分子晶体与原子晶体(共2).ppt
分子晶体与原子晶体,高中化学选修3 物质结构与性质,第 二 节,第一课时,分子晶体,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,一、分子晶体,1、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（1）构成分子晶体的粒子是分子。（2）粒子间的相互作用是分子间作用力。（3）范德华力远小于化学键的作用；（4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。,分子晶体有哪些物理特性，为什么？,思考与交流,(1)较低的熔点和沸点，易升华；(2)较小的硬度；(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。,原因：分子间作用力较弱,2、分子晶体的物理特性：,非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX酸：H2SO4，HNO3，H3PO4非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60 部分非金属氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖,3、典型的分子晶体：,分子的密堆积,（与CO2分子距离最近的CO2分子共有 个）,干冰的晶体结构图,12,4.分子晶体的典型结构,分子的密堆积,（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,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,如何判断分子晶体的结构特征？（）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）,分子晶体要熔化或气化都需要克服分子间的 作用力。分子间作用力越大，物质熔化和气化 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。,5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律,（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。如：O2N2，HIHBrHCl。（2）分子量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高，如CON2（3）含有氢键的，熔沸点较高。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3（4）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。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“邻位间位对位”的顺序。,第二课时,原子晶体,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。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？,二原子晶体（共价晶体）,1、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。（1）构成原子晶体的粒子是原子；（2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合；（3）原子晶体熔化破坏的是共价键。,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,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，所以原子晶体熔点和沸点高硬度大一般不导电难溶于一些常见的溶剂,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,对于原子晶体，一般来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。,4、原子晶体熔、沸点比较规律,10928,共价键,金刚石的晶体结构示意图,5.典型原子晶体的结构,思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？,在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？,12g金刚石C-C键数为多少NA？,2NA,1:2,4、正四面体、6、不在同一平面,典型的原子晶体,金刚石的结构特征：在金刚石晶体里 每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。金刚石晶体中所有的CC键键长相等，键角相等（10928）；晶体中最小的碳环由6个碳组成的六元环，且不在同一平面内；每一个碳被 12 个六元环共有晶体中每个C形成(2)个 CC键,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）,180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅晶体结构示意图,SiO2的结构特征：在SiO2晶体中 SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体，没有单个分子最小的环是十二元环（6个Si和6个O）每1个Si被 12 个十二元环共有1mol SiO2中含4mol SiO键,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,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,石墨晶体结构,知识拓展石墨,（1）石墨中C原子以sp2杂化；（2）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有C 2个，C-C键为 3；（3）石墨分层，层间为范德华力，硬度 小，可导电；（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C）短。,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？,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。在石墨中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），C-C键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点比金刚石高。,石墨为混合键型晶体。,1、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_；,原子晶体,分子晶体,分子晶体,练习,2.氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于（）原子晶体 B.分子晶体 C.金属晶体D.离子晶体,A,3、碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和S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,4、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据,（1）晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。,（2）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，每个顶点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。,原子,晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度,12,60,分析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点（B原子）有3/520=12个。又因晶体硼中的三角形面为正三角形，所以键角为60。答案：原子，晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度；12，60,
