选修分子晶体和原子晶体.pptx
复习提问：复习提问：微粒间作用有哪些？微粒间作用有哪些？微粒为分子：微粒为分子：分子间作用力（或范德华力）或氢键；分子间作用力（或范德华力）或氢键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为离子：离子键。微粒为离子：离子键。第1页/共37页一、分子晶体一、分子晶体 1 1、只只含含分分子子的的晶晶体体称称为为分分子子晶晶体体。如如碘碘晶晶体体只只含含I I2 2分分子子，属属于于分分子子晶晶体体。在在分分子子晶晶体体中中，分分子子内内的的原原子子间间以以共共价价键键结结合合，而而相相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。碘碘晶晶体体结结构构*构成分子晶体的构成分子晶体的粒子是分子，粒子粒子是分子，粒子间的相互作用是分间的相互作用是分子间作用力子间作用力或氢键或氢键第2页/共37页分子晶体有哪些物理特性分子晶体有哪些物理特性,为什么？为什么？第3页/共37页2 2、分子晶体的一般宏观性质、分子晶体的一般宏观性质 较低的熔沸点较低的熔沸点 较小的硬度较小的硬度 固态或熔融状态下都不导电固态或熔融状态下都不导电 分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关分子的极性相关 相似相溶相似相溶构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相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互作用是分子间作用力或氢键或氢键第4页/共37页3、属于分子晶体的化合物类别举例（1）、所有非金属氢化物H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）、部分非金属单质X2,O2,H2,S8,P4,C60（3）、部分非金属氧化物CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10（4）、几乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）、绝大多数有机物晶体乙醇，冰醋酸，蔗糖第5页/共37页4.4.晶体分子结构特征晶体分子结构特征（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有1212个紧邻的个紧邻的分子，如：分子，如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2）（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如：HF HF、冰、冰、NHNH3 3 ）第6页/共37页分子的密堆积分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12121212个个个个 ）第7页/共37页干干冰冰的的晶晶体体结结构构图图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 ）第8页/共37页碘的晶体结构图由此可见，每个碘分子周围有 个碘分子12第9页/共37页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分子的非密堆积分子的非密堆积第10页/共37页笼装化合物笼装化合物第11页/共37页第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类100年的能源需求。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成个笼，每个笼可容纳个CH4分子或个游离H2O分子。若晶体中每个笼中有个笼容纳了CH4分子，另外个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为A、CH414H2OB、CH48H2OC、CH47H2OD、CH46H2O练习练习第12页/共37页 在干冰晶体中，平均在干冰晶体中，平均每个晶胞（如图）占有每个晶胞（如图）占有COCO2 2 分子的个数为分子的个数为_，与二氧化碳分子距离，与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有最近的二氧化碳分子有 个。个。4 41212第13页/共37页小节: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。晶体分子结构特征晶体分子结构特征晶体分子结构特征晶体分子结构特征（）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 ）第14页/共37页 CO CO2 2和和SiOSiO2 2的一些物理性质如下表所的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断示，通过比较试判断SiOSiO2 2晶体是否属于分子晶体是否属于分子晶体。晶体。思考与交流第15页/共37页二、原子晶体1、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。2、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键第16页/共37页对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？第17页/共37页 在原子晶体中，由于原子间以较强的在原子晶体中，由于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，共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的所以原子晶体的（1 1）熔点和沸点高）熔点和沸点高（2 2）硬度大）硬度大（3 3）一般不导电）一般不导电（4 4）且难溶于一些常见的溶剂）且难溶于一些常见的溶剂 5.5.原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性第18页/共37页6.6.常见的原子晶体常见的原子晶体（1 1）某些非金属单质：）某些非金属单质：金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（晶体硼（B B）、晶体锗）、晶体锗(Ge)(Ge)等等（2 2）某些非金属化合物：）某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体（3 3）某些氧化物：）某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（SiOSiO）晶体、）晶体、AlAl2 2O O3 3第19页/共37页10928共价键第20页/共37页第21页/共37页正四面体的空间网状结构，键角：109028小结：小结：不在同一平面上的环由6个原子构成 C原子数与CC键数比1：2第22页/共37页18010928SiO共价键共价键二氧化硅第23页/共37页解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，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，晶体熔点越高键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅晶体硅交流与研讨交流与研讨1 1、怎样从原子结构角度理解金刚石、碳、怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅和硅的熔点和硬度依次下降？化硅和硅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体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这。这种说法对吗？为什么？种说法对吗？为什么？第24页/共37页 莫莫氏氏硬硬度度是是表表示示矿矿物物硬硬度度的的一一种种标标准准，18241824年年由由德德国国矿矿物物学学家家莫莫斯斯（Frederich Frederich MohsMohs）首首先先提提出出。确确定定这这一一标标准准的的方方法法是是，用用棱棱锥锥形形金金刚刚石石钻钻针针刻刻划划所所试试矿矿物物的的表表面面而而产产生生划划痕痕，用用测测得得的的划划痕的深度来表示硬度。痕的深度来表示硬度。资料莫氏硬度第25页/共37页 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。知识拓展石墨第26页/共37页石墨晶体结构知识拓展石墨第27页/共37页石墨石墨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），故熔沸点很高。，故熔沸点很高。石墨为混合型晶体（过渡晶体）石墨为混合型晶体（过渡晶体）第28页/共37页第29页/共37页C60第30页/共37页C70第31页/共37页碳纳米管第32页/共37页小结：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合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很大较小很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电第33页/共37页根据对碳元素的同素异形体结构和性质的理解，请分析：(1)C60固体属于_晶体(2)固体C60的熔沸点与金刚石晶体的熔点相比，_较高。(3)固体C60若是能溶解在某种溶剂中，这种溶剂是水还是苯？分子金刚石苯第34页/共37页例如：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CC夹角为120，CC键长为1.421010m层间距 3.35 1010 m22/3第35页/共37页白球表示硅原子利用金刚石的结构来推断利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结的空间结构构SiO2最小的环有几个原子组成？金刚石的结构12个（6个硅6个氧）第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页
