高中化学-分子晶体和原子晶体教学课件设计

《物质结构与性质》2分子晶体和原子晶体

1.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子、钙离子各有

、

个。(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是

。该物质的化学式可表示为

前置作业钙钛矿晶胞OTiCa683:1:1CaTiO3无隙并置均摊法2.指出下列物质是有什么微粒构成的？它们的晶体熔化时需要破坏什么作用力？氯化钠氢氧化钠二氧化碳水二氧化硅金属铜★根据构成晶体的微粒种类不同，将晶体分类：晶体离子（型）晶体

原子（型）晶体

分子（型）晶体

金属（型）晶体

混合（型）晶体：离子键：共价键：分子间作用力：金属键（待学习）如：石墨（待学习）前置作业你认为决定晶体熔沸点高低的因素是什么？构成晶体的粒子间作用力大小?

学习目标知识与技能：1.了解分子晶体和原子晶体的晶体结构特点及其性质特点。2.理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。过程与方法：在合作交流中，通过比较学习晶体的结构和性质特点。情感态度和价值观：体会晶体结构的奇妙，进一步认识一般和特殊的规律关系。

学习重点

掌握分子晶体与原子晶体的结构特点和性质特点

学会比较晶体的熔沸点高低原子晶体和分子晶体的差异晶体类型分子晶体原子晶体定义组成粒子粒子间的相互作用物理性质熔沸点硬度实例分子原子分子间作用力（范德华力，氢键）共价键低高大小干冰（CO2）、水等二氧化硅、金刚石、晶体硅等分子间以分子间作用力相结合的晶体相邻原子间以共价键结合形成的晶体。你能再例举出一些属于分子晶体的物质吗？

★典型的分子晶体：酸：H2SO4，HNO3，H3PO4等部分非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60及稀有气体等非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX等部分非金属氧化物:CO2，SO2，NOP4O6，P4O10等大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等共价化合物和共价单质分子晶体有哪些物理特性，为什么？状态熔沸点硬度溶解性导电性等思考与交流★分子晶体的物理特性：较低的熔点和沸点易升华

(常温下，大多呈气态或液态，少数呈固态）较小的硬度一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。溶解性符合“相似相溶原理”。原因：分子间作用力很弱（相对于化学键）观察与思考：

下列两种晶体结构有什么共同点？碘晶体结构干冰晶体结构★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（氢键和范德华力）。而分子内部是共价键。分子的密堆积与CO2分子距离最近的CO2分子共有？干冰的晶体结构图面心立方晶胞12个◆只有范德华力，无分子间氢键

——分子密堆积（面心立方晶胞）每个分子周围有12个紧邻的分子，距离为：晶胞边长×／2.

如：干冰、C60、I2、O2等★分子晶体结构特征如：HF、冰、NH3

冰结构中：一个水分子与4个水分子形成氢键，形成正四面体构型。

1mol冰中含有2mol氢键。冰的密度比水小的原因：在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小◆有分子间氢键——不具有分子密堆积特征冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性和饱和性分子的非密堆积冰的密度比水小的原因？还记得吗？分子的密堆积面心立方晶胞：（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）氧（O2）的晶体结构C60的晶胞影响分子晶体熔沸点高低的因素有哪些？请解释下列物质的熔沸点高低。-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物的沸点分子晶体熔沸点比较：▲组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大,熔沸点越高；▲相对分子质量相近的物质，分子的极性越大，范德华力越大，熔沸点越高。如熔沸点CO

>

N2。▲若形成分子间氢键时，熔沸点较高。★分子晶体小结:1、分子晶体：只由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。2、分子晶体性质特点：低熔点、升华、硬度很小等。3、常见分子晶体分类：大多数的共价化合物和共价单质(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。4.晶体分子结构特征：（1）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（2）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3

）5.分子晶体熔沸点比较方法。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CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？思考与交流109º28´SiO二氧化硅晶体结构示意图金刚石晶体结构示意图109º28´共价键共价键（1）一个硅紧邻4个氧，形成正四面体；一个氧紧邻2个硅。（2）最小环为十二元环。（3）1mol二氧化硅中含

Si－O键数为4NA★二氧化硅晶体结构分析（1）最小环为六元环。（2）每个碳与紧邻4个碳以共价键结合形成正四面体，C原子是sp3杂化，键角109°28’（3）1mol金刚石中含

C－C键数为2NA★金刚石的晶体结构分析二．原子晶体（共价晶体）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。某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶体、共价化合物和共价单质四单质三化合物常见的原子晶体: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？原子晶体的物理特性熔点和沸点高（常温下呈固体）硬度大一般不导电（晶体硅、Ge为半导体材料）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，而且形成空间立体网状结构。解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高。金刚石＞硅＞锗交流与研讨1、怎样从原子结构角度理解金刚石、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？有些分子晶体中也存在共价键（稀有气体中不存在共价键）3、一般地，为什么原子晶体的熔沸点高于分子晶体？解释：熔化或汽化时，原子晶体破坏共价键，而分子晶体破坏分子间作用力，共价键强于分子间作用力。4.请总结不同晶体熔沸点比较的方法。晶体熔、沸点比较规律：（1）不同晶体类型的物质：原子晶体

分子晶体。（2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越

。

原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越

，键能越

，其晶体熔沸点越

:如熔点：金刚石

碳化硅

晶体硅

分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越_____,熔沸点越

；相对分子质量相近的物质，分子的极性越大，范德华力越_____，熔沸点越________。如熔沸点：HI

HBr

HCl；CO

N2。若形成分子间氢键时，熔沸点较高，如HF____HCl；>高短大高>>大高大高>>>>课堂小结原子晶体和分子晶体：结构特点决定性质特点1.学会判断区分物质所属原子晶体还是分子晶体？2.掌握典型晶体的结构特点：冰、干冰