水的相对分子质量小于硫化氢的，但为什么水分子的熔点比分子的熔点比H H2 2S S分子的高？分子的高？2.2.分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？3.3.怎样判断分子晶体的溶解性？怎样判断分子晶体的溶解性？4.4.冰的密度为何比水小？冰的密度为何比水小？ 0-4 0-4 水的密度增大水的密度增大 44以上以上 水的密度减

7、小水的密度减小 为什么？为什么？ 5.5.为何干冰的熔点比冰低，密度比冰高？为何干冰的熔点比冰低，密度比冰高？ CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。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，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体晶体的熔沸点很高？的熔沸点很高？18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图10928 共价键金刚石的晶体结构示意图二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体）1 1、概念：、

8、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立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。体网状结构的晶体。 （1）构成原子晶体的粒子是原子；）构成原子晶体的粒子是原子； （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合；）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； （3）原子晶体熔化破坏的是共价键。）原子晶体熔化破坏的是共价键。观察观察思考思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？2、原子晶体的物理特性、原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而以较强的共价键相结合，而且形成空间

9、立体网状结构，且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的所以原子晶体的熔点和沸点高熔点和沸点高硬度大硬度大一般不导电一般不导电且难溶于一些常见的溶剂且难溶于一些常见的溶剂 在原子晶体中，由于原子间在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子成空间立体网状结构，所以原子晶体有特殊的物理性质。晶体有特殊的物理性质。3 3、常见的原子晶体、常见的原子晶体 某些非金属单质：某些非金属单质： 金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）、晶体）、晶体锗锗(Ge)(Ge)等等 某些非金属化合物：某些非金属

10、化合物： 碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体 某些氧化物：某些氧化物： 二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶体、）晶体、AlAl2 2O O3 310928 共价键 思考：在金刚石晶体中，每个碳与思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样的周围多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个碳原子空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？组成？它们是否在同一平面内？ 在金刚石晶体中，碳原子个数与在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？键数之比为多少？12g金刚石金刚石C-C键数为多少键数为多少N

11、A？金刚石中每个金刚石中每个C C原子以原子以spsp3 3杂化，分别与杂化，分别与4 4个个相邻的相邻的C C 原子形成原子形成4 4个个键，故键角为键，故键角为1091092828，每个，每个C C原子的配位数为原子的配位数为4 4；每个每个C C原子均可与相邻的原子均可与相邻的4 4个个C C构成实心的正构成实心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有石晶体，在一个小正四面体中平均含有1+41+41/4 =21/4 =2个碳原子；个碳原子；在金刚石中最小的环是六元环，在金刚石中最小的环是六元环，1 1个环中平个

12、环中平均含有均含有6 61/12=1/21/12=1/2个个C C原子，含原子，含C-CC-C键数为键数为6 61/6=11/6=1；金刚石的晶胞中含有金刚石的晶胞中含有C C原子为原子为8 8个，内含个，内含4 4个个小正四面体，含有小正四面体，含有C-CC-C键数为键数为1616。18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅中二氧化硅中SiSi原子均以原子均以spsp3 3杂化，分别杂化，分别与与4 4个个O O原子成键，每个原子成键，每个O O原子与原子与2 2个个SiSi原子原子成键；成键；晶体中的最小环为十二元环，其中有晶体中的最小环为十二元环，其中有6 6个个SiSi原子和原子和6 6个个O O原子原子，含有，含有1212个个Si-OSi-O键；键；每个每个SiSi原子被原子被1212个十二元环共有，每个个十二元环共有，每个O O