晶体结构与性质1

第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体晶体结构与性质【复习提问】在高一年级时，我们已经学习了化学键的有关知识。什么叫化学键？又是怎样分类的呢？化学键离子键共价键极性共价键非极性共价键【练习】指出下列物质中的化学键类型？Na2O2

、KCl、NH4Cl、HCl

、N2

、CaO、Na2SO4、NaOH

以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？哪些是既含离子键又含共价键的离子化合物？我们日常接触的很多物质是固体，其中多数是晶体。什么是晶体呢？晶体的概念：内部原子（或分子、离子、原子团）有

规则地呈周期排列的固体。晶体的特征：①有规则的几何形状；

②具有一定的熔点。三种常见晶体的熔点金刚石食盐干冰三种常见晶体的硬度金刚石食盐为什么这几种晶体的性质有如此大的差异？决定晶体物理性质的因素是什么?构成晶体微粒之间的结合力。结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大通常根据构成晶体的微粒种类及粒子之间的相互作用不同，可将晶体分为离子晶体、分子晶体、原子晶体及金属晶体第一课时离子晶体阅读并回答下列问题：1.什么叫离子晶体?2.构成离子晶体的微粒是什么?3.微粒间的作用力是什么?离子间通过离子键结合而成的晶体.阴、阳离子。离子键(键能较强,破坏时耗能大)强碱、大部分盐、部分金属氧化物可形成离子晶体。在离子晶体中，阴阳离子是按照一定规律在空间排列的。决定离子晶体的物理性质①熔沸点较高,硬度较大。②固态时不导电,熔融或水溶液中能导电。③溶解性：差异较大。4.哪些物质可形成离子晶体?

为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？氯化钠晶体结构图氯化铯晶体结构氯化钠晶体模型面心体心棱上顶点氯离子钠离子思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？氯化钠晶体结构思考：与一个钠离子相邻最近且距离相等的氯离子有多少个？距离是多少？（图示距离为a）123456a氯化钠晶体结构思考：与一个钠离子相邻最近且距离相等的钠离子有多少个？距离是多少？（图示距离为a）a123456789101112氯化铯晶体氯化铯的小晶胞铯离子：氯离子：思考：氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置？晶胞中微粒的计算思考：处于晶胞顶点上、棱上、面上的离子分别被多少个晶胞共用？总结晶胞中含微粒个数比的计算方法：2、在顶点：1、在内部：3、在面上：4、在棱上处于内部的离子，完全属于该晶胞，该离子按1计入晶胞。处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞。处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞。处于棱上的离子，同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞。氯化钠的晶体结构构成微粒：空间构型：微粒个数比：Na+

和Cl-每个Na+周围有6个Cl-每个Cl-周围有6个Na+1:1而不是13：14，氯化钠晶体中无单个分子练习

某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面心上的B原子不能画出）。晶体中的A、B、C的原子个数比依次为：（A）1:3:1（B）2:3:1（C）2:2:1（D）1:3:3立方晶胞顶点粒子为8个晶胞共有棱上粒子为4个晶胞共有面上粒子为2个晶胞共有A:B:C=1/8×8:1/2×6:1=1:3:1第二课时分子晶体分子间作用力定义：把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。

怎样证明分子间存在作用力？说明了物质的分子间存在着作用力这种分子间的作用力又叫做范德华力。

范德华(1837～1923)，荷兰物理学家。首先研究了分子间作用力。气态液态固态降温加压降温分子距离缩短分子距离缩短分子无规则运动分子有规则排列分子说明：1分子间作用力只存在于分子间。【提问】在NaCl、KOH等离子晶体中是否存在分子间作用力？化学键：相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。2与化学键相比，分子间作用力是一种比较弱的作用。分子间作用力虽然较弱，但不同的分子间的作用相对强弱也略有不同，一般有这样的规律：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力也越大。【思考】分子间作用力的大小对物质的性质有影响吗？3气体分子能够凝结为液体和固体，是分子间作用力作用的结果。固体熔化为液体要克服分子间作用力，所以分子间作用力越大，物质熔点越高；液体变为气体时，也需克服分子间作用力，分子间作用力越大，则越不易气化，物质沸点越高。如：教材图1一4和图1－5几种物质熔、沸点与相对分子质量的关系范德华力化学键

存在于何种微粒之间

相互作用的强弱分子与分子间的作用力相邻原子间的相互作用弱（几到几十kJ/mol）强（120～800kJ/mol）HCl分子中，H－Cl

键能为431kJ/mol,

HCl

分子间的作用力为21kJ/mol。

【思考】教材图1一6中一些氢化物的沸点，与图1一4、l－5对比。是什么原因造成NH3、H2O、HF沸点反常？【讲述】因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下气化，这种分子之间的相互作用叫做氢键。氢键定义：在某些氢化物分子间存在着一种比分于间作用力稍强的相互作用，称为氢键。

①强度：比分子间作用力稍强，但比化学键弱得多。

②表示方法：用“X—H…Y”表示X、Y代表F、O、N等非金属性强、原子半径小的原子。③影响：氢键的存在使物质的熔点、沸点相对较高。④存在：只存在于固态、液态物质中，气态时无氢键。

【讨论】1存在氢键的物质为何熔点、沸点相对较高？

2热胀冷缩是一种物理现象，但水结冰时体积膨胀，为什么？

3如果水分子间无氢键存在，地球上将会是什么面貌？FFHHHHHFFF水可结冰，CO2也可以形成晶体，食用蔗糖以及I2、H2、H2SO4等都可以晶体形式存在，这些晶体的形成都是通过分子间作用力结合在一起的。这些晶体的结构和性质如何呢？分子晶体定义：分子间通过分子间作用力结合而成的晶体。特点：有单个分子存在，化学式就是分子式。实例：多数非金属单质（如卤素，氧气）稀有气体（如氦，氖，氩）氢化物（如氨，氯化氢）非金属氧化物（如一氧化碳，二氧化硫）③溶解性:差异很大,即使是同一分子晶体在不同的溶剂中溶解性也有很大的差异.经验规律:相似相溶原理——非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂。离子晶体与分子晶体的比较分子晶体的物理性质①熔点和沸点较低、硬度较小。②导电性：固态及熔化时都不导电，溶于水时部分导电。

【分析】分子晶体的构成粒子是分子，在固态及熔化状态时仍以分子形式存在，不能导电；像HCl这样的共价化合物固态时为分子晶体，溶于水后，在水分子的作用下共价键被破坏，可电离为自由移动的离子，因而导电。二氧化碳晶体思考问题：1、二氧化碳分之处于立方体的什么位置？2、一个立方体中含有多少个二氧化碳分子？代表一个二氧化碳分子同一平面内二氧化碳分子的位置思考：1、距离最近的两个二氧化碳分别在什么地方？2、在同一平面上与一个二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有多少个？321距离最近的分子的位置思考：三维立体中，与一个二氧化碳分子距离最近的二氧化碳有几个？左图为CO2分子晶体结构的一部分。观察图形，说明每个CO2分子周围有______个与之紧邻等距的CO2分子;若设它们间的间距为dcm,则干冰的密度为:CO2分子结构题析答案:12

;ρ=m/v=44NA×4(2d)3g.cm-31．判断一种晶体是离子晶体还是分子晶体，一是看构成晶体的粒子的种类，二是看粒子之间的相互作用（结合力），这两点相互联系，缺一不可。

2．由晶体性质可推断晶体类型，由晶体类型也可推断晶体性质。【小结】下列叙述不正确的是（）

A．由分子构成的物质其熔点一般较低

B．分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏

C．分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定

D．物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变C、D第三课时原子晶体离子晶体中含有的是阴阳离子，只有分子晶体中才有真正的分子。由于离子晶体和分子晶体的结构不同，两种晶体的性质不同，如熔沸点上有较大区别。这节课我们学习金刚石、水晶、晶体硅、石墨等一些物质所属晶体类型和性质。

【讲述】金刚石中每个碳原子与周围四个碳原子通过四个共价键形成正四面体型的结构，伸展成空间网状结构、因此金刚石中只有通过共价键彼此连接的碳原子而没有独立存在的单个的分子，这又是一种类型的晶体—原子晶体。原子晶体定义：原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。微粒间作用力：共价键构成微粒：原子物理性质：熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。大部分不导电。（SiO2为半导体材料）实例：金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。注意：原子晶体的化学式只代表原子个数最简比，原子晶体中没有单个的分子，这一点与离子晶体相似；只有分子晶体类物质的化学式又可叫分子式。定义：原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。基本单元：六元环金刚石晶体金刚石晶体思考，一个碳原子与多少个碳原子相连，多少个碳原子形成一个环？石墨晶体结构石墨的晶体结构俯视图层状结构的基本单元石墨的层状结构可移动的电子：石墨的层间移动可自由移动的电子：石墨晶体石墨的六方晶胞用隧道扫描显微镜放大后的石墨层状结构一些晶体兼容两种或三种晶体结构的特点，称为混合型晶体，如干电池的正极材料石墨，就是一种介于原子晶体和分子晶体之间的混合型晶体。石墨—混合型晶体石墨为什么很软？石墨的熔沸点为什么很高？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，故熔沸点很高。所以，石墨称为混合型晶体。练习石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占的碳原子数为每个碳原子为三个正六边形共用，分属于每个正六边形的碳原子数为1/3个。

每个正六边形的碳原子数为6×1/3=223.35×10-10m已知石墨晶体中C—C键长为1.42×10-10m,求（1）12克晶体中，正六边形的数目有多少？（2）石墨的密度？答案（1）3.01×1023个(2)2.28g/cm3正六边形面积=1/2a2sin60。×6本节知识归纳晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体离子键范德华力共价键离子分子原子较高较低很高NaCl、CsCl干冰金刚石