【高中化学】分子晶体课件 高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第三节第三节 分子晶体与共价晶体分子晶体与共价晶体第三章第三章 晶体晶体结构与性质结构与性质第一课时分子晶体1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。目目标导航航晶体和非晶体的差异固体外观微观结构自范性各向异性熔点晶体非晶体本质区别鉴别最科学的方法是用X射线衍射实验具有规则的几何外形有粒子在三维空间呈周期性有序排列各向异性固定不具有规则的几何外形没有粒子排列相对无序各向同性不固定 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列复复习导课请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。雪花食盐钻石玻璃晶体晶体晶体非晶体晶体的类型1）离子晶体离子离子键2）分子晶体分子分子间作用力3）共价晶体原子共价键4）金属晶体金属原子、离子金属键根据晶体构成微粒和相互作用不同分为四种类型：1.概念：构成晶体的粒子是分子，粒子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相互作用的晶体叫分子晶体。如碘晶体，I2分子，属于分子晶体。（1）构成分子晶体的粒子是分子。（2）粒子间的相互作用:分子内的原子间以共价键结合;而相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。（3）范德华力远小于化学键的作用；（4）分子晶体熔化或气化时破坏的是分子间作用力。一般不要破坏化学键分子晶体分子晶体决定分子晶体的熔、沸点原因：分子间作用力较弱(1)较低的熔点和沸点，易升华；(3)一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电；(2)较小的硬度；(4)符合相似相溶（分子晶体的溶解性与溶质与溶剂分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的分子的极性相关的极性相关）2.分子晶体的物理性质注：分子间作用力越大，熔沸点越高(相对分子质量，分子极性，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，也有例外，如S8。如如H2O是极性溶剂，是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大等非极性分子在水中的溶解度大如HCl溶于水问题探究1：分子晶体的物理性质是由什么决定的？如何比较分子晶体熔、沸点的高低？提示：分子晶体是通过分子间相互作用力构成的，晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，一般不需要破坏分子内的化学键，所以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较小，有较强的挥发性。分子间作用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。(1)所有非金属氢化物：H2O，NH3，CH4，HX(2)部分非金属单质：O2，S8，P4，C60、稀有气体(3)部分非金属氧化物：CO2，NO2，P4O6，P4O10(4)几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4(5)绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.常见的分子晶体：问题探究：分子晶体(如图)中粒子如何分布？4.分子晶体的结构特征（分两种情况）(1)密堆积只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。(每个分子周围有12个紧邻的分子)大多数分子晶体的结构特点：分子密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞分子密堆积（与1个CO2分子距离最近的CO2分子共有_个）干冰的晶体结构图12(1)干冰每个晶胞中有_个CO2分子，_个原子。每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_个。干冰在常压下极易升华，工业上广泛用作制冷剂。412124.分子晶体的结构特征（分两种情况）(1)密堆积(2)非密堆积只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。(每个分子周围有12个紧邻的分子)（每个分子周围紧邻的分子少于12个）有有分子间氢键分子间氢键氢键具有氢键具有方向性，使方向性，使晶体中的空间利率不晶体中的空间利率不高，留高，留有相当大的有相当大的空隙。空隙。这种这种晶体不具有分子密堆积特征。如晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有、冰（每个水分子周围只有4个紧邻个紧邻的水分子）的水分子）冰中1个水分子周围有4个水分子冰的结构分子非密堆积氢键具有方向性冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子靠氢键形成的，由于氢键具有一定的方向性，每个水分子与水分子靠氢键形成的，由于氢键具有一定的方向性，每个水分子与周围的周围的4个水分子结合，个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其它水分个水分子也按照这样的规律再与其它水分子结合。这样，每个水分子中的每个氧原子周围都有子结合。这样，每个水分子中的每个氧原子周围都有4个氢原子，氧个氢原子，氧原子与其中的原子与其中的2个氢原子通过共价键结合，因此他们之间的距离较近个氢原子通过共价键结合，因此他们之间的距离较近一些，与其他水分子的另外一些，与其他水分子的另外2个氢原子靠氢键结合在一起。个氢原子靠氢键结合在一起。在这种排列中，分子的间距比较大，有很多空隙，比较松散。因此，液态水因此，液态水变成固态水时，即水凝固成冰、雪、霜时，密度减小。变成固态水时，即水凝固成冰、雪、霜时，密度减小。(2)冰水分子之间的作用力是_、_。冰中1个水分子周围有_个水分子形成四面体;属于_。1mol冰中有_mol“氢键”。氢键范德华力4分子非密堆积25.分子晶体的熔沸点比较规律:(比较分子间作用力)a.分子间作用力越分子间作用力越 ,物质的熔、沸点越物质的熔、沸点越 ;具有氢键的分子晶体具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地熔、沸点反常地 。如。如H2O H2Te H2Se H2S。大大高高高高b.组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越相对分子质量越 ,熔、沸点越熔、沸点越 ,如如SnH4 GeH4 SiH4 CH4。大大高高c.组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近),分子的极性越大分子的极性越大,其其熔、沸点越高熔、沸点越高,如如CON2,CH3OHCH3CH3。d.同分异构体同分异构体,支链越多支链越多,熔、沸点越低。熔、沸点越低。6分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。(3)依据物质的性质判断分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。(1)稀有气体的分子是单原子分子，由稀有气体单质形成的分子属于分子晶体。(2)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。(3)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。1.分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在，因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。深入探究2.为何分子晶体的硬度小，熔沸点低？构成晶体的微粒是分子分子之间以分子间作用力（主要是范德华力）相结合，范德华力远小于化学键的作用3.是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存在着范德华力和氢键。4.为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。在冰中由于氢键的方向性，导致晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰的体积较大，密度比干冰小。5.为什么冰的密度比水的小，而4时的水的密度最大？氢键的存在迫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。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，体积较大，密度比水小当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度开始增大；超过4时，由于热运动加剧，分子间距离再次加大，密度又逐渐减小6.如何比较分子晶体熔沸点的高低？一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸点越高。分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高；分子内氢键的形成使物质的熔、沸点降低。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19世纪初的英世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl28H2O的的水合物晶体。水合物晶体。20世纪末，科世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，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，因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可燃的而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称甲烷，因而又称“可燃冰可燃冰”天然气水合物一种潜在的能源1.分子晶体：分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。2.分子晶体特点：分子晶体特点：低熔沸点、升华、硬度很小等。低熔沸点、升华、硬度很小等。3.常常见见分分子子晶晶体体分分类类：(1)所所有有非非金金属属氢氢化化物物；(2)部部分分非非金金属属单单质质；(3)部部分分非非金金属属氧氧化化物物；(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离子子晶晶体体)；(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。4.分子晶体结构分子晶体结构特征：特征：(1)只有只有范德华力，无分子间氢键范德华力，无分子间氢键分子密分子密堆积（堆积（每个分子周围有每个分子周围有12个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C60、干冰、干冰、O2)；(2)有有分子间氢键分子间氢键不具有分子密堆积不具有分子密堆积特征（特征（如如：HF、冰、冰、NH3）。）。课堂堂总结1下列物质属于分子晶体的化合物是（）A石英 B 硫磺 C 干冰 D 食盐C2干冰气化时，下列所述内容发生变化的是（）A分子内共价键 B 分子间作用力C 分子键距离 D 分子间的氢键BC3冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A 离子键 B 极性键 C 非极性键 D 范德华力 A当堂当堂检测4水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：1 mol 冰中有 mol 氢键？H2O的熔沸点比H2S高还是低？为什么？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？2氢键 提示：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4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。