上课)第三章第二节-分子晶体与原子晶体ppt课件.ppt
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1、第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体第一课时分子晶体第一课时分子晶体NaCl晶胞晶胞晶体的分类晶体的分类构成晶体的构成晶体的微观粒子微观粒子复习复习1晶体中微粒间作用力晶体中微粒间作用力复习复习2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)或氢键微粒为原子微粒为原子:极性共价键或非极性共价键;极性共价键或非极性共价键;微粒为阴、阳离子:微粒为阴、阳离子:离子键离子键微粒为阳离子和自由电子:微粒为阳离子和自由电子:金属键金属键观察下列两种晶体的晶胞找出两种晶体的共同点?观察下列两种晶体的晶胞找出两种晶体的共同点?结论:构成微粒都是分子。结论:构
2、成微粒都是分子。 都是面心立方晶胞。都是面心立方晶胞。碘晶胞碘晶胞二氧化碳晶胞二氧化碳晶胞一、分子晶体一、分子晶体1 1、概念、概念 构成晶体的粒子是分子,粒子间以分子间作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用力(范德华力,氢键)相互作用的晶体叫分子晶体。晶体。如碘晶体如碘晶体, ,I2分子,属于分子晶体分子,属于分子晶体(1 1)构成分子晶体的粒子是分子。)构成分子晶体的粒子是分子。(2 2)粒子间的相互作用)粒子间的相互作用: :分子内分子内的原子间以共价键结合的原子间以共价键结合;而而相相邻分子邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引靠分子间作用力或
3、氢键相互吸引。(3 3)范德华力远小于化学键的作用;范德华力远小于化学键的作用;(4)分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。)分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。一、一、分子晶体分子晶体碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构 (1 1)所有非金属氢化物:)所有非金属氢化物:H H2 2O O,H H2 2S S,NHNH3 3, CHCH4 4,HXHX(2 2)部分非金属单质)部分非金属单质: :X X2 2,O O2 2,H H2 2, S S8 8,P P4 4, C C6060 (3 3)部分非金属氧化物)部分非金属氧化物: : COCO2 2, SOSO2 2, NONO2 2, P
4、 P4 4O O6 6, P P4 4O O1010(4 4)几乎所有的酸:)几乎所有的酸:H H2 2SOSO4 4,HNOHNO3 3,H H3 3POPO4 4(5 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,蔗糖乙醇,冰醋酸,蔗糖 (6)(6)稀有气体稀有气体2. 典型的分子晶体:典型的分子晶体: 因为构成分子晶体的粒子是分子,因为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或粒子间的相互作用是分子间作用力或氢键,而分子间作用力和氢键比共价氢键,而分子间作用力和氢键比共价键弱得多。键弱得多。因此,分子晶体大多数有低熔沸点、因此,分子晶体大多数有低熔沸点、
5、低硬度的特点,且有些分子具有升华低硬度的特点,且有些分子具有升华的特性;的特性;注意:注意:分子晶体分子晶体气化或熔化气化或熔化时破坏的作用力:时破坏的作用力:是分子间作用力或氢键,是分子间作用力或氢键,分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关的极性相关 相似相溶相似相溶分子晶体的一般宏观性质分子晶体的一般宏观性质(1 1)密堆积)密堆积 只有范德华力,无分子间氢键只有范德华力,无分子间氢键分分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有1212个紧邻的分子,如:个紧邻的分子,如:C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、OO
6、2 2。4.晶体分子结构特征晶体分子结构特征(分两种情况分两种情况)干冰的晶体结构图4.晶体分子结构特征晶体分子结构特征(分两种情况分两种情况) 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, ,使晶使晶体中的空间利率不高体中的空间利率不高, ,留有相当大的空隙留有相当大的空隙. .这这种晶体不具有分子密堆积特征。如种晶体不具有分子密堆积特征。如:HF HF 、NHNH3 3、冰(每个水分子周围只有、冰(每个水分子周围只有4 4个紧邻的个紧邻的水分子)。水分子)。(2 2)非密堆积)非密堆积4.晶体分子结构特征晶体分子结构特征(分两种情况分两种情况)氢键具有方氢键具有方向性向性冰中水分
7、子之间的相互作用除范德华力外还有氢键,冰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,每个水分子与周围的方向性,每个水分子与周围的4个水分子结合,个水分子结合,4个水个水分子也按照这样的规律再与其它水分子结合。这样,每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个水分子中的每个氧原子周围都有4个氢原子,氧原子个氢原子,氧原子与其中的与其中的2个氢原子通过共价键结合,因此他们之间的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距离较近
8、一些,与其他水分子的另外2个氢原子靠氢键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,液态水变成固态水时,即水多空隙,比较松散。因此,液态水变成固态水时,即水凝固成冰凝固成冰.雪雪.霜时,密度减小。霜时,密度减小。6、分子晶体熔、沸点高低的比较规律、分子晶体熔、沸点高低的比较规律 分子晶体要熔化或汽化都需要克服分分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大,物质子间的作用力。分子间作用力越大,物质熔化和汽化时需要的能量就越多,物质的熔化和汽化时需要的能量就越多,物质的熔、沸点就越高。熔、沸
9、点就越高。因此,比较分子晶体的熔、沸点高低,因此,比较分子晶体的熔、沸点高低,实际上就是比较分子间作用力(包括范力实际上就是比较分子间作用力(包括范力和氢键)的大小。和氢键)的大小。(1)组成和结构相似的物质,相对分子质量越)组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高。如:大,范德华力越大,熔沸点越高。如:O2N2,HIHBrHCl。(2)分子量相等或相近,极性分子的范德华力)分子量相等或相近,极性分子的范德华力大,熔沸点高,如大,熔沸点高,如CON2(3)含有氢键的,熔沸点较高。如)含有氢键的,熔沸点较高。如H2OH2TeH2SeH2S,HFHCl,NH3PH3 (4)
10、在烷烃的同分异构体中,一般来说,支链)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:正戊烷数越多,熔沸点越低。如沸点:正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷;芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构新戊烷;芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照体一般按照“邻位邻位间位间位对位对位”的顺序的顺序。1、分子晶体是否导电?什么条件下可以导电?、分子晶体是否导电?什么条件下可以导电? 由于由于构成构成分子晶体的分子晶体的粒子是分子粒子是分子,不管是晶体,不管是晶体或晶体熔化成的液体,都或晶体熔化成的液体,都没有带电荷的离子存在没有带电荷的离子存在,因,因此,分子晶体以及它熔化成的液体此,分子晶体以及它
11、熔化成的液体都不导电都不导电。 分子晶体分子晶体溶于水溶于水时,水溶液时,水溶液有的能导电有的能导电,如,如HCl溶于水,溶于水,有的不导电有的不导电,如,如C2H5OH溶于水。溶于水。2、为何分子晶体的硬度小,熔沸点低?、为何分子晶体的硬度小,熔沸点低?构成晶体的微粒是分子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?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,不对,分子间氢键也是一种分子间作用
12、力,如冰中就同时存在着范德华力和氢键。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?、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。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。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、为什么冰的密度比水的小,而4时的水的密度最大?时的水的密度最大?氢键的
13、存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面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体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰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;解体,水分子间的空隙减小,密度开始增大;超过超过4时,由于热运动加剧,分子间距离再次加大时,由于热运动加剧,分子间距离再次加大,密度又逐渐减小,密度又逐渐减
14、小6、如何比较分子晶体熔沸点的高低?、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、一般来说,分子晶体中范德华力越大,物质的熔、沸点越高。沸点越高。分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高;分子内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。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
15、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本节小结本节小结:1 1、分子晶体:由分子构成。相邻分子、分子晶体:由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。靠分子间作用力相互吸引。2 2、分子晶体特点:低熔点、
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