高二化学选修3分子晶体原子晶体

高二化学选修3分子晶体原子晶体第1页/共39页

雪花、食盐、冰糖、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。【复习回顾】

什么是晶胞？如何计算晶胞中的粒子个数？

电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固定的熔沸点。第2页/共39页固态晶体非晶体分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体微粒间相互作用不同构成晶体的微粒微粒的种类：原子、分子、离子等微粒间的作用力：化学键金属键非极性键极性键共价键离子键配位键氢键范德华力分子间作用力第3页/共39页【观察与思考】

下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构干冰晶体结构第4页/共39页1.概念：只含分子的晶体叫分子晶体2.粒子间相互作用：构成分子晶体的粒子：粒子间相互作用力：

分子内原子间作用力：一、分子晶体分子分子间作用力（范德华力和氢键）共价键（除稀有气体）

分子内的原子以

结合，相邻分子靠

（包括

和

）相互吸引共价键分子间作用力范德华力氢键第5页/共39页(1)所有

：

H2O、H2S、NH3、CH4、HX等(2)部分

:

卤素（X2）、O2、H2、S8、P4、C60

等(3)部分

:

CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等(4)几乎所有的

：

H2SO4、HNO3、H3PO4等(5)绝大多数的晶体：

乙醇、乙酸、蔗糖等3.常见的分子晶体：非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物第6页/共39页【思考与交流】1.一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子？

2.此分子晶体中有哪些作用力？

3.与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有多少个？第7页/共39页干冰晶体结构示意图每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。分子的密堆积第8页/共39页分子密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）氧(O2)的晶体结构碳60的晶胞第9页/共39页4.分子晶体的结构特征(1)只有范德华力，无分子间氢键每个分子周围有12个紧邻的分子

如：C60、干冰、O2等(2)有分子间氢键

如：HF、冰、NH3

水分子之间的主要作用力是

，由于氢键具有

，故在冰的每个水分子周围只有

紧邻的水分子—分子密堆积—分子非密堆积氢键饱和性和方向性4个第10页/共39页1.分子晶体有哪些物理特性，为什么？【思考与交流】2.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？第11页/共39页5.分子晶体的物理性质

(1)性质：

分子晶体熔沸点低、硬度小、易升华，固体和熔融状态不导电，有些在水溶液中能导电。(2)本质原因：

分子间作用力很弱。第12页/共39页5.分子晶体的物理性质

(3)熔沸点的比较：①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

②不含氢键且组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如CH3CH2CH2CH3＞

CH3CH(CH3)CH3.---分子间作用力强弱第13页/共39页【问题探究】1.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H2S分子的高？2.分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？3.怎样判断分子晶体的溶解性？4.冰的密度为何比水小？

0--4℃水的密度增大

4℃以上水的密度减小为什么？

5.为何干冰的熔点比冰低，密度比冰高？第14页/共39页冰中１个水分子周围有４个水分子氢键具有方向性分子的非密堆积冰中１个水分子周围有几个水分子？为什么?第15页/共39页C和Si同属于第IVA族元素，而CO2和SiO2的物理性质却相差很大呢？熔点℃状态（室温）CO2-56.2气体SiO21723固体第16页/共39页观察晶体结构找出共同点组成晶体的粒子：原子粒子间的作用力：共价键形状：空间三维网状第17页/共39页二、原子晶体1、定义：2、构成微粒：3、微粒之间的作用：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。原子共价键第18页/共39页问题讨论：1、原子晶体内是否只存在共价键呢？2、根据金刚石结构特点分析其硬度最大的原因？3、原子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电？4、总结影响原子晶体熔沸点的因素？第19页/共39页4、原子晶体物理性质熔沸点高（与键能大小有关）

硬度大

难溶于水

导电性差（一般不导电）5、原子晶体的结构特点第20页/共39页109º28´金刚石的晶体结构示意图共价键【问题探究1】金刚石的结构

第21页/共39页金刚石的晶胞学.科.网第22页/共39页金刚石的晶体结构晶体中的最小环为

元环，每个C原子被

个六元环共有，每个C-C键被

个六元环共有，每个环平摊的C原子数为___

，平摊的C-C键数为____

，则C原子数与C-C键数之比为_____。晶胞中占有C原子

个1/211:261268第23页/共39页180º109º28´SiO二氧化硅的晶体结构示意图共价键【问题探究2】水晶的结构

第24页/共39页晶体Si晶体SiO2SiO2晶胞学.科.网第25页/共39页SiO2晶胞第26页/共39页在SiO2晶体中每个Si原子与

个O原子成键;每个O原子与

个Si原子成键;Si-O-Si键角为

O-Si-O键角为

;晶体中的最小环为

元环，平均每个环平摊

个Si原子，平摊

个O原子,Si原子数与O原子数之为

。晶胞中占有Si原子

个O原子个

421800109028’121/211:2816第27页/共39页1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降?

2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为什么?探究思考第28页/共39页石墨晶体结构知识拓展－石墨学.科.网第29页/共39页石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、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，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（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。第30页/共39页例、如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为___，每个C完全拥有C－C数为___石墨中C－C夹角为120☉，C－C键长为1.42×10－10m层间距

3.35×10－10m23第31页/共39页小结：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数

键的平均数原子的平均数每个环中正四面体空间网状六边形平面层状共价键共价键与范德华力６个原子不同面６个原子同面４３6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2第32页/共39页小结：晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒

作用力熔沸点硬度溶解性导电性相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很大较小很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电第33页/共39页【规律方法】判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有：(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的构成粒子是分子，分子间的作用是范德华力。第34页/共39页(2)记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有：某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。(3)依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在几百度以下至很低的温度。第35页/共39页(4)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子，故能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。(5)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。第36页/共39页分子晶体和原子晶体熔、沸点比较1.不同类型的晶体：原子晶体＞分子晶体。2.同一类型的晶体(1)