分子晶体与共价晶体+高二化学人教版选择性必修2

第二节

分子晶体与共价晶体第三章

晶体结构与性质根据组成晶体粒子间作用力的不同，对下列各种晶体进行分类氯化钠晶体结构铜晶体结构金刚石晶体结构分子晶体

共价晶体

金属晶体

离子晶体粒子间作用力常见的晶体类型碘晶体晶胞分子间作用力金属键共价键离子键一、分子晶体1、概念只含分子的晶体叫做分子晶体。如图：碘晶体只含I2属于分子晶体。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。构成粒子分子晶体分子粒子间的作用力分子间作用力分子内各原子间共价键注意：①并非所有的分子晶体中都含共价键，如稀有气体②分子晶体熔化时一般破坏分子间作用力③分子晶体构成微粒是分子，化学式就是分子式碘晶体晶胞2、常见的典型分子晶体(1)部分非金属单质：X2、O2、H2、S8、P4、C60(4)部分非金属氧化物:CO2、SO2、NO2……(5)几乎所有的酸：

H2SO4、HNO3、H3PO4(6)绝大多数有机物：乙醇、冰醋酸、蔗糖……(2)稀有气体(3)所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX……(除SiO2等）(除B、Si、Ge等的单质、金刚石等)大部分的共价化合物都是分子晶体3、分子晶体的物理性质不导电，固态和熔融状态时都不导电，只有酸的水溶液能导电熔沸点低，易升华硬度小溶解性

一般符合相似相溶原理分子晶体氧气氮气白磷水熔点/℃-218.3-210.144.20分子晶体硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/℃-85.6-18216.6132.7分子晶体熔化时一般只破坏范德华力、氢键，不破坏化学键。范德华力、氢键相对化学键较弱。思考：为什么分子晶体的熔点比较低呢？分子晶体熔沸点的比较：取决于分子间作用力的大小①含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。②组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，

范德华力越大，熔沸点越高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3

如：O2>N2

HI>HBr>HCl③相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高。

如CO>N2④在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；4、分子晶体的结构特征4、分子晶体的结构特征特点：分子间作用力都只是范德华力，在立方体的顶角各有一个分子，

6个面的中心又各有一个分子，这种堆积称为分子密堆积。(1)分子密堆积碳60的晶胞——大多数分子晶体的结构特征碘晶体晶胞干冰晶胞面心立方最密堆积干冰的晶体结构图中心CO2分子以干冰晶体结构为例分析：分子密堆积的结构

①干冰中的CO2分子间作用力只存在

，不存在

。

②每个晶胞中均摊

个CO2分子③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为

个。412范德华力分子间氢键（2）非密堆积水分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性，使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，使得晶体中分子的空间利用率降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征。如HF、NH3、冰。冰的结构氢键有方向性1、冬季河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的密度比水小呢？由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，形成空隙较大的网状体。冰融化后，分子间的空隙减小。所以冰的密度比水小，冰就会浮在水面上。【问题探讨】2、冰晶体中1molH2O最多形成多少mol氢键？冰晶体1molH2O中最多含有2mol氢键1234冰的结构1、

正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是（）A.正硼酸晶体不属于分子晶体B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构D.含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键D熔点/℃沸点/℃-56.2-78.5熔点/℃沸点/℃17232230干冰（CO2）二氧化硅（SiO2）同为第四主族元素的氧化物，两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？分子晶体共价晶体【注意】

(如稀有气体)①由原子构成的晶体不一定是共价晶体；②具有共价键的晶体不一定是共价晶体。(如干冰晶体)二、共价晶体1.定义：所有原子都以共价键相互结合形成三维骨架结构的晶体构成粒子共价晶体原子粒子间的作用力共价键注意：◆不存在单个分子，无分子式。化学式表示原子最简整数比。

◆整块晶体是一个三维的空间网状结构。以碳为中心2、常见的共价晶体及物质类别硅(Si)、硼(B)、金刚石、锗(Ge)和灰锡(Sn)(2)某些非金属化合物碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等(3)极少数金属化合物氮化铝(AlN)、刚玉(α­Al2O3)等(1)某些单质晶体熔点/℃硬度键长/pm键能/(kJ·mol－1)金刚石>350010154348碳化硅27009.5184301晶体硅14106.5234226金刚石、晶体硅单质、碳化硅均具有相似的晶体结构，结合下表数据，想一想它们的熔沸点和硬度的大小关系如何判断？3、物理性质①熔点很高（原因是：熔化时破坏共价键需要很高的温度）结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔点越高，硬度就越大。②硬度很大思考讨论2、根据下列物质的物理性质，你能判断出下列晶体的类型吗？

提示：（1）分子晶体。（2）共价晶体。（3）分子晶体。（4）共价晶体。（5）共价晶体。(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子或原子(稀有气体)，微粒间的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断。共价晶体的熔点高，常在1000℃以上而分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低。(3)还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。共价晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。分子晶体和共价晶体的判断方法(4)依据导电性判断。分子晶体为非导体，但部分溶于水后能导电；共价晶体多数为非导体，但晶体硅、锗是半导体(5)依据依据物质的分类判断。常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。(6)依据物质的状态判断。一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。4、几种典型共价晶体的结构分析(1)金刚石的结构特征天然金刚石呈现多面体外形

金刚石的结构

金刚石的晶胞金刚石晶体的结构特点①每个C周围紧邻

个C；围成正四面体形。②每个碳原子都采取

；③所有的C－C键长相等，键角相等，键角为________；④晶体中最小的碳环由__个碳组成，且_____同一平面内，最多有

个碳原子在同一平面上；⑤晶体中每个C参与了

条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子数与C-C键数之比为____；⑥一个C原子被

个六元环共用，1个碳环占有的碳原子数为

个。4sp3杂化109°28′6不在41:2120.54金刚石晶胞①金刚石晶胞中C原子配位数为___4

②金刚石晶胞中含有的C原子数为___8③12g金刚石含有_____个C原子，含有_____个C-C键NA2NA配位数：一个C原子周围最邻近的C原子数金刚石

晶体硅

SiC(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)金刚石模型的演变二氧化硅的晶体结构109º28´

442

466

126晶体硅的晶胞中，在Si－Si键之间插入O原子，即得到常见的SiO2晶胞。晶体硅的结构二氧化硅的结构①二氧化硅晶胞中含有的Si原子数为___，O原子数为___。816②1molSiO2晶体中含_____molSi-O键。4二氧化硅的晶胞光导纤维制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。单晶硅制片硅太阳能电池单晶硅二氧化硅的用途小结：常见共价晶体的结构物质金刚石二氧化硅晶体结构结构特点①碳原子采取sp3杂化，每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。②晶体中C—C—C夹角为109°28′。③最小环上有6个碳原子。④1mol晶体中有2molC—C键。⑤1个晶胞中有8个碳原子。①每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与