选修三32分子晶体与原子晶体ppt课件.ppt
第三章第二节分子晶体和原子晶体,下列两种物质同属于一类晶体，从构成的粒子分析，有什么共同点？它们的粒子排列方向分别有几种？,碘晶体结构,干冰晶体结构,构成微粒均为小分子，相邻小分子之间存在分子间作用力,顶 角1种左右面心1种上下面心1种前后面心1种,顶角与前后面心1种左右面心与上下面心1种,下列两种物质同属于一类晶体，从构成晶胞的粒子分析，有什么共同点？,碘晶体结构,干冰晶体结构,构成微粒均为小分子，相邻小分子之间存在分子间作用力,分子间不存在化学键，分子内有共价键,一、分子晶体（教材P65）,构成晶体的粒子是 （特例：稀有气体单质晶体为原子），粒子间以 （范德华力或氢键）相互作用的晶体叫分子晶体。,1、概念,分子,分子间作用力,稀有气体内不存在共价键。,分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合；分子间存在分子间作用力，无化学键。,分子晶体的构成粒子是分子，只有分子晶体有单个分子，只有分子晶体的化学式叫分子式。,能力测评P36小试身手1,2、典型的分子晶体（教材P65）（1）所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金属单质 （3）部分非金属氧化物 CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10（4）几乎所有的酸 H2SO4,HNO3,H3PO4（碱、盐属于离子化合物，属于一般属离子晶体）（5）绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖,金刚石、晶体硅、石墨例外。,二氧化硅例外。,例题：下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是(),ANH3、HD、C10H8 BPCl3、CO2、H2SO4CSO2、SiO2、P2O5 DCCl4、Na2S、H2O2,分子晶体有哪些物理特性？,思考与交流（教材P65）,(1)较低的熔点和沸点，易升华；(2)较小的硬度；(3)固体、熔融状态不导电。,原因？影响分子晶体熔、沸点的因素？ （能力测评P35师生互动）,分子晶体物理特性：（教材P65第一段）,决定于分子间作用力！（与M、极性、氢键、分子支链有关）,你知道如何判别分子晶体了吗？(能力测评P36借题发挥）,为什么？,只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。,4、分子晶体结构特征,（1）分子密堆积,晶体中的空间利率不高,常因形成氢键有相当大的空隙。 如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。,（2）非密堆积,分子的密堆积,以一个分子为中心，与之紧邻的分子一般有 个分子,氧（O2）的晶体结构,碳60的晶胞,分子晶体的结构特征：,12,冰中个水分子周围有 个水分子,冰的结构,冰中存在几种作用力？如何形成？,教材P66图311）,分子的非密堆积：,只有范德华力，无分子间氢键。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。,4、分子晶体结构特征,（1）分子密堆积,晶体中的空间利率不高,常因形成氢键有相当大的空隙。 如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。,（2）非密堆积,你知道如何判别分子晶体结构为密堆积或非密堆积了吗？,该晶体是否属于密堆积？,干冰的晶体结构图,碘的晶体结构图（教材P64）,判断：碘晶体是否属于密堆积？ 每个碘分子周围紧邻有 个碘分子,12,CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，它们都属于分子晶体吗？判断依据是什么？碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？,180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅晶体结构示意图,晶体内只有共价键，没有范德华力。克服共价键需要高能量,从分子晶体的定义及性质判断，SiO2晶体是否属于分子晶体？,二原子晶体（教材P68）,1、概念：构成晶体的粒子是 ，相邻原子间以都 相结合而形成 维的 立体 状结构的晶体(又称 ）。,原子,共价键,构成原子晶体的粒子是原子，原子晶体中不存在单个分子，原子晶体没有分子式，只有化学式（实验式、最简式）。,共价晶体,三,网,10928,共价键,金刚石的晶体结构示意图（类似SiO2晶体）,晶体内只有共价键，克服其需要高能量,2、常见的原子晶体（教材P69）,（1）某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等（2）某些非金属化合物：二氧化硅（ SiO）晶体、碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体、-Al2O3,观察思考,对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？,2、原子晶体的物理特性（教材P68）,（1）硬度大；（2）熔点和沸点高；,影响因素及影响规律？（能力测评P37借题发挥）,共价键越强，键能越大，熔沸点越高。,一般原子半径较小，键长较短的，键能较大。,为什么？,解释：碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗,学 与 问(教材P69）,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、“含有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？,分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较（能力测评P36师生互助）,构成晶体粒子,分子,原子,分子间作用力（范德华力或氢键）,共价键,结构、性质,较小,较大,较低,很高,固态和熔融状态都不导电,不导电,分子间作用力（范德华力或氢键）,共价键,习题：教材P721、2、4、5、7,金刚石（晶体硅）：,晶体中1个原子与 个原子连接形成 结构；键角是 ，杂化轨道类型是 ；最小的环上有 个原子，,4,正四面体,sp3杂化,10928,6,二氧化硅：,在晶体硅的2个Si原子之间插入1个O原子即得到二氧化硅的晶体。,晶体中1个硅与 个氧原子相连；1个氧原子与 个硅原子相连；每个硅原子形成 个硅氧键。最小的环上有 个硅原子， 个氧原子，共有 个原子；,4,2,4,6,6,12,据参考消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点晶体硅在氧气中燃烧热化学方程式为：Si（s）+O2（g）SiO2（s）H=-989.2kJmol-1，有关键能数据如下表： 化学键 Si-O OO Si-Si 键能/kJmol-1 x 498.8 176 则x的值为 ,460,2176+498.8 4x= 989.2,比较石墨和金刚石晶体结构,1.5510-10m,石墨,金刚石,石墨属于原子晶体吗？你能预测谁熔点较高？都能导电吗？,优化指导P44达标测试,思考：,（1）石墨为什么很软？（2）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？为什么能导电？,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。,它们都有很强的C-C共价键，克服该作用力需要耗较高能量。 在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子发生sp2杂化，之间存在很强的共价键（大键）， C-C键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点高于金刚石。,石墨为混合键型晶体。,优化指导P44达标测试,常见分子晶体： 干冰、冰、硫磺、C60、碘、白磷、苯甲酸、稀有气体的晶体、氧的晶体、氮的晶体；常见原子晶体：金刚石、石英、金刚砂 （SiO2 ）（SiC）氮化硼 （BN）,干冰的晶胞（教材P66图3-12）：,1个晶胞中含有 个CO2分子；1个CO2分子周围有 个紧邻的CO2分子；CO2分子的排列有 种不同的方向。,4,12,4,顶 角1种左右面心1种上下面心1种前后面心1种,笼状化合物,科学视野 课本P67,天然气水合物一种潜在的能源,10928,金刚石的晶体结构示意图,晶体硅,180,10928,Si,O,二氧化硅晶体结构示意图,11、,12、3m = 4 n + p + 3 q+ 6r,13、,35、,(1)、,36、,
