离子晶体分子晶体原子晶体课件.ppt

晶体类型 1 离子晶体 2 分子晶体 3 原子晶体 4 金属晶体 1 什么叫晶体 通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体 晶体中的微粒按一定的规则排列 晶体的概念 2 晶体的基本类型 分类依据 构成晶体的粒子种类及粒子间的相互作用 晶体 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 结构 决定 性质 作用力越强 晶体的熔沸点越高 晶体的硬度越大 三种典型立方晶体结构 简单立方 体心立方 面心立方 一 离子晶体 无单个分子存在 NaCl不表示分子式 熔沸点较高 硬度较大 难挥发难压缩 水溶液或者熔融状态下均导电 强碱 部分金属氧化物 绝大部分盐类 离子间通过离子键结合而成的晶体 注意 3 5 2 6 4 1 观察Na 和Cl 的位置每个钠离子周围同时吸引着 个氯离子 每个氯离子周围同时吸引着 个钠离子 NaCl晶体球棍模型 6 6 NaCl的晶体结构 6 6 氯化钠的晶格扩展 NaCl晶体球棍模型 每个Cl 周围与它最近且距离相等的Cl 共有几个 Cl 每个Cl 周围与它最近且距离相等的Cl 共有 个每个Na 周围与它最近且距离相等的Na 共有 个 12 12 2 CsCl晶体 Cs Cl CsCl的晶体结构 8 8 在CsCl晶体中每个Cs 周围同时吸引着个Cl 每个Cl 周围同时吸引着个Cs 8 8 CsCl晶体中的最小立方体 Cs Cl 每个Cs 周围与它最近且距离相等的Cs 共有 个每个Cl 周围与它最近且距离相等的Cl 共有 个 6 6 Cs 1 2 3 4 5 6 为什么NaCl的熔沸点比CsCl高 重点规律 离子晶体熔沸点高低比较 判断NaF NaCl NaBr NaI熔沸点的高低顺序 离子半径越小 所带电荷越多 离子键越强 熔沸点越高 硬度越大 参考下列熔点数据回答 钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从NaCl到CsCl的熔点逐渐 这与 有关 随 增大 减弱 故熔点逐渐 降低 离子半径 离子半径 离子键 降低 反馈练习 1 下列性质中 可以证明某化合物内一定存在离子键的是 A 晶体可溶于水B 具有较高的熔点C 水溶液能导电D 熔融状态能导电 D 2 在NaCl晶体中与每个Cl 距离相等且最近的几个Na 所围成的空间几何构型为 A 正四面体B 正六面体C 正八面体D 正十二面体 晶胞是指晶体中不断重复的结构单元 下图是氯化钠的一个晶胞 提问 一个氯化钠晶胞占有多少个氯离子 占有多少个钠离子 体心 1 面心 棱 顶点 位于顶点的微粒 晶胞完全拥有其1 8 位于棱上的微粒 晶胞完全拥有其1 4 位于面心的微粒 晶胞完全拥有其1 2 位于体心的微粒 微粒完全属于该晶胞 晶胞中实际质点数 方法小结 氯化钠中晶胞中的氯骨架 一个氯化钠晶胞中占有 Cl 12 4 1 4个 氯化钠晶胞中的钠骨架 Na 8 8 6 2 4个 一个氯化钠晶胞中占有 即每个氯化钠晶胞中相当于有4个NaCl A B C 1 1 3 A C B 看图写化学式 适合下面结构的化学式是 A2BC2 某晶胞结构如图所示 晶胞中各微粒个数分别为 铜 个钡 个钇 个 巩固练习 2 3 1 2 分子晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 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 分子间作用力 范德瓦尔斯力 分子间作用力与化学键的区别 化学键存在于相邻原子之间 即分子之内 而分子间作用力是在 分子之间 强度 化学键的键能为120 800kJ mol 而分子间作用力只有2到20kJ mol 分子间力要比化学键弱得多 不属于化学键 分子晶体宏观性质 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 分子间作用力 范德瓦尔斯力 思考 分子间作用力的大小与什么有关 应用 对于四氟化碳 四氯化碳 四溴化碳 四碘化碳 其熔沸点如何变化 组成和结构相似的物质 相对分子量越大 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 影响分子间作用力的因素 解释 有机物中同系物之间熔沸点的变化规律 推测 下列物质的沸点变化 1 CH4SiH4GeH4SnH42 NH3PH3AsH3SbH33 H2OH2SH2SeH2Te4 HFHClHBrHI 一些氢化物的沸点 在HF分子中 由于F原子吸引电子的能力很强 H F键的极性很强 共用电子对强烈地偏向F原子 亦即H原子的电子云被F原子吸引 使H原子几乎成为 裸露 的质子 这个半径很小 带部分正电荷的H核 与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引 这种静电吸引作用就是氢键 水分子间形成的氢键 氢键的基本特征 它比化学键弱而比范德瓦尔斯力强 其键能约在10 40kJ mol 1 是一种存在于分子之间也存在于分子内部的作用力 氢键的形成条件 表示方法 在形成氢键的两原子间用 表示 分子中有氢原子和得电子能力强的原子 如 N O F 氢键的强度 比分子间作用力稍强 但比化学键弱的多 氢键的存在使物质的熔 沸点相对较高 结冰时体积膨胀 密度减小 是水的另一反常性质 也可以用氢键来解释 氢键的存在对物质熔沸点的影响 与CO2分子距离最近的CO2分子共有多少个 干冰的晶体结构图 干冰晶体结构示意图 由此可见 每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子 分子晶体的特点哪些物质属于分子晶体 有单个分子存在 化学式就是分子式 熔沸点较低 硬度较小 卤素 氧气 氢气等多数非金属单质 稀有气体 多数共价化合物等 讨论 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 结论 SiO2不是分子晶体 那它是什么晶体呢 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 三 原子晶体 金刚石 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 2 原子晶体的物理特性 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 3 常见的原子晶体 金刚石 单晶硅 碳化硅 二氧化硅等 109 28 金刚石的晶体结构示意图 共价键 180 109 28 Si O 二氧化硅的晶体结构示意图 共价键 原子晶体的特点哪些物质属于原子晶体 晶体中无单个分子存在 SiO2是化学式不是分子式 Si和O原子个数比1 2 熔沸点很高 硬度很大 难溶于一般溶剂 不导电 金刚石 单晶硅 碳化硅 二氧化硅 原子晶体中没有单个分子存在 化学式不能表示分子式 熔沸点很高 硬度很大 原子晶体熔沸点高低与共价键强弱有关 原子半径越短 共价键键长越短 键能越大 键越强 熔沸点越高 金刚石与晶体SI的熔 沸点比较 石墨的晶体结构 石墨中C C夹角为120 C C键长为 0 142nm 1 42 10 10m 分子间作用力 层间距3 35 10 10m C C共价键 石墨 石墨为什么很软 石墨的熔沸点为什很高 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 硬度小 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 故熔沸点很高 所以 石墨称为混合型晶体 混合型晶体 石墨晶体的层内结构如图所示 每一层由无数个正六边形构成 则平均每一个正六边形所占的碳原子数为 C C键的个数 2 3 已知硼的熔点为2300 沸点为2550 晶体硼属于晶体 已知晶体中的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角 每个顶点有各有一个硼原子 此基本单元是由个硼原子构成 其中B B键的键角为 共有个B B单键 原子 1 5 3 20 12 60 1 2 3 20 30 知识归纳 离子键 范德瓦尔斯力 共价键 结束 练习下列各组物质中 按熔点由低到高排列正确的是 94年上海高考 A O2 H2 Hg B CO2 KCl SiO2 C Na K Rb D SiC NaCl SO2 B 分析 熔沸点比较原子晶体 离子晶体 分子晶体 原子晶体 离子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体 降低 熔点 183 252 38 9 物质熔沸点高低的比较不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是 原子晶体 离子晶体 分子晶体 同一晶型的物质 则晶体内部结构微粒间的作用越强 熔沸点越高 不同晶体类型熔沸点高低的判断 离子晶体 离子半径越小 所带电荷越多 离子键越强 熔沸点越高 原子晶体 原子半径越小 共价键键能越大 熔沸点越高 Si SiO2 SiC SiO2 SiC Si 分子晶体 结构相似的分子 分子量越大 分子间作用力越大 熔沸点越高 F2 Cl2 Br2 I2 F2 Cl2 Br2 I2 重要 练习下列各组物质的晶体中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 A SO2和SiO2 B CO2和H2O C NaCl和HCl D CCl4和KCl 93全国高考题 SO2 B SiO2 CO2 H2O NaCl HCl CCl4 KCl 共价键 分子晶体 共价键 共价键 共价键 共价键 共价键 离子键 离子键 原子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 晶体类型的判断 从组成上判断 仅限于中学范围 从性质上判断 有无金属离子 有 则多数为离子晶体 是否属于 四种原子晶体 以上皆否定 则多数是分子晶体 熔沸点和硬度 高 原子晶体 较高 离子晶体 低 分子晶体 熔融状态的导电性 导电 离子晶体 结束 选择下列物质 填写下列空白 A 干冰B 金刚石C 氯化铵D 氟化钙E 固体碘F 烧碱 1 熔化时不需要破坏化学键的是 2 熔化时需要断裂共价键的是 3 熔点最高的是 熔点最低的是 4 晶体中存在分子的是 5 晶体中既有离子键又有共价键的是 AE B B A AE CF 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 二氧化硅晶体中 每个硅原子周围有 个氧原子 每个氧原子周围有 个硅原子 硅氧原子个数比为 若去掉二氧化硅晶体中的氧原子 且把硅原子看做碳原子 则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相同 试推测每个硅原子与它周围的4个氧原子所形成的空间结构为 型 并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有 个原子 工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁 电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝 为什么不用电解MgO的方法生产镁 也不用电解AlCl3的方法生产铝 MgO熔点高 消耗能量大 操作不便 成本太高 AlCl3属分子晶体 熔融时不电离 不能用电解法 设计可靠的实验证明MgCl2和AlCl3所属的晶体类型 将MgCl2和AlCl3两种晶体分别加热熔化 MgCl2能导电 是离子晶体 AlCl3不能导电 是分子晶体 下列有关晶体的叙述中 错误的是 A 金