第二节-分子晶体与原子晶体

第二节分子晶体与原子晶体回顾:1、什么叫晶体？什么叫非晶体？2、晶体与非晶体在结构和性质上有什么差异？3、利用分摊法计算晶胞中粒子数目4、什么叫(1)共价键；(2)范德华力；(3)氢键？提示(1)原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键；(2)分子之间存在的一种把分子聚集在一起的作用力叫范德华力；(3)由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中(或同分子中)电负性很强的原子之间的作用力。观察下列晶体结构示意图，思考它们的构成粒子是什么？粒子间存在何种作用力？干冰晶胞金刚石结构示意NaCl晶胞组成微粒：分子原子离子粒子间作用：范式力共价键离子键常见的晶体类型•1.分子晶体分子间通过分子间作用力所形成的晶体•2.原子晶体原子间通过共价键所形成的空间网状结构的晶体•3.离子晶体离子间通过离子键所形成的晶体•4.金属晶体（待续）一、分子晶体一概念–分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合的晶体叫分子晶体。–构成分子晶体的粒子是分子，–粒子间的相互作用是分子间作用力。分子晶体有哪些物理特性,为什么？2、分子晶体的一般宏观性质①较低的熔沸点②较小的硬度③固态或熔融状态下都不导电④分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关——相似相溶分子晶体熔沸点的比较分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。构成和结构相似的分子晶体，如果分子间作用力只是范德华力，分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，硬度越大。有氢键存在的分子晶体的熔沸点高于一般的分子晶体3、属于分子晶体的化合物类别举例（1）、所有非金属氢化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）、部分非金属单质稀有气体X2,O2,H2,S8,P4,C60（3）、部分非金属氧化物CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10（4）、几乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）、绝大多数有机物晶体乙醇，冰醋酸，蔗糖由此可见，每个二氧化碳分子周围，有个二氧化碳分子124.分子晶体结构特征•（１）只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2）•（２）有分子间氢键——不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3）分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个）冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构分子的非密堆积小节:1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。3、常见分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物(2)部分非金属单质(3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(而碱和盐则是离子晶体(5)绝大多数有机物的晶体。晶体分子结构特征（１）只有范德华力，无分子间氢键—分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2）（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3）2.下列属于分子晶体的是（）A、CaO、NO、COB、Cl2、H2O2、HeC、CO2、SO2、MgCl2D、CH4、NH3、NaOH1.下列性质符合分子晶体的是（）A、熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电。B、熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电。C、不能溶于水，熔点是1723℃，沸点是2230℃。D、熔点是97.81℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3。BB3.当干冰熔化或汽化时，发生变化的是（）A、CO2分子内C—O键B、CO2C、CO2分子间作用力和C—O键D、O—O键发生变化B第二节分子晶体与原子晶体1、分子晶体的相关概念（1）单原子分子或以共价键结合的有限分子，由范德华力凝聚而成的晶体一.分子晶体（2）构成微粒：分子。分子晶体中以独立的分子出现，化学式就是它的分子式(3)微粒间的作用力：分子间作用力（部分晶体中存在氢键。）（4）分子晶体结构特点：分子晶体采用密堆积2、分子晶体的物理性质特点：低熔点、硬度小，固体和熔融状态下都不导电.分子晶体的溶解度与溶剂的性质有关，遵循相似相溶原理。3、常见分子晶体分类：绝大多数共价单质和化合物都形成分子晶体，只有很少的一部分共价化合物形成原子晶体全部气体单质、许多非金属单质、一些非金属氧化物和氢化物、绝大多数有机化合物都属于分子晶体。4、典型分子晶体的结构模型不同的分子晶体其立体构型不同，中学要求熟悉干冰和冰的立体构型思考与交流CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。二、原子晶体1、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。2、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键5、一般宏观性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。109º28´共价键180º109º28´Sio共价键．原子晶体的常见结构（1）金刚石结构每个碳原子以sp3杂化轨道与相邻的4个碳原子结合形成四个共价单键，一个碳原子位于正四面体的中心，金刚石中所有的C—C键键长相等、键角相等，夹角均为109°28′，5个C原子形成正四面体结构单元，这些正四面体结构向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状结构。C原子数与C-C键数之比为1:2。最小的环上有6个原子。每个Si原子周围结合4个O原子形成4个共价键，同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。最小的环上有12个原子。（2）二氧化硅的晶体结构原子晶体的化学式不代表分子式对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？3.原子晶体的物理特性熔点和沸点高、硬度大，一般不导电，难溶于一些常见的溶剂原因：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构。4、常见的原子晶体：(1)某些非金属单质，如硼(B)、硅(Si)和锗(Ge)等；(2)某些非金属化合物，如二氧化硅、碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、5.原子晶体的熔沸点的高低如何比较键能越大，键长越短，共价键越强，原子晶体的熔沸点取决于共价键的键长和键能，结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高。金刚石＞硅＞锗交流与研讨1、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？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？“具有共价键”并不是原子晶体判定的唯一条件，分子晶体的分子内部也有共价键。如果依靠共价键形成了独立的分子，分子间只有范得华力，这种晶体属于分子晶体，如果依靠共价键形成立体网状结构，这种晶体属于原子晶体。•分子晶体有什么特点？•哪些晶体是分子晶体？•原子晶体有什么特点？哪些晶体是原子晶体？•氢键对分子晶体的结构与性质有何影响？•总结对比原子晶体和分子晶体的差异。讨论·总结分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较晶体类型分子晶体原子晶体结构粒子间的作用力性质硬度溶、沸点导电溶解性构成晶体粒子分子原子分子间作用力共价键结构、性质较小较大较低（最低）很高固态和熔融状态都不导电不导电相似相溶难溶于常见溶剂[资料卡片]某些原子的熔点和硬度“硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即摩氏硬度，以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。金刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕，因而是最硬的。以金刚石的硬度为10，以另9种天然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度，原子晶体金刚石氮化硼碳化硅氧化铝石英硅锗熔点／℃3900300027002030171014101211硬度°109．59．5976．56．0石墨晶体结构知识拓展－石墨一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨石墨•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。练习1、金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个C-C键长相等，键角均为109。28`。（2）晶体中最小环由____个C组成且不共面。6（3）晶体中C原子数与C-C键数之比为：６×１/４︰６×１/２＝１︰２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４３6×1/2=36×1/2=36×1/4=3/26×1/3=2白球表示硅原子SiO2平面结构利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构SiO2最小的环有几个原子组成？金刚石的结构12个（6个硅6个氧）练习：1、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是()A．TiCB．Ti4C4，C．Ti14C13D．Ti13C14防止类推中的失误C2、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；________________B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；________________C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_____________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