分子晶体和原子晶体.ppt

第二节 分子晶体与原子晶体 复习总结： 微粒间作用 微粒为分子： 分子间作用力（或范德华力）或氢键； 微粒为原子：极性共价键或非极性共价键； 微粒为离子：离子键。 一、分子晶体 1、 只含分子的晶体称为分子晶体。如碘 晶体只含I2分子，属于分子晶体。在分子晶 体中，分子内的原子间以共价键结合，而相 邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。 碘晶体结构 *构成分子晶体的 粒子是分子，粒子 间的相互作用是分 子间作用力或氢键 分子晶体有哪些物理特性分子晶体有哪些物理特性, ,为什么？为什么？ 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 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或氢键 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 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 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 ） 分子的密堆积分子的密堆积 （与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有1212个个 ） 干冰的晶体结构图 分子的密堆积分子的密堆积 （与（与COCO 2 2 分子距离最近的分子距离最近的COCO 2 2 分子共有分子共有 个个 ）1212 碘的晶体结构图 由此可见，每个碘分子周围有由此可见，每个碘分子周围有 个碘分子个碘分子12 冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子 冰的结构冰的结构 氢键具有方向性 分子的非密堆积分子的非密堆积 许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类 水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维，他发 现氯可形成化学式为Cl28H20的水合物晶体。20 世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶 体。这种晶体的主要气体成分是甲烷， 因而又称 甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会 迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰 ” 科学视野：天然气水合物一种潜在的能源 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（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每 个分子周围有个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C60 60、 、干冰干冰 、I I 2 2 、O O 2 2 （）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征 （如（如：HF HF 、冰冰、NHNH 3 3 ） 思思 考与交流考与交流 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。 6、常见原子晶体例举： （1）某些非金属单质 硼、硅、锗、金刚石等 （2）某些非金属化合物 SiC、BN等 （3）某些氧化物 SiO2、Al2O3等 10928 共价键 180 10928 Si o 共价键 1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、 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? 探究思考 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准， 1824年由德国矿物学家莫斯（Frederich Mohs）首 先提出。确定这一标准的方法是，用棱锥形金刚石 钻针刻划所试矿物的表面而产生划痕，用测得的划 痕的深度来表示硬度。 资料 莫氏硬度 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。 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。 全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， 原子 晶体 金刚石氮化硼 碳化硅氧化铝 石英 硅 锗 熔点 3900 3000 2 700 2030 1710 141 0 121 1 硬度 10 95 95 9 7 6 5 6 0 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C C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 项项目金刚刚石石墨 晶体形状 晶体中的键键或作用 力 由最少碳原子形成 环环的形状与个数 碳原子成键键数 键键的平均数 原子的平均 数 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 6*1/6=16*1/2=3 6*1/12=1/26*1/3=2 白球表示 硅原子 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） 题目：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，如右图所示。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 3、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： 晶体类类型