(立体图_好理解)分子晶体与原子晶体

1、下图是下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个分子？原子？有多少个分子？原子？ 每个每个CO2分子相邻的分分子相邻的分子有多少个？子有多少个？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构NaCl晶体结构晶体结构1 1、概念：、概念：2 2、组成微粒：、组成微粒：3 3、粒子间作用力：、粒子间作用力：有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子注意：注意：干冰（干冰（COCO2 2的晶体）硬度与冰相似，但熔点的晶体）硬

2、度与冰相似，但熔点比冰低，常压下极易升华，用作制冷剂。比冰低，常压下极易升华，用作制冷剂。干冰分子间只存在范德华力不存在氢键，干冰分子间只存在范德华力不存在氢键，是是分子密堆积分子密堆积，故密度比冰的高。，故密度比冰的高。5 5、典型的分子晶体：、典型的分子晶体：氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞6 6、分子晶体结构特征、分子晶体结构特征（1 1）密堆积）密堆积 有分子间氢键有分子间氢键氢键具有方向性氢键具有方向性,使晶体中使晶体中的空间利率不高的空间利率不高,留有相当大的空隙留有相当大的空隙.这种晶体不这种晶体不具有分子密堆积特征。如具有分子密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每、冰（每个水分

3、子周围只有个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。个紧邻的水分子）。（2 2）非密堆积）非密堆积 只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子密分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧个紧邻的分子，如：邻的分子，如：C60、干冰、干冰 、I2、O2。 许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发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现这类水合物晶体的是1919世纪初的英国化学家世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为戴维，他发现氯可形成化学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合的水合物晶体。物晶体。2020世纪末，科学家发

4、现海底存在大量世纪末，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天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，是甲烷， 因而又称甲烷水合物。它的外形像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，因而又称的甲烷，因而又称“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结小结:1 1、分子晶体：由分子构成。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

5、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)所有非金属氢化物所有非金属氢化物 (2)(2)部分非部分非金属单质，金属单质， (3)(3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物(4)(4)几乎所有的酸几乎所有的酸( (而碱而碱和盐则是离子晶体和盐则是离子晶体 (5)(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。1 1、下列物质属于分子晶体的化合物是（、下列物质属于分子晶体的化合物是（ ）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食盐、食盐C练习练习2 2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A A、

6、分子内共价键、分子内共价键 B B、分子间作用力、分子间作用力C C、分子键距离、分子键距离 D D、分子间的氢键、分子间的氢键BC3 3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ ）A A、离子键、离子键 B B、极性键、极性键 C C、非极性键、非极性键 D D、范德华力、范德华力A4、水分子间存在着氢键的作用，使、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（水分子彼此结合而成（H2O）n。在。在冰中每个水分子被冰中每个水分子被4个水分子包围形个水分子包围形成变形的正四面体，通过成变形的正四面体，通过“氢键氢键”相相互连接成庞大的分子晶体，其结构如互连接成庞大的分

7、子晶体，其结构如图：试分析：图：试分析：1mol 冰中有冰中有 mol氢键？氢键？H2O的熔沸点比的熔沸点比H2S高还是低？为高还是低？为什么？什么？已知氢键也有方向性，试分析为什已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？么冬季河水总是从水面上开始结冰？2氢键氢键 由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的顶点的4 4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上比水小，所以结的冰会浮在水面上回顾回顾: :1 1、分子晶体：由分子构成。、分子晶体：由分

8、子构成。 相邻分子靠分子间作用力相互吸引。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。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)所有非金属氢化物所有非金属氢化物 (2)(2)部分非部分非金属单质，金属单质， (3)(3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物(4)(4)几乎所有的酸几乎所有的酸( (而碱而碱和盐则是离子晶体和盐则是离子晶体 (5)(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体，分子中每个碳原子只跟相

9、邻的3个碳原子形成化学键；C60分子只含有五边形和六边形；碳与碳之间既有单键又有双键，每个碳原子仍然满足四个价键饱和；多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。请回答：(1)一个C60分子中有几个五边形和几个六边形？(2)一个C60分子中有多少个C=C？(3)已知C70分子的结构模型也遵循C60的那些规律，请确定C70分子结构中上述几项参数。先求棱边数：每个顶点伸出三条棱，而每条棱又总是由两个顶点共有，所以，每个顶点单独伸出的棱有31/2=1.5条，60个顶点共伸出的棱为601.5=90条。依据欧拉定理可写出：60+x+y-90=2 依据棱边数守恒：依据棱边数

10、守恒：（5x+6y）/2=90 联立联立解得解得 x=12，y=20解析：(1)设C60分子中含有x个五边形和y个六边形也可根据顶点数守恒：也可根据顶点数守恒：5/3x+2y=60 （2）设一个C60分子中含的C-C单键数和C=C双键数分别为a、b，则根据棱边守恒有则根据棱边守恒有：a+b=90 利用价电子守恒：利用价电子守恒：2a+4b=60 4联立解得：联立解得：a=60，b=30即C60中含的双键数为30 比较比较CO2和和SiO2的一些物理性质和的一些物理性质和结构，试判断结构，试判断SiO2晶体是否属于分子晶体是否属于分子晶体。晶体。 二、原子晶体二、原子晶体 1 1、定义：原子间以

11、共价键相结合而形成的、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。空间网状结构的晶体。 2 2、构成微粒：、构成微粒： 3 3、微粒之间的作用：、微粒之间的作用： 4 4、气化或熔化时破坏的作用力：、气化或熔化时破坏的作用力： 5 5、物理性质：、物理性质： 熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。 （共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）原子原子共价键共价键共价键共价键6、常见原子晶体、常见原子晶体（1）某些非金属单质：硼（）某些非金属单质：硼（B）、硅）、硅（Si）、锗（）、锗（Ge）、金刚石（）、金刚石（C）等）等

12、（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、 -Al-Al2 2O O3 3等等7、原子晶体结构、原子晶体结构无单个分子，原子间以共价键相连无单个分子，原子间以共价键相连无分子式，只有化学式；无分子式，只有化学式；化学式为原子个数比化学式为原子个数比10928 共价键共价键 8、典型的原子晶体典型的原子晶体(1) 金刚石金刚石每个每个C C周围有周围有 个个C C，围成空间，围成空间 图形图形 C的杂化轨道类型是的杂化轨道类型是 。 这些正四面体向空间发展，这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。构成一个坚实的，

13、彼此联结的空间网状晶体。C C原子与碳碳键之比为（原子与碳碳键之比为（ ） 最小碳环为（最小碳环为（ ）且不共面）且不共面一个一个C-CC-C键被键被 个环个环共用，每个环平均有共用，每个环平均有 个个C-C键键一个一个C原子被原子被 个环共用，每个环平均有个环共用，每个环平均有 个个C原子原子4正四面体正四面体SP3杂化杂化1：2六元环六元环6121/21C42 2 =12 金刚石是金刚石是 晶胞，一个晶胞中平均晶胞，一个晶胞中平均含有含有 个原子。个原子。面心立方面心立方8晶体硅结构与金刚石相似，键长不同晶体硅结构与金刚石相似，键长不同18010928Sio共价键共价键（2）SiO2原子晶

14、体原子晶体每个每个Si周围有周围有 个个O,每个每个O周围有周围有 个个SiSi周围的周围的Si围成空间围成空间 图形图形 1mol SiO2中共价键为（中共价键为（ ）mol最小环上有（最小环上有（ ）个原子）个原子每个每个Si被被 个环共用，每个氧被个环共用，每个氧被 个环个环共用共用每个最小环平均拥有每个最小环平均拥有 个个Si 个个O原子原子42正四面体正四面体4121261/211 1、怎样从原子结构的角度理解金刚、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石、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具有共价键的晶体叫做原子晶体体”。这种说

15、法对吗。这种说法对吗? ?为什么为什么? ?探究思考探究思考 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准，莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准，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。确定这一标准的方法是，用棱锥形金首先提出。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。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

16、手指黑色至深钢灰色。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、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燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，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。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知识拓展石墨知识拓展石墨石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，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。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（大存在很强的共价键