第二节-分子晶体与原子晶体ppt课件.ppt

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？,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？,思考与交流,2、分子晶体的一般宏观性质 较低的熔沸点 较小的硬度 固态或熔融状态下都不导电 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,12,4.分子晶体结构特征（）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）（）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）,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,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（）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）（）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、CO B、Cl2、H2O2、HeC、CO2、SO2、MgCl2 D、CH4、NH3、NaOH,1.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0.97 g/cm3。,B,B,3.当干冰熔化或汽化时，发生变化的是（）A、CO2分子内CO键 B、CO2分子间作用力C、CO2分子间作用力和CO键 D、OO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。,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,180,10928,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,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CC键键长相等、键角相等，夹角均为10928，5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,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，,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2.25 g/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：/,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 CC数为_,石墨中CC夹角为120，CC键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m,2,3,小结：金刚石、石墨的比较,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,个原子不同面,个原子同面,61/2=3,61/2=3,61/4=3/2,61/3=2,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()ATiC BTi4C4，CTi14C13 DTi13C14,防止类推中的失误,C,2、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：,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,