分子晶体与原子晶体课件.pptx

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1、分子晶体,晶体的分类,按构成晶体的微粒种类把晶体分为以下四类（晶胞中的质点：原子、分子、离子、金属）,观察与思考：下列两种晶胞有什么相同点、不同点？,干冰晶体结构 碘晶体结构,都是平行六面体，都是面心结构；构成晶胞的微粒都是分子，且分子数相同。不同的是：,一个晶胞平均含 个CO2分子,干冰晶体结构,4,一、分子晶体,1、概念（阅读课本P65前两段） 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）构成分子晶体的微粒是分子。（2）微粒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,(1)较低的熔点和沸点，有些易升华； (2)较小的硬度； (3)一般都是绝缘

2、体，熔融状态也不导电（4）在水中可能导电(不电离、电离、反应生成物电离）。,原因：分子间作用力较弱,2、物理特性：,3、典型的分子晶体：非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX无机含氧酸：H2SO4，HNO3，H3PO4稀有气体单质：He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn.部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 部分非金属氧化物:CO2,SO2， NO2，P4O6， P4O10其它分子化合物：CCl4,BF3,Al2Cl6,XeF4绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖,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,典型的晶体结构,分

3、子的密堆积,（与每个分子距离最近且等距离的分子有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,1个水分子与 个水分子形成氢键；1mol冰共有 mol氢键,冰中个水分子周围有个水分子，形成什么空间构型？,4,2,正四面体,冰中最小结构单元,4、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,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,分子内的共价键键

4、能与它的熔沸点无关，与分子热稳定性密切相关；因为熔化或气化只是分子间距离增大，热稳定性则破坏分子结构。,一般性结论：（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）相对分子质量相等或相近时，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,自由阅读课本：P67 “资料卡片”和“科学视野”作 业P61 红对勾-分子晶体,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CO

5、2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？,120-180,10928,Si,O,共价键,二氧化硅晶体结构示意图,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,1、熔点、沸点高，硬度大2、一般不导电3、难溶于一些常见的溶剂原因：原子间以较强的共价键相结合,3、常见的原子晶体,部分非金属单质：金刚石（C）、硅(Si)、晶体硼（B）某些非金属化合物：

6、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）某些氧化物：二氧化硅（ SiO）,归纳：价电子数4个左右、半径较小的非金属单质或化合物。,对于结构相似的原子晶体，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。如：金刚石碳化硅晶体硅 (154pm 184pm 234pm),4、原子晶体熔、沸点比较规律,当晶体结构不同时，要综合考虑：如：碳化硅二氧化硅(C Si),10928,共价键,金刚石的晶体结构示意图,典型原子晶体的结构,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，与一个碳原子最近且等距离的碳原子4个，以共价键相结合，形成正四面体，1个碳原子处于正四

7、面体的中心，另4个处于顶点。金刚石晶体中所有的CC键键长都相等，键角相等（10928）每个碳原子被 12 个六元环共有；每个C平均形成2个C-C键晶体中最小的碳环是6个碳组成的六元环，且不在同一平面内；每个六碳环平均含有1/2个C原子.每个键被6个环共有，每个环平均含有1个C-C键,0. 6克C形成金刚石中；六元环数是0.1NA个，C-C键数是0.1NA个,以金刚石晶体结构为基础，演变出单晶硅、碳化硅的晶体结构：（1）将金刚石中的碳原子全部换成硅原子即可，金刚石与单晶硅除了键长不同外，晶体微观结构是相似形。（2）将金刚石中的一半碳原子交替的换成硅原子即可，每个碳原子为中心，四个硅原子为顶点，构

8、成正四面体单元；同时，每个硅原子为中心，四个碳原子为顶点，构成正四面体单元。晶体中，碳硅原子个数之比为1:1,二氧化硅,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,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）每个Si被 12 个十二元环共有； 每个O被6个环共有。每个环含Si：1/2，O：1 6g SiO2中含0.2NA个环。6gSiO2中含0.4mol

9、Si-O键,石墨晶体结构,知识拓展石墨,（1）石墨中C原子以sp2杂化，形成六元环；（2）石墨晶体中最小环为六元环，每个环平均含有 2个C原子 ，C-C键为 3个；（3）石墨层与层之间为范德华力，可滑动，硬度小；每个C提供1个自由移动的价电子，可导电（4）石墨中（C-C）比金刚石中（C-C）短，石墨熔点高于金刚石。,12克C形成石墨中；六元环数是0.5NA个，C-C键数是1.5NA个,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

10、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，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(高熔点、质软、导电）,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_； D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导 电_。,原子晶体,分子晶体,分子晶体,离子晶体,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A、原子晶体 B. 分子晶体C. 金属晶

11、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_; B-B键数是_,原子,晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度,60,12,30个,分析：晶体硼的熔、沸点和硬度

12、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；12，60,12,4,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

13、溶于常见溶剂,(2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是A原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂B原子晶体干冰有很高的熔点和沸点C原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应E每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol CO键,BDE,6、下列各组物质晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 ASO2和SiO2BCO2和H2O CNaCl和HCl DCCl4和KCl7、下列晶体性质的比较中正确的是 A熔点：金刚石碳化硅晶体硅 B沸点：HFH2ONH3 C硬度：白磷冰二氧化硅 D

14、熔点：SiI4SiBr4SiCl4,B,AD,7、共价键、离子键和范德瓦尔斯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8、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是AHF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B金刚石的硬度大于硅，其熔沸点也高于硅CF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高DH2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点,B,CD,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be,写在最后,感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings,结束语,讲师：XXXXXX XX年XX月XX日,