第2节分子晶体和原子晶体

1、 雪花、冰糖、食盐、水晶雪花、冰糖、食盐、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体和电木（酚醛树脂）这些固体是否属于晶体？若不是晶体，是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。请说明理由。碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构一、分子晶体一、分子晶体 构成晶体的粒子是分子，以构成晶体的粒子是分子，以分子间作用力（范德华力，氢键）分子间作用力（范德华力，氢键）相互作用的晶体叫分子晶体。相互作用的晶体叫分子晶体。1 1、概念、概念 （1 1）所有非金属氢化物：）所有非金属氢化物：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3， CHCH4 4，HXHX（2 2）部分非金属单质）部分非金属单质: :

2、X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8 8，P P4 4， C C6060 （3 3）部分非金属氧化物）部分非金属氧化物: : COCO2 2， SOSO2 2， NONO2 2， P P4 4O O6 6， P P4 4O O1010（4 4）几乎所有的酸：）几乎所有的酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4（5 5）绝大多数有机物的晶体：）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，乙醇，冰醋酸，蔗糖蔗糖2、典型的分子晶体：、典型的分子晶体：氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞干冰的晶体结构图 只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子

3、分子密堆积。密堆积。这类晶体每个分子周围一般有这类晶体每个分子周围一般有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2。4、分子晶体结构特征、分子晶体结构特征（1 1）密堆积）密堆积 有分子间氢键有分子间氢键氢键具有方向性氢键具有方向性, ,使晶体使晶体中的空间利率不高中的空间利率不高, ,留有相当大的空隙留有相当大的空隙. .这种晶这种晶体体不具有分子密堆积特征。不具有分子密堆积特征。如如：HF HF 、NHNH3 3、冰（、冰（每个水分子周围只有每个水分子周围只有4 4个紧邻的水分子）。个紧邻的水分子）。（2 2）非密堆积）非密堆积笼状

4、化合物笼状化合物科学视野科学视野天然气水合物天然气水合物一种潜在的能源一种潜在的能源 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共价键共价键二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图10928 共价键二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体） 构成晶体的粒子是原子，所有的构成晶

5、体的粒子是原子，所有的相邻原子间都以共价键相结合而形成相邻原子间都以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。空间立体网状结构的晶体。1 1、概念：、概念：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（1）熔点和沸点高；）熔点和沸点高；（2）硬度大；）硬度大；（3）一般不导电；）一般不导电；（4）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，由于原子间以较强的在原子晶体中，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共价键相结合，而且形成空间立体

6、网状结构，所以原子晶体有特殊的物理性质。构，所以原子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（1 1）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）、）、晶体锗晶体锗(Ge(Ge) )等等（2 2）某些非金属化合物：）某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体（3 3）某些氧化物：）某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶体、）晶体、 -Al-Al2 2O O3 3解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，解释：结构相似的原子晶体，原子半

7、径越小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原子半径键长越短，键能越大。碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗即金刚石硅锗学学 与与 问问1 1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅、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？和锗的熔点和硬度依次下降？2 2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型晶体类型分子晶

8、体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间的作用力粒子间的作用力性性质质硬度硬度溶、沸点溶、沸点导电导电溶解性溶解性构成晶体粒子构成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电一般不导电一般不导电相似相溶相似相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂1.551.551010-10-10m m石墨石墨金刚石金刚石思考：（1 1）石墨为什么很软？）石墨为什么很软？（2 2）石墨的熔沸点为什么很高？）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体

9、？为什么？）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，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。容易滑动，所以石墨很软。它们都有很强的它们都有很强的C-CC-C共价键。在石墨共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大之间存在很强的共价键（大键）键）， C-CC-C键长比金刚石的短，键的强度大，键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点金刚石高。故其熔点金刚石高。石墨为混合键型晶体。石墨为混合键型晶体。 熔点熔点（） 沸点沸点（）石墨石墨3652365248274827金刚石金刚石 3550355048274827P72 习题习题 参考答案参考答案1. 分子晶体分子晶体 原子晶体原子晶体2. 分子晶体分子晶体 原子晶体原子晶体 3.3.5.5.属于分子晶体的有：属于分子晶体的有：干冰、冰、硫磺、干冰、冰、硫磺、C60C60、碘、白磷、苯甲酸、稀有气体的晶体、碘、白磷、苯甲酸、稀有气体的晶体、氧的晶体、氮的晶体；、氧的晶体、氮的晶体；属于原子晶体的有：属于原子晶体的有：金刚石、石英、金刚砂金刚石、石英、金刚砂4. 4. 只认识到冰