分子晶体和原子晶体.ppt

分子晶体和原子晶体,一、分子晶体,、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,由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：较低的熔点和沸点 较小的硬度。一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。,2.分子晶体的物理特性,(1)所有非金属氢化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)部分非金属单质:X2,N2,O2,H2,S8,P4,C60(3)部分非金属氧化物:CO2,SO2,N2O4,P4O6,P4O10(4)几乎所有的酸：H2SO4,HNO3,H3PO4(5)大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.典型的分子晶体,思考1是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。,思考2为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。由于分子间作用力特别是氢键的方向性，导致晶体冰中有相当大的空隙，所以相同状况下体积较大 由于CO2分子的相对分子质量H2O，所以干冰的密度大。,4.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）,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）,由此可见，与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个。,分子的密堆积,干冰的晶体结构图,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,5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。,（1）组成和结构相似的物质，_烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸点反常。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。,分子量越大，熔沸点越高。,（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，_。如沸点：正戊烷 异戊烷 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“_”的顺序。,熔沸点越低,邻位 间位 对位,笼状化合物,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。,【思考与交流】,.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体 构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。,二原子晶体（共价晶体）,金刚石,对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？,在原子晶体中，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，所以原子晶体的:（1）熔点和沸点高（2）硬度大（3）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂,2.原子晶体的物理特性,原子晶体具备以上物理性质的原因:_ 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式_原因_,原子晶体中存在较强的共价键不易被破坏。,否,原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。,3.常见的原子晶体某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体某些氧化物：二氧化硅（SiO）晶体、,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,金刚石晶体每个C原子与4个C原子紧邻成键，由5个C原子形成正四面体结构单元，C-C键的夹角为10928。晶体中的最小环为六元环，每个C原子被12个六元环共有，每个C-C键被6个六元环共有，每个环所拥有的C原子数为_，拥有的C-C键数为_，则C原子数与C-C键数之比为_。,1:2,180,10928,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?,二氧化硅晶体中最小环由十二个原子构成 6个si 6个o”正确，只是每个环占有的原子个数不同，原子可能占据几个环，所以最简比为 Si:O1：2,解释：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 碳化硅 晶体硅,学与问,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？,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,石墨晶体结构,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。,思考4以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键,思考5为何金刚石的熔沸点高于硅？C-C键能大于Si-Si和Ge-Ge键，难破坏思考6为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价健，而C-O键能Si-O键能，所以CO2分子更稳定。,4、原子晶体熔、沸点比较规律在共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石 碳化硅 晶体硅,原子晶体与分子晶体的比较,归纳1：两个晶体的熔沸点的比较1、判断二者晶体类型：一般情况下，原子晶体、离子晶体的熔沸点都高于分子晶体。2、如果是同种晶体，比较晶体内各微粒之间相互作用力的大小。,归纳2：非金属单质是原子晶体还是分子晶体，可从以下角度进行分析判断：（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断原子晶体的粒子是_，质点间的作用是_；分子晶体的粒子是_，质点间的作用是_。（2）记忆常见的、典型的原子晶体a、单质：_b、化合物：_,原子,共价键,分子,分子间作用力(某些含有氢键),金刚石、晶体硅、晶体硼,SiO2、SiC、BN,（3）依据晶体的熔点判断原子晶体熔、沸点高，常在1000以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。（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。,【巩固练习】1下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是()A固态氢 B固态氖 C白磷 D三氧化硫 2.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是()A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘,B,B,3在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个CC键间的夹角是()A6个120 B5个108C4个10928 D6个10928,4.支持固态氨是分子晶体的事实是()A.氮原子不能形成阳离子 B.铵离子不能单独存在 C.常温下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水,D,C,5.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A.10个 B.18个 C.24个 D.14个,D,6.2003年美国科学杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是()A.晶体中C、O原子个数比为12 B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C.晶体中COC键角为180 D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构,C,7、氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是()A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶C、冰和干冰 D、萘和蒽,B,8.碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）A.B.C.D.,A,【拓展提高】1.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。(1)氮化硅晶体属于_晶体。(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_.(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_.,原子,Si3N4,3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl,2.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据,晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。共含有_个BB,原子,熔点高、硬度大,12,60,30,