从微观结构看物质的多样性

从微观结构看物质的多样性第1页/共45页金刚石晶体无色透明，有光泽，十分坚硬，可做装饰品，可用于切割玻璃、花岗岩，可做地质和石油勘探的钻头等，石墨为灰黑色，质地较软，可做润滑剂和电极等。【思考】（1）金刚石和石墨之间有什么关系？（2）为什么它们的性质有如此大的差异？第2页/共45页1.理解同素异形现象，并能掌握几种最为常见的同素异形体及其相应的性质。（重点）2.了解同分异构现象，初步学会一些简单有机物的同分异构体的书写。3.了解晶体的分类，识别常见的离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体等。（重点）第3页/共45页1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。1779年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。第4页/共45页1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。1955年美国科学家在一定条件下用石墨合成了金刚石。第5页/共45页金刚石的硬度柔软的石墨第6页/共45页（2）能否从微观结构分析金刚石、石墨在硬度、导电性上的差异？（1）请简单描述金刚石和石墨中碳原子的连接方式。【思考与交流】第7页/共45页碳元素同素异形体同种元素性质不同单质第8页/共45页常见的几组同素异形体1.碳的同素异形体足球烯纳米碳管金刚石石墨金刚石石墨硬度熔点导电性用途天然最硬物质质地较软很高（＞3550℃）很高导电不导电装饰品，切割玻璃、大理石、钻探机钻头铅笔芯（2B）、电极、润滑剂第9页/共45页化学史话

1845年瑞士化学家马里纳，对纯净的O2进行放电实验，获得了一种新的气体，并把它叫做臭氧。后来化学家拉登堡确定了臭氧的化学式为O3，并确定了其结构。氧气O2臭氧O3物质化学式气体颜色气味氧化性臭氧O3氧气O2无色无味强淡蓝色鱼腥味极强2.氧的同素异形体第10页/共45页3.硫的同素异形体斜方硫（S8

在95.5℃以下稳定存在）单斜硫（S8

在95.5℃以上稳定存在）加热

硫蒸气（S8、S4、S2）加热弹性硫（S8不能稳定存在）加热逐渐转化第11页/共45页4.磷的同素异形体白磷红磷化学式P4正四面体Pn分子结构复杂色态白色（淡黄色）蜡状固体红棕色粉末状固体着火点40℃240℃溶解性不溶于水，易溶于CS2不溶于水，也不溶于CS2毒性剧毒无毒保存方法少量可保存在水里，大量密封保存密封保存（易发生缓慢氧化，生成易吸水的氧化物）第12页/共45页白磷和红磷是磷元素的两种同素异形体，如何通过实验加以证明？将白磷和红磷放在氧气中燃烧，都得到五氧化二磷，说明它们都是由磷元素组成的单质。同素异形白磷在空气中能够自燃，而红磷不能，说明它们的性质不同。第13页/共45页CCCCHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH同种元素形成的单质不一定是同一种物质，那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?思考:根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为C4H10可能的分子结构，并书写其结构式。第14页/共45页正丁烷异丁烷第15页/共45页问题1:对比两个模型，找找它们的联系?共同点:不同点:分子式相同结构不同同分异构现象化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象。同分异构体分子式相同结构不同化合物第16页/共45页物质正丁烷异丁烷熔点/℃-138.4-159.6沸点/℃-0.5-11.7液态密度/g·cm-30.57880.557结论：物质的结构决定性质，性质体现结构问题2:同分异构体间性质是否相同?同分异构体间的物理性质差异CH3—CH2—CH2—CH3CH3—CH—CH3

（正丁烷）（异丁烷）CH3|第17页/共45页（1）碳原子数不确定:有机物中可含一个碳原子,也可含成千上万个碳原子。（2）成键多样化:碳原子之间可有碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，有链状也可有环状结构。（3）同分异构现象大量存在。有机物种类繁多的原因第18页/共45页（1）同种元素有不同的核素——同位素。（2）同种元素可以形成不同的单质——同素异形现象。（3）同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物：氯化钠和氢氧化钠。（4）同种元素可以与其他同种元素形成比例不同的化合物：氧化钠和过氧化钠。（5）分子式相同的化合物存在同分异构现象。物质世界丰富多彩的原因很多：第19页/共45页同位素、同素异形体与同分异构体的比较同：质子数相同异：中子数或质量数不同同：元素相同异：结构不同同：分子式相同异：结构不同原子单质化合物化学性质几乎完全相同物理性质差别大，化学性质稍有差别物理性质和化学性质均有较大差别1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨O3、O2红磷、白磷正丁烷和异丁烷同分异构体同素异形体同位素异同研究对象性质差异常见实例第20页/共45页物质的多样性同位素同素异形现象同分异构现象不同类型的晶体像上述这些有规则的几何外形的固体物质，称为晶体。食盐雪花金刚石第21页/共45页绿色柱状祖母绿晶体橄榄石晶体

石膏晶体辰砂

黑云母白云母海蓝宝石各种各样的晶体第22页/共45页晶体的概念1.自然界固态物质的分类：_____和_______。2.晶体的定义：具有_______________的固体叫晶体如：______、______、_______、_____等。3.晶体有规则几何外形的原因：晶体非晶体规则的几何外形金刚石水晶氯化钠雪花晶体规则的几何外形是其内部构成微粒_________的结果。4.构成晶体的微粒可以是____、_____、_____等。有规则排列离子分子原子第23页/共45页晶体的类型【思考】NaCl晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？【小结】在NaCl晶体中,________(填“存在”或“不存在”)分子,存在许多____和_____,以______键相结合,阴阳离子的个数比为_____,因此NaCl表示的含义是_____________

________________________。不存在Na+Cl-离子1:1与氯离子的个数比为1:1晶体中钠离子第24页/共45页方解石（CaCO3）离子晶体第25页/共45页1.离子晶体（1）定义：离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列而形成的晶体。说明：①构成微粒：

。

②形成晶体作用力：

。阴、阳离子离子键（2）离子晶体的特点：①无单个分子存在；NaCl不表示分子式。②熔沸点较高，硬度较大。③水溶液（易溶）或者熔融状态下能导电。（3）物质范围或实例。

强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。第26页/共45页干冰晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？分子间作用力共价键【思考与交流】第27页/共45页2.分子晶体分子间通过分子间作用力按一定规则排列而成的晶体。①构成微粒：______。②形成晶体作用力：_____________。分子分子间作用力（1）定义。说明第28页/共45页（2）分子晶体的特点。（3）物质范围或实例。大多数共价化合物（酸、部分非金属氧化物、有机物）和大多数非金属单质。①熔沸点较低，硬度较小。②分子晶体以及它熔融状态不导电，分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水能导电，而乙醇（C2H5OH）溶于水不能导电。第29页/共45页金刚石晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？【思考与交流】第30页/共45页3.原子晶体相邻原子间通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体。①构成微粒：______。②形成晶体作用力：_________。原子共价键（1）定义。说明第31页/共45页①无单个分子存在；如SiO2不表示分子式。②原子晶体一般具有很高的熔点和沸点，并难溶于水。③原子晶体的硬度大，一般不能导电。④原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。金刚石、晶体硅、石英、SiC。（2）原子晶体的特点。（3）物质范围或实例。第32页/共45页109º28´共价键金刚石的原子结构示意图第33页/共45页109º28´SiO共价键二氧化硅的原子结构示意图第34页/共45页干冰分子晶体水晶原子晶体硫酸铜离子晶体黄金第35页/共45页铍汞钽（Ta）铜金属晶体第36页/共45页①构成微粒：____________________。②形成晶体作用力：_______。金属阳离子与自由电子通过金属键形成的单质晶体。金属阳离子与自由电子金属键金属、合金4.金属晶体（1）定义。（3）物质范围或实例。（2）金属晶体的特点。①具有良好的导电、导热性。②一般具有延展性。说明第37页/共45页粒子间的相互作用物理性质熔沸点

硬度延展性阴、阳离子离子键分子分子间作用力原子共价键金属阳离子和自由电子金属键较高较低很高差别较大较硬较小硬度大差别较大固态不导电熔融态导电不导电不导电导电差差差有延展性粒子种类导电性金属晶体原子晶体分子晶体离子晶体晶体类型第38页/共45页同素异形现象以及几种常见的同素异形体不同类型的晶体同分异构现象及同分异构体1.离子晶体2.分子晶体3.原子晶体4.金属晶体同位素、同素异形体、同分异构体的概念比较第39页/共45页1.下列各对物质中属于同分异构体的是（）A．12C与13C B．O2和O3

C．与D．与D第40页/共45页2．下列化学式表示物质由分子组成的是（）

A．NaClB．CO2C．CuD．SiO2B第41页/共45页3．最近意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是（）A．N4属于一种新型的