分子晶体与原子晶体8课件.ppt

关于分子晶体与原子晶体8现在学习的是第1页，共33页一、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：分子内原子间以共价分子内原子间以共价键结合，相邻分子间键结合，相邻分子间靠靠分子间作用力分子间作用力相互相互吸引吸引有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子注意：注意：现在学习的是第2页，共33页例：最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团例：最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。解析：由于本题解析：由于本题解析：由于本题解析：由于本题团簇分子团簇分子团簇分子团簇分子指的是一指的是一指的是一指的是一个分子的具体结构，个分子的具体结构，个分子的具体结构，个分子的具体结构，并不是晶体并不是晶体并不是晶体并不是晶体中的最小的一个重复单位中的最小的一个重复单位中的最小的一个重复单位中的最小的一个重复单位，不能，不能，不能，不能采用均摊法分析，所以只需数出该采用均摊法分析，所以只需数出该采用均摊法分析，所以只需数出该采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。结构内两种原子的数目就可以了。结构内两种原子的数目就可以了。结构内两种原子的数目就可以了。TiTi1414C C1313现在学习的是第3页，共33页 结合表格和已有知识结合表格和已有知识,分析分析:分子晶体分子晶体有哪些物理特性？为什么有哪些物理特性？为什么?现在学习的是第4页，共33页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。有一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电些在水溶液中可以导电.(2)较小的硬度；较小的硬度；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(相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量,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用力和氢键分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和氢键分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和氢键分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和氢键,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(4)符合相似相溶；符合相似相溶；现在学习的是第5页，共33页5 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：H H2 2OO，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX（2）部分非金属单质）部分非金属单质:X2，O2，S8，P4，C60（3）部分非金属氧化物）部分非金属氧化物:CO2，NO2，P4O6，（4）几乎所有的酸：）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物：）绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，乙醇，冰醋酸，蔗糖蔗糖现在学习的是第6页，共33页6 6、分子晶体结构特征、分子晶体结构特征（1 1）密堆积）密堆积有分子间氢键有分子间氢键氢键具有方向性氢键具有方向性,使晶体中的空使晶体中的空间利率不高间利率不高,留有相当大的空隙留有相当大的空隙.这种晶体不具有分这种晶体不具有分子密堆积特征。如子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周、冰（每个水分子周围只有围只有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，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，个紧邻的分子，如：如：C60、干冰、干冰、I2、O2。现在学习的是第7页，共33页分子的密堆积分子的密堆积氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞现在学习的是第8页，共33页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现在学习的是第9页，共33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现在学习的是第10页，共33页干冰（干冰（COCO2 2的晶体）硬度与冰相似，但熔点比的晶体）硬度与冰相似，但熔点比冰低，常压下极易升华，用作制冷剂。干冰冰低，常压下极易升华，用作制冷剂。干冰分子间只存在范德华力不存在氢键，是分子间只存在范德华力不存在氢键，是分子分子密堆积密堆积，故密度比冰的高。，故密度比冰的高。现在学习的是第11页，共33页 许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是合物晶体的是1919世纪初的英国化学家戴维，他发现氯世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为可形成化学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶体。的水合物晶体。2020世纪末，世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称可燃的甲烷，因而又称“可燃冰可燃冰”科学视野：天然气水合物科学视野：天然气水合物一种潜在的能源一种潜在的能源现在学习的是第12页，共33页小结小结: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相互互吸引。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(而而碱碱和和盐盐则则是是离子晶体离子晶体 (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（每个分（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有子周围有子周围有子周围有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 ）现在学习的是第13页，共33页1 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A现在学习的是第14页，共33页5.下列属于分子晶体的是下列属于分子晶体的是（）A、CaO、NO、CO B、Cl2、H2O2、HeC、CO2、SO2、MgCl2 D、CH4、NH3、NaOH4.下列性质符合分子晶体的是（下列性质符合分子晶体的是（）A、熔点是、熔点是1070，易溶于水，水溶液能导电。，易溶于水，水溶液能导电。B、熔点是、熔点是10.31，液态不导电，水溶液能导电。，液态不导电，水溶液能导电。C、不能溶于水，熔点是、不能溶于水，熔点是1723 ，沸点是，沸点是2230 。D、熔点是、熔点是97.81，质软、导电，密度是，质软、导电，密度是0.97 g/cm3。BB现在学习的是第15页，共33页思考与交流思考与交流比较比较CO2和和SiO2的的一些物理性质和结构，一些物理性质和结构，试判断试判断SiO2晶体是否晶体是否属于分子晶体。属于分子晶体。物质物质干冰干冰金刚石金刚石熔点熔点很低很低35503550沸点沸点很低很低48274827现在学习的是第16页，共33页二、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的空间、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。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。（共共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大价键键能越大，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现在学习的是第17页，共33页6、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7、原子晶体结构、原子晶体结构无单个分子，原子间以共价键相连无单个分子，原子间以共价键相连无分子式，只有化学式；无分子式，只有化学式；化学式为原子个数比化学式为原子个数比现在学习的是第18页，共33页10928共价键共价键现在学习的是第19页，共33页金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图现在学习的是第20页，共33页8、典型的原子晶体典型的原子晶体(1)金刚石金刚石每个每个C C周围有周围有 个个C C，围成空间，围成空间 图形图形 C的杂化轨道类型是的杂化轨道类型是 。C C原子与碳碳键之比为（原子与碳碳键之比为（）最小碳环为（最小碳环为（）且不共面）且不共面一个一个C-CC-C键被键被 个环个环共用，每个环平均有共用，每个环平均有 个个C-C键键一个一个C原子被原子被 个环共用，每个环平均有个环共用，每个环平均有 个个C原子原子4正四面体正四面体SP3杂化杂化1：2六元环六元环6121/21金刚石是金刚石是 晶胞，一个晶胞中平均含晶胞，一个晶胞中平均含有有 个原子。个原子。面心立方面心立方8现在学习的是第21页，共33页18010928Sio共价键共价键现在学习的是第22页，共33页（2）SiO2原子晶体原子晶体每个每个Si周围有周围有个个O,每个每个O周围有周围有个个SiSi周围的周围的Si围成空间围成空间图形图形 1molSiO2中共价键为（中共价键为（）mol最小环上有（最小环上有（）个原子）个原子每个每个Si被被 个环共用，每个氧被个环共用，每个氧被 个环共个环共用用每个最小环平均拥有每个最小环平均拥有 个个Si 个个O原子原子42正四面体正四面体4121261/21zxxkw现在学习的是第23页，共33页1 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、硅和锗的熔点和硬度依次下降硅和锗的熔点和硬度依次下降?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晶体体”。这种说法对吗。这种说法对吗?为什么为什么?探究思考探究思考现在学习的是第24页，共33页小结小结小结小结2 2 2 2：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法1 1 1 1、依据、依据、依据、依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力组成晶体的微粒和微粒间的作用力组成晶体的微粒和微粒间的作用力组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断：构成原子晶体的微粒判断：构成原子晶体的微粒判断：构成原子晶体的微粒判断：构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作用力是分子间作用力。之间的作用力是分子间作用力。之间的作用力是分子间作用力。之间的作用力是分子间作用力。2 2 2 2、依据、依据、依据、依据物质的分类物质的分类物质的分类物质的分类判断判断判断判断3 3 3 3、依据晶体的、依据晶体的、依据晶体的、依据晶体的熔点熔点熔点熔点判断：原子晶体的熔点高，一般在判断：原子晶体的熔点高，一般在判断：原子晶体的熔点高，一般在判断：原子晶体的熔点高，一般在1000100010001000以上，以上，以上，以上，分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低4 4 4 4、依据、依据、依据、依据导电性导电性导电性导电性判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗5 5 5 5、依据、依据、依据、依据硬度和机械性能硬度和机械性能硬度和机械性能硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小现在学习的是第25页，共33页总结：分子晶体与原子晶体的比较总结：分子晶体与原子晶体的比较总结：分子晶体与原子晶体的比较总结：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型晶体类型晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体概念概念概念概念组成微粒组成微粒组成微粒组成微粒 作用力作用力作用力作用力熔沸点熔沸点熔沸点熔沸点硬度硬度硬度硬度溶解性溶解性溶解性溶解性导电性导电性导电性导电性相邻原子间以共价键相结合相邻原子间以共价键相结合相邻原子间以共价键相结合相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构而形成空间网状结构而形成空间网状结构而形成空间网状结构分子间以分子间作分子间以分子间作分子间以分子间作分子间以分子间作用力结合用力结合用力结合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一般溶剂不溶于一般溶剂不溶于一般溶剂不溶于一般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都固体和熔化状态都固体和熔化状态都固体和熔化状态都不导电，部分溶于不导电，部分溶于不导电，部分溶于不导电，部分溶于水导电水导电水导电水导电现在学习的是第26页，共33页3、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，熔融态不导，熔融态不导电；电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不导，熔融态不导电；电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；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导，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电电_原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体现在学习的是第27页，共33页石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨现在学习的是第28页，共33页现在学习的是第29页，共33页石墨 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，容石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在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。现在学习的是第30页，共33页 分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比 故正六边形中的碳碳键数为故正六边形中的碳碳键数为61/2=361/2=3，解析：解析：我们可以先选取一个正六边形我们可以先选取一个正六边形此结构中的碳原子数为此结构中的碳原子数为6 6一个碳原子被三个六元碳环共用，一个碳原子被三个六元碳环共用，正六边形中的碳原子数为正六边形中的碳原子数为61/3=261/3=2。六边形中的任一条边（即碳碳键）六边形中的任一条边（即碳碳键）均被均被2 2个正六边形共用，个正六边形共用，所以碳原子数与碳碳键数目比为所以碳原子数与碳碳键数目比为2:32:3。现在学习的是第31页，共33页小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与由最少碳原子形成环的形状与个数个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数原子的平均数原子的平均数每每个个环环中中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2现在学习的是第32页，共33页感感谢谢大大家家观观看看3/31/2023现在学习的是第33页，共33页