2014高中化学鲁科版选修三第3章节原子晶体与分子晶体

一、原子晶体定义相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间

网状结构的晶体。结构特点由于共价键的饱和性与方向性，每个中心原子周围排列的原子数目是有限

的。由于所有原子间均以共价键相结合，所以晶体中不存在单个分子

。3．物理性质原子晶体由于以强的共价键

相结合，因此一般熔点很高，硬度很大。结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长

越短，键能越大，晶体的越高。。4．常见的原子晶体(1)

石：①在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4

个碳原子相结

为空间

网状结构②晶体中C—C键间的夹角为109.5°，碳原子采取了sp3

杂化。③最小环上有6

个碳原子。④结构

。(2)晶体硅：若以硅原子代替石晶体结构中的碳原子，便得到晶体硅的结构。晶体中Si—Si的键长比比

石的石晶体的结构，其中碳原长长

，所以晶体硅的(3)碳化硅：碳化硅晶体结构类似于石中C—C的键低。子和硅原子的位置是交替的，所以整个晶体结构中硅与碳的原子个数比为1∶1

。(4)二氧化硅：①在晶体中，硅原子和氧原子交替排列，1个硅原子和4

个氧原子形成4

个共价键；每个氧原子与

2

个硅原子形成2

个共价键。故SiO2晶体中硅原子与氧原子按1∶2的比例组成。②最小环上有12

个原子。③晶体结构模型。般二、分子晶体概念分子间通过

分子间作用力结合而形成的晶体。结构特点由于

力不具有方向性

，所以分子晶体在堆积排列时尽可能的利用空间，采用

紧密堆积的方式。物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一

较低，硬度较小。(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强

，熔沸点升高

。4．典型的分子晶体单质碘干冰冰晶胞或结构模型微粒间作用力力力力和氢键晶胞微粒数44配位数124三、石墨晶体1．结构特点石墨晶体是层状结构，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，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。在同一个层内，相邻的碳原子以共价键相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成大π

键。层与层之间以

力

相结合。2．所属类型石墨中既有共价键，又有

力

，同时还有金属键的特性，是一种混合键型

晶体，具有

高

，质软，易导电等性质。1．原子晶体从结构上看比金属晶体和离子晶体结构松散，为什么？原子晶体为什么比金属晶体和离子晶体更稳定？分析：原子晶体是原子间以共价键形成的，由于共价键具有方向性和饱和性，所以原子晶体中某个原子周围的其他原子数目是有限的，故比较松散。由于共价键的作用很强，且原子形成了空间网状结构，所以原子晶体有着更突出的稳定性。2．原子晶体的 一定高于金属晶体的吗？分子晶体的熔沸点一定低于金属晶体的吗？分析：不一定。晶体硅是原子晶体，其为1410℃比金属钨的

(3410℃)低；金属

(常温下为液态)

比(常温下均为固态)等低。3．石墨的

比

石的

高，石墨是原子晶体吗？分析：

石是原子晶体，石墨是混合键型晶体。由于键长C—C键(石墨)<C—C键( 石)，所以石墨的高于

石，但不属于原子晶体。4．判断正误。(1)原子晶体中只存在非极性键

((2)分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力())石晶体、二氧化硅晶体中最小的环上均有6个原子

(

)非金属固体均不导电

(

)解析：(1)SiO2晶体中存在Si—O极性键；分子晶体的状态变化时，不发生化学变化，化学键不破坏，只是分子间距离改变，分子间作用力改变；石晶体中最小的环为六元环，二氧化硅晶体中最小的环为12元环；有些非金属固体能导电，如石墨。答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×比较项目分子晶体原子晶体定义分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体原子间通过共价键相结合而形成的具有空间网状结构的晶体构成晶体的粒子分子原子粒子间的作用分子间作用力共价键比较项目分子晶体原子晶体熔沸点很低很高硬度较小很大导电性有的水溶液导电通常不导电常见典例H2、NH3、CO2、P4、HCl、He、C60石、晶体硅、碳化硅、石英(SiO2)[例1]

下列说法中错误的是

(

)A．干冰与二氧化硅晶体熔化时，所克服的微粒间相互作用不相同B．C2H5OH与C2H5Br相比，前者的相对分子质量远小于后者，而沸点却远高于后者，其原因是前者的分子间存在氢键C．非金属单质只能形成分子晶体D．

石熔化时断裂共价键[解析]

干冰熔化时破坏

力，二氧化硅、石等原子晶体熔化时破坏共价键；A、D选项均正确；乙醇的分子间易形成氢键，所以尽管乙醇相对分子质量比C2H5Br小，但沸点高于C2H5Br，B项正确；C、Si、O是非金属元素，但

石、晶体硅、二氧化硅都是原子晶体，C项不正确。[答案]

C非金属单质不一定全是分子晶体，也有原子晶体(如硅)；非金属单质不一定全是绝缘体，有半导体(如硅)，也有电的良导体(如石墨)；由非金属形成的物质可能是分子晶体、原子晶体，也可能是离子晶体(如NH4Cl)等。不同晶体类型的熔、沸点高低规律一般为：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高(如钨)，有的很低(如Hg)。同种晶体类型(1)同属原子晶体：由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔沸点高。如

：

石>石英>晶体硅。(2)同属离子晶体：离子所带电荷越多，离子半径越小，则晶格能越大，熔、沸点越高。例如，MgO>NaCl>CsCl。(3)同属金属晶体：金属原子的价电子数越多，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。例如：Al>Mg>Na。(4)同属分子晶体：分子间作用力越强，熔、沸点越高。①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高。例如：I2>Br2>Cl2>F2。②组成和结构不相似的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。例如：CO>N2。③同分异构体之间：A．一般是支链越多，熔、沸点越低。例如：沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。B．结构越对称，沸点越低。例如：沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。④若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。例如：HF>HBr>HCl。[例2]

下列排序不正确的是

()晶体

由低到高：CF4<CCl4<CBr4<CI4硬度由大到小： 石>碳化硅>晶体硅由高到低：Na>Mg>Al

D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI．[解析]

A项，四种晶体均属于分子晶体，且组成结构相似，随相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高，A项正确；B项，三种物质都是原子晶体，键长C—C<C—Si<Si—Si，键能逐渐减小，硬度逐渐减小，B项正确；Na、Mg、Al均为金属晶体，原子半径Na>Mg>Al，金属键Na<Mg<Al，

Na<Mg<Al，C项不正确；D项中四种阴、阳离子电荷的乘积均相同，但离子半径F－<Cl－<Br－<I－，所以晶格能NaF>NaCl>NaBr>NaI，D项正确。[答案]

C在比较分子晶体熔、沸点时，要特别注意分子间能形成氢键的物质，尽管相对分子质量小，但熔、沸点却反常的高，如熔沸点：H2O>H2S、NH3>PH3、HF>HCl等。点击下图进入课堂10分钟练习常见的原子晶体有

石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等。形成原子晶体的原子的半径越小，键能越大，原子晶体的熔、沸点越高。石、晶体硅中最小的环都是六