人教版高中化学：第三章分子晶体与原子晶体课件 人教选修3.ppt

第二节第二节 分子晶体分子晶体2021/8/9 星期一1碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构观察与思考：观察与思考：下列两种晶体有什么共同点？下列两种晶体有什么共同点？NaCl晶体结构晶体结构2021/8/9 星期一2一、分子晶体一、分子晶体1 1、概念：、概念：只含分子的晶体叫分子晶体只含分子的晶体叫分子晶体2 2、组成微粒：、组成微粒：分子分子3 3、粒子间作用力：、粒子间作用力：分子内原子间以共分子内原子间以共价键结合，相邻分价键结合，相邻分子间靠子间靠分子间作用分子间作用力或氢键力或氢键相互吸引相互吸引记住记住2021/8/9 星期一3 结合表格和已有知识结合表格和已有知识,分析分析:分子晶分子晶体有哪些物理特性？为什么体有哪些物理特性？为什么?思考与交思考与交流流2021/8/9 星期一4原因：分子间作用力较弱原因：分子间作用力较弱4 4、物理特性：、物理特性：(1)较低的熔点和沸点，易升华；较低的熔点和沸点，易升华；(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电有些在水溶液中可以导电.(2)较小的硬硬度；较小的硬硬度；注注注注:分子间作用力越大分子间作用力越大分子间作用力越大分子间作用力越大,熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高熔沸点越高(相对相对相对相对分子质量分子质量分子质量分子质量,分子极性分子极性分子极性分子极性,氢键氢键氢键氢键)分子晶体熔化时一般只破坏分子间作分子晶体熔化时一般只破坏分子间作分子晶体熔化时一般只破坏分子间作分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力用力用力用力,不破坏化学键不破坏化学键不破坏化学键不破坏化学键,也有例外也有例外也有例外也有例外,如如如如S S S S8 8 8 8掌握特性及掌握特性及原因原因2021/8/9 星期一55 5、典型的分子晶体：、典型的分子晶体：（1）所有非金属氢化物：）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX（2）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，P4O10（4）几乎所有的酸：）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物的晶体：）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，乙醇，冰醋酸，蔗糖蔗糖基本知道基本知道2021/8/9 星期一6分子的密堆积分子的密堆积氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞2021/8/9 星期一7分子的密堆积分子的密堆积（与（与COCO2 2分子距离最近的分子距离最近的COCO2 2分子共有分子共有1212个个 ）干冰的晶体结构图干冰的晶体结构图2021/8/9 星期一8冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积2021/8/9 星期一96 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 有有分子间分子间氢键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 只有范德华力只有范德华力，无无分子间分子间氢键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。了解了解2021/8/9 星期一10小结小结:1 1、分分子子晶晶体体：由由分分子子构构成成。相相邻邻分分子子靠靠分分子子间间作作用用力力相互吸引。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、常常见见分分子子晶晶体体分分类类：(1)(1)所所有有非非金金属属氢氢化化物物 (2)(2)部部分分非非金金属属单单质质，(3)(3)部部分分非非金金属属氧氧化化物物(4)(4)几几乎乎所所有有的的酸酸(而而碱碱和和盐则是离子晶体盐则是离子晶体 (5)(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。结构特征结构特征结构特征结构特征（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有个分子周围有个分子周围有个分子周围有12121212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C C C60606060、干冰、干冰、干冰、干冰 、I I I I2 2 2 2、O O O O2 2 2 2（）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（）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（如（如：HF HF HF HF、冰、冰、冰、冰、NHNHNHNH3 3 3 3 ）2021/8/9 星期一11二、原子晶体二、原子晶体 1 1、定义：原子间以共价键相结合而形成、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。的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掌握掌握2021/8/9 星期一126、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（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2021/8/9 星期一1310928金金刚石的晶体石的晶体结构示意构示意图共价键共价键2021/8/9 星期一14思考：思考：（1）在金刚石晶体中）在金刚石晶体中,C采取什采取什么杂化方式？每个么杂化方式？每个C与多少个与多少个C成成键？形成怎样的空间结构？每个键？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？最小碳环由多少个碳原子组个？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，）在金刚石晶体中，C原子原子个数与个数与CC键数之比为多少？键数之比为多少？（3）12克金刚石中克金刚石中CC键数键数为多少为多少NA？2021/8/9 星期一157 7、典型的原子晶体、典型的原子晶体金刚石的结构特征金刚石的结构特征：在金刚石晶体里：在金刚石晶体里每个碳原子都采取每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的杂化，被相邻的4个碳原子包个碳原子包围，以共价键跟围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体向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空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。体。金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键长相等，键角相等键长相等，键角相等（10928）；）；晶体中最小的碳环由晶体中最小的碳环由6个碳组成，且个碳组成，且不在同一平面内；不在同一平面内；晶体中每个晶体中每个C参与了参与了4条条CC键的键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与原子与CC键数之比为：键数之比为：1：（4 x）=1：22021/8/9 星期一1618010928Sio二氧化硅的晶体二氧化硅的晶体结构示意构示意图共价键共价键2021/8/9 星期一17思考思考1：在：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在邻的硅原子有多少个？在SiO2晶体中硅晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？原子与氧原子个数之比是多少？思考思考2：在：在SiO2晶体中每个硅原子连接有晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与键？硅原子个数与SiO共价键个数之比共价键个数之比是多少？氧原子个数与是多少？氧原子个数与SiO共价键个数共价键个数之比是多少？之比是多少？3:在二氧化硅的晶体结构中在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由最小的环由几个原子构成几个原子构成?2021/8/9 星期一18SiO2的结构特征的结构特征：在：在SiO2晶体中晶体中1个个Si原子和原子和4个个O原子形成原子形成4个共价个共价键，每个键，每个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；原子；同时，每个同时，每个O原子跟原子跟2个个Si原子相结合。原子相结合。实际上，实际上，SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子原子按按1：2的比例所组成的立体网状的晶的比例所组成的立体网状的晶体。体。最小的碳环是由最小的碳环是由6个个Si原子和原子和6个个O原子组成的原子组成的12元环。元环。1mol SiO2中含中含4mol SiO键键2021/8/9 星期一191 1、怎怎样样从从原原子子结结构构的的角角度度理理解解金金刚刚石石、硅硅和和锗锗的的熔熔点点和和硬硬度度依依次次下下降降?2 2“具具有有共共价价键键的的晶晶体体叫叫做做原原子子晶体晶体”。这种说法对吗。这种说法对吗?为什么为什么?探究思考探究思考2021/8/9 星期一20小结小结小结小结1 1 1 1：分子晶体与原子晶体的比较：分子晶体与原子晶体的比较：分子晶体与原子晶体的比较：分子晶体与原子晶体的比较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结相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子间分子间以分子间分子间以分子间分子间以分子间作用力结合作用力结合作用力结合作用力结合原子原子原子原子分子分子分子分子共价键共价键共价键共价键分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力很大很大很大很大较小较小较小较小很大很大很大很大较小较小较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态固体和熔化状态固体和熔化状态固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电溶于水导电溶于水导电2021/8/9 星期一21石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨2021/8/9 星期一22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（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，碳原子之间存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（大在很强的共价键（大键）键），故熔沸点很高。，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。2021/8/9 星期一23练习练习1、金刚石（晶体硅结构与此类似）、金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子被）由图中观察可知：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，形成四面体。这些四个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、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。每个彼此联结的空间网状晶体。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。6（3）晶体中）晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：*/：*/：2021/8/9 星期一24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结构中，每一状结构中，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 3.35 1010 m2322021/8/9 星期一253、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：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_2021/8/9 星期一261 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、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、分子间距离、分子间距离 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A2021/8/9 星期一274、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2021/8/9 星期一28谢谢！2021/8/9 星期一29