分子晶体与共价晶体课件+2021-2022学年高中化学人教版(2019)选择性必修2

第三章晶体结构与性质第二节

分子晶体与共价晶体分子晶体只含分子的晶体称为分子晶体。分子之间靠分子间作用力凝聚而成晶体。分子晶体的特性：熔点低，硬度小。分子晶体常见分子晶体。(1)非金属氢化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HCl等(2)部分非金属单质：X2,O2,N2,C60,P4,S8,Xe等(3)部分非金属氧化物：CO2,P4O10,SO2等(4)几乎所有的酸：H2SO4,HNO3等(5)绝大多数有机物。分子晶体大多数分子晶体的特征：如果只有范德华力，以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子。称为分子密堆积。与1个C60距离最近的C60有12个分子晶体例1：如图为C60分子结构模型，是由正五边形和正六边形组成的规则多面体。遵循欧拉定律：多面体顶点数(V)+面数(F)-棱数(E)=2。(1)求C60分子中五边形和六边形的数目a和b。(2)C60分子中每个碳都形成4根键，求单键和双键的数目x,y。分子晶体仔细观察结构可知1个顶点连3条棱，1条棱连2顶点！根据均摊法：1个顶点占有1.5条棱！所以E=1.5V=1.5×60=90仔细观察结构可知每条棱都由2个面共用！根据均摊法：1个六边形占有3条棱，1个五边形占有2.5条棱！所以2.5a+3b=9060+a+b-90=2分子晶体根据化学键的知识可知，键的数目=棱的数目

所以x+y=90根据电子守恒可知，2x+4y=60×4=240分子晶体例2：C60晶胞为面心立方晶胞，2个最近分子之间的距离为d=1nm,求C60的密度。分子晶体干冰中分子间只有范德华力，一个分子周围有12个紧邻的分子。干冰晶体中顶点的CO2分子可以平移到上下面心吗？不能，C可以重合，O不能，分子取向不同！干冰晶胞是面心立方吗？分子晶体Cl2,Br2,I2晶体结构相似，都属于正交晶系，a≠b≠c,α=β=γ=90⁰。1个晶胞含有4个分子，2种取向。分子晶体生活中见到的冰、雪都是六角形的，这和水分子之间的氢键有关！氢键使得水分子之间排列的不够紧密，有空隙，造成冰的密度比水小！分子晶体冰刚熔化时，部分氢键被破坏，水分子间距离减小，密度增大，超过4℃后，密度又开始减小。分子晶体例3：如图为冰的六方晶胞，晶胞参数a＝452pm，c＝737pm，γ=120⁰。O的分数坐标为(0,0,0),(0,0,3/8),(2/3,1/3,1/2)(2/3,1/3,X)。(1)晶胞中会有几个水分子？(2)氢键O－H…O的长度和X？(3)计算冰的密度。分子晶体4个X=1/2+3/8=7/8d=3/8×c=276.4pm分子晶体分子晶体水分子笼包合物分子晶体2017年5月18号，我国对可燃冰进行了首次的试采，实现了187个小时连续不间断的开采，最终得以稳定产气，也成为了全球第一个掌握该项技术的国家。分子晶体水分子笼包合物：气体水合物是一类通过O－H…O氢键将H2O分子结合成三维骨架型的主体结构，在其中有多面体孔穴，孔穴中包含作为客体的气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。根据客体分子的大小和形状，水分子可组成多种形式的主体骨架结构。已知有上百种气体分子和水形成水合包合物。分子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕(1)已知A、B分别由20、24个水分子组成，请确定构成C、D、E笼形多面体的H2O分子数。分子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕解：观察可知水分子数等于顶点数V；每个顶点连接3条棱，所以棱数E=1.5V。面数F等于各结构上标之和根据多面体欧拉定律V+F-E=2可解得V。分子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕分子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕(2)请用题干表示方法写出足球烯（C60）结构笼形多面体的构成。依据例1的结构可知〔512620〕分子晶体(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B连接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的顶点和体心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。①已知B中心的分数坐标为：(1/4,1/2,0),(3/4,1/2,0),(0,1/4,1/2)(0,3/4,1/2),(1/2,0,1/4),(1/2,0,3/4)若CH4充满A和B，求n?分子晶体(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B连接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的顶点和体心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。分子晶体(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B连接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的顶点和体心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。②已知该晶胞参数a＝1180pm，计算当n=8时，1m3甲烷水合物晶