[理化生]第三章第二节 分子晶体与原子晶体ppt课件

1、第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体复习总结：复习总结：微粒间作用微粒间作用微粒为分子：微粒为分子：分子间作用力或范德华力或氢键；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原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为离子：离子键。微粒为离子：离子键。一、分子晶体一、分子晶体 1 1、 只含分子的晶体称为分子晶体。如碘只含分子的晶体称为分子晶体。如碘晶体只含晶体只含I2I2分子，属于分子晶体。在分子晶分子，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。邻分子靠分子间作用力

2、或氢键相互吸引。 碘晶体构造碘晶体构造* * *构成分子晶体的构成分子晶体的粒子是分子，粒子粒子是分子，粒子间的相互作用是分间的相互作用是分子间作用力或氢键子间作用力或氢键2 2、分子晶体的普通宏观性质、分子晶体的普通宏观性质 较低的熔沸点较低的熔沸点 较小的硬度较小的硬度 固态或熔融形状下都不导电固态或熔融形状下都不导电 分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关分子的极性相关 类似相溶类似相溶构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相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互作用是分子间作用力或氢键属于分子晶体的化合物类别举例属于分子晶体的

3、化合物类别举例1、一切非金属氢化物、一切非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX2、部分非金属单质、部分非金属单质 X2,O2,H2, S8,P4, C60 3、部分非金属氧化物、部分非金属氧化物 CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O104、几乎一切的酸、几乎一切的酸 H2SO4,HNO3,H3PO45、绝大多数有机物晶体、绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖碘的晶体构造图碘的晶体构造图12氢键具有方向性氢键具有方向性许多气体可以与水构成水合物晶体。最早发现这许多气体可以与水构成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是类水合物晶体的是1919世纪初的英国

4、化学家戴维，世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可构成化学式为他发现氯可构成化学式为Cl28H20Cl28H20的水合物晶体的水合物晶体。2020世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水世纪末，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，合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷， 因此又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常因此又称甲烷水合物。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，因此又温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因此又称称“可燃冰可燃冰 科学视野：天然气水合物科学视野：天然气水合物一种潜在的能源一种潜在的能源小节小节:1 1、分子晶体：由分子构成。

5、相邻分子靠分子间作用力、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。相互吸引。2 2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。3 3、常见分子晶体分类：、常见分子晶体分类：(1)(1)一切非金属氢化物一切非金属氢化物 (2) (2)部分部分非金属单质，非金属单质， (3) (3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物(4)(4)几乎一切的酸几乎一切的酸( (而而碱和盐那么是离子晶体碱和盐那么是离子晶体 (5) (5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。晶体分子构造特征晶体分子构造特征只需范德华力，无分子间氢键分子密堆积每只需范德华力，无分子

6、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：C60C60、干冰、干冰 、I2I2、O2O2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、NH3 NH3 CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，经过比较试判别SiO2晶体能否属于分子晶 体。 二、原子晶体二、原子晶体 1、定义：、定义：原子间以共价键相结合而构成的空原子间以共价键相结合而构成的空间网状构造的晶体。间网状构造的晶体。 2、构成微粒：原子、构成微粒：原子 3、微粒之间的作用：共价键、微粒之间的作用：共价键 4、气化或熔化时破坏的作用：共、气化

7、或熔化时破坏的作用：共价键价键 5、普通宏观性质：、普通宏观性质： 熔沸点高，硬度大，难溶于普通熔沸点高，硬度大，难溶于普通溶剂。溶剂。6、常见原子晶体例举：、常见原子晶体例举：1某些非金属单质某些非金属单质 硼、硅、硼、硅、锗、金刚石等锗、金刚石等2某些非金属化合物某些非金属化合物 SiC、BN等等3某些氧化物某些氧化物 SiO2、Al2O3等等10928 共价键18010928Sio共价键1 1、怎样从原子构造的角度了解金刚石、怎样从原子构造的角度了解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降硅和锗的熔点和硬度依次下降? ? 2 2“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体。这种说

8、法对吗。这种说法对吗? ?为什么为什么? ?探求思索探求思索 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种规范，莫氏硬度是表示矿物硬度的一种规范，18241824年由德国矿物学家莫斯年由德国矿物学家莫斯Frederich MohsFrederich Mohs首先提出。确定这一规范的方法是，用棱锥形金首先提出。确定这一规范的方法是，用棱锥形金刚石钻针刻划所试矿物的外表而产生划痕，用测刚石钻针刻划所试矿物的外表而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。得的划痕的深度来表示硬度。资料资料 莫氏硬度莫氏硬度 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指黑

9、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、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。密度鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性质，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以熄灭生成二氧化碳。石墨可用作光滑剂，可以熄灭生成二氧化碳。石墨可用作光滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展石墨知识拓展石墨石石墨墨晶晶体体构构造造知识拓展石墨知识拓展石墨石墨 1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？ 2 2、石墨的熔沸点为什么很高

10、高于金刚石？、石墨的熔沸点为什么很高高于金刚石？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状构造，各层之间是范德华力结合，石墨为层状构造，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状构造，碳原子之间石墨各层均为平面网状构造，碳原子之间存在很强的共价键大存在很强的共价键大键，故熔沸点很键，故熔沸点很高。高。石墨为混合键型晶体。石墨为混合键型晶体。 某些原子的熔点和硬度某些原子的熔点和硬度“硬度是衡量固体软硬程度的目的。硬度有不同硬度是衡量固体软硬程度的目的。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即摩氏的标度，最普

11、通的硬度标度是划痕硬度，即摩氏硬度，以固体相互刻划时出现刻痕的固体的硬度硬度，以固体相互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，较低。全刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕，因此是最硬的。以金刚石的硬度为因此是最硬的。以金刚石的硬度为1010，以另，以另9 9种天种天然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度，然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度， 原子原子晶体晶体金刚石金刚石氮化硼氮化硼 碳化硅碳化硅氧化铝氧化铝 石英石英 硅硅 锗锗 熔点熔点 3900 3900 3000 3000 2 700 2 700 2030 2030 1710 1710 14101410 121112

12、11 硬度硬度 10 10 9 95 5 9 95 5 9 9 7 7 6 65 5 6 60 0练习练习1、金刚石晶体硅构造与此类似、金刚石晶体硅构造与此类似1由图中察看可知：每个碳原子被由图中察看可知：每个碳原子被相邻的相邻的4个碳原子包围，以共价键跟个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子接个，构成四面体。这些四个碳原子接个，构成四面体。这些四面体向空间开展，构成一个坚实的、面体向空间开展，构成一个坚实的、彼此结合的空间网状晶体。每个彼此结合的空间网状晶体。每个 C-C键长相等，键角均为键长相等，键角均为109。28。2晶体中最小环由晶体中最小环由_个个C组成且不共面。组成且不共面。63晶体中

13、晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：*/：*/：例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状构造中，每一状构造中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完全拥有完全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹夹角为角为120， CC键长为键长为 1.421010 m层间距层间距 3.35 1010 m23小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用晶体中的键或作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数

14、键的平均数 原子的平均原子的平均数数每个环中每个环中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2白球表示 硅原子SiO2平面构造利用金刚石的构造来推断利用金刚石的构造来推断SiO2的空间构造的空间构造SiO2最小的环有几个原子组成最小的环有几个原子组成？金刚石的构造12个个6个硅个硅 6个氧个氧标题：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的标题：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

15、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，那么它的分原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，那么它的分子式是子式是 ( ) ATiC BTi4C4， CTi14C13 DTi13C14防止类推中的失误防止类推中的失误C3、分析以下物质的物理性质，判别其晶体类、分析以下物质的物理性质，判别其晶体类型：型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态，熔融态不导电；不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不，熔融态不导电；导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶，易溶于乙

16、醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电导电_小结：小结：晶体类型晶体类型 原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相相邻原子间以共价键相结合而构成空间网状构结合而构成空间网状构造造分子间以分子间分子间以分子间作用力结合作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化形状固体和

17、熔化形状都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电16、现有四种晶体，其离子陈列方式如下、现有四种晶体，其离子陈列方式如下图，其中化学式不属图，其中化学式不属AB型的是型的是 A B C D磁光存储的研讨是Williams等在1957年使Mn和Bi构成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开场的。右图是Mn和Bi构成的某种晶体的构造表示图，那么该晶体物质的化学式可表示为Ba2+ A. Mn2Bi B. MnBi C. MnBi3 D. Mn4Bi3 Fe3O4是由Fe2+、Fe3+、O2经过离子键而组成的复杂离子晶体。O2的反复陈列方式如图b所示，该陈列方式中存在着两种类型的由O2围成的空隙，如1、3