分子晶体与原子晶体.ppt

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1、 晶体晶体离子晶体离子晶体：食盐：食盐原子晶体原子晶体：水晶：水晶 分子晶体分子晶体 ：干冰：干冰金属晶体金属晶体 ：铜：铜按构成晶体的微粒种类把晶体分为以下四类按构成晶体的微粒种类把晶体分为以下四类（晶胞中的质点：原子、分子、离子、金属）（晶胞中的质点：原子、分子、离子、金属）观察与思考观察与思考：下列两种晶胞有什么相同点、不同点？下列两种晶胞有什么相同点、不同点？干冰晶体结构干冰晶体结构 碘晶体结构碘晶体结构 都是平行六面体，都是面心结构；构成晶胞的微粒都是分子，且分子数相同。不同的是：一个晶胞平均含一个晶胞平均含 个个CO2分子分子干冰晶体结构干冰晶体结构4一、分子晶体一、分子晶体1 1

2、、概念、概念（阅读课本（阅读课本P P6565前两段）前两段） 以分子间作用力（范德华力，氢键）相结以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合的晶体叫分子晶体合的晶体叫分子晶体（1 1）构成分子晶体的微粒是分子。）构成分子晶体的微粒是分子。（2 2）微粒间的相互作用是分子间作用力。）微粒间的相互作用是分子间作用力。3、典型的分子晶体：、典型的分子晶体： 非金属氢化物：非金属氢化物：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX 无机含氧酸：无机含氧酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4 稀有气体单质：稀有气体单质：He,Ne

3、,Ar,Kr,Xe,Rn. 部分部分非金属单质非金属单质: :X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8 8，P P4 4， C C6060 部分部分非金属氧化物非金属氧化物: :COCO2 2,SO,SO2 2， NONO2 2，P P4 4O O6 6， P P4 4O O1010 其它其它分子化合物：分子化合物：CClCCl4 4,BF,BF3 3,Al,Al2 2ClCl6 6,XeF,XeF4 4 绝大多数有机物：绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖干冰的晶体结构图典型的晶体结构典型的晶体结构氧（O2）的晶体结构碳-60的晶胞1个水分子与个水分子与 个水分子

4、形成氢键；个水分子形成氢键；1mol冰共有冰共有 mol氢键氢键 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，形成什么空间构型？形成什么空间构型？42正四面体正四面体冰中最小结构单元冰中最小结构单元4 4、分子晶体结构特征、分子晶体结构特征（1 1）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如：如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2（2 2）有分子间氢键）有分子间氢键不具有分子密堆积特征不具有分子密堆积特征如：如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分

5、子间作用力（包括范力和氢键）就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小的大小。5、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 分子内的共价键键能与它的熔沸点无关，与分子热稳定性密切相关；因为熔化或气化只是分子间距离增大，热稳定性则破坏分子结构。一般性结论：一般性结论：（1）组成和结构相似的物质，相对分子质）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。量越大，范德华力越大，熔沸点越高。 如：如：O2N2，HIHBrHCl。（2）相对分子质量相等或相近时，极性分）相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔沸点高，子的范德华力大，熔沸点高， 如如C

6、ON2（3）含有氢键的，熔沸点较高。）含有氢键的，熔沸点较高。 如如H2OH2TeH2SeH2S自由阅读课本：自由阅读课本：P67 “资料卡片资料卡片”和和“科学视野科学视野”作作 业业P61 红对勾红对勾-分子晶体分子晶体 CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体晶体的熔沸点很高？的熔沸点很高？120-18010928SiO共价键

7、二氧化硅晶体结构示意图二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体）1 1、概念：、概念： 相邻原子间以共价键相结合而形成空间立相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。体网状结构的晶体。（1）构成原子晶体的粒子是原子；）构成原子晶体的粒子是原子；（2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合；）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合；（3）原子晶体熔化破坏的是共价键。）原子晶体熔化破坏的是共价键。观察观察思考思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？2.原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性1、熔点、沸点高，硬度大、熔点、

8、沸点高，硬度大2、一般不导电、一般不导电3、难溶于一些常见的溶剂、难溶于一些常见的溶剂原因：原子间以较强的共价键相结合原因：原子间以较强的共价键相结合3 3、常见的原子晶体、常见的原子晶体部分非金属单质：部分非金属单质：金刚石（金刚石（C C）、硅）、硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）某些非金属化合物：某些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）、氮化硼（）、氮化硼（BNBN）某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）归纳：归纳：价电子数价电子数4 4个左右、半径较小的非金属单质或化合物。个左右、半径较小的非金属单质或化合物。 对于结构相似的原子晶体，原子间键

9、对于结构相似的原子晶体，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高，硬度越大。质的熔、沸点越高，硬度越大。如：金刚石碳化硅晶体硅如：金刚石碳化硅晶体硅 (154pm 184pm 234pm)4、原子晶体熔、沸点比较规律原子晶体熔、沸点比较规律当晶体结构不同时，要综合考虑：当晶体结构不同时，要综合考虑：如：碳化硅二氧化硅如：碳化硅二氧化硅(C Si)10928 共价键金刚石的晶体结构示意图典型原子晶体的结构典型原子晶体的结构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 每个每个碳原子都采取碳原子都采

10、取SP3杂化，与一个碳原子最近且等距离的杂化，与一个碳原子最近且等距离的碳原子碳原子4个，以共价键相结合，形成个，以共价键相结合，形成正四面体正四面体，1个碳原子处于正四个碳原子处于正四面体的面体的中心，中心，另另4个个处于顶点。处于顶点。金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键键长都相等，键角相等键键长都相等，键角相等（10928）每个碳原子被每个碳原子被 12 个六元环共有；个六元环共有；每个每个C平均形成平均形成2个个C-C键键晶体中晶体中最小最小的碳环是的碳环是6个碳组成的个碳组成的六元环六元环，且，且不不在同一平面内；在同一平面内；每个六碳环平均含有每个六碳环平均含有1/2个个C原

11、子原子.每个键被每个键被6个环共有，每个环平均个环共有，每个环平均含有含有1个个C-C键键0. 6克C形成金刚石中；六元环数是0.1NA个，C-C键数是0.1NA个 以金刚石晶体结构为基础，演变出单晶硅、以金刚石晶体结构为基础，演变出单晶硅、碳化硅的晶体结构：碳化硅的晶体结构：（1）将金刚石中的碳原子全部换成硅原子即可，金刚石与单晶硅除了键长不同外，晶体微观结构是相似形。（2）将金刚石中的一半碳原子交替的换成硅原子即可，每个碳原子为中心，四个硅原子为顶点，构成正四面体单元；同时，每个硅原子为中心，四个碳原子为顶点，构成正四面体单元。晶体中，碳硅原子个数之比为1:1 二氧化硅 利用利用金刚石金刚

12、石的结构来推断的结构来推断SiO2的空间结构的空间结构SiO2最小的环有几个原子组成？最小的环有几个原子组成？金刚石12个（个（6个硅个硅 6个氧个氧）18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图SiO2的结构特征：的结构特征：在在SiO2晶体中晶体中 SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所的比例所组成的立体网状的晶体，没有单个分子组成的立体网状的晶体，没有单个分子最小的环是最小的环是十二十二元环（元环（6个个Si和和6个个O）每个每个Si被被 12 个十二元环共有；个十二元环共有； 每个每个O被被6个环共有。每个环含个环共有。每个环含Si：1/2，O：1

13、6g SiO2中含中含0.2NA个环。个环。6gSiO2中含中含0.4mol Si-O键键石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2杂化，形成六元环；杂化，形成六元环；（2）石墨晶体中最小环为六元环，每个环平）石墨晶体中最小环为六元环，每个环平均含有均含有 2个个C原子原子 ，C-C键为键为 3个；个；（3）石墨层与层之间为范德华力，可滑动，硬度小；石墨层与层之间为范德华力，可滑动，硬度小；每个每个C C提供提供1 1个自由移动的价电子，可导电个自由移动的价电子，可导电（4）石墨中（）石墨中（C-C）比金刚石中（）比金刚石中（C-C）短，）短，石墨

14、熔点高于金刚石。石墨熔点高于金刚石。12克C形成石墨中；六元环数是0.5NA个，C-C键数是1.5NA个思考：（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？）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？）石墨属于哪类晶体？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。它们都有很强的它们都有很强的C-CC-C共价键。在石墨共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，之间存在

15、很强的共价键，C-CC-C键长比键长比金刚石的短，键的强度大，金刚石的短，键的强度大，故其熔故其熔点比金刚石高。点比金刚石高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体( (高熔点、质软、导电）高熔点、质软、导电） 熔点熔点（） 沸点沸点（）键长键长10-10m1.421.421.541.54石墨石墨3652365248274827金刚石金刚石35503550482748271、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，熔融态不 导电导电_； B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，

16、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，易溶于乙 醇、氯仿、丙酮中醇、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2. 氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于材料，在工业上有广泛用途，它属于A、原子晶体、原子晶体 B. 分子晶体分子晶体 C. 金属晶体金属晶体 D. 离子晶体离子晶体 A3、碳化硅（、碳化硅（SiC）的

17、一种晶体具有类似金刚石的结）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中构，其中C原子和原子和S原子的位置是交替的。在下列三原子的位置是交替的。在下列三种晶体种晶体金刚石金刚石 晶体硅晶体硅 碳化硅中，它们的熔碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是点从高到低的顺序是 A. B. C. D.A4 4、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点382316832573沸点沸点510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于）晶体硼的晶体类型属于_晶体，晶体， 理由是理由是_。（2）已知晶体硼结构单元是

18、由硼原子组成的正二十面）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有个顶点上各有1个个B原子。通过视察图形及推算，此晶原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元由体结构单元由_个硼原子构成。其中个硼原子构成。其中BB键的键键的键角为角为_; B-B键数是键数是_原子原子晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度601230个个分析：分析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶

19、体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点（B原子）有3/520=12个。又因晶体硼中的三角形为正三角形，所以键角为60答案：答案：原子，晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度；12，60 124分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间的作用力粒子间的作用力性性质质硬度硬度溶、沸点溶、沸点导电导电溶解性溶解性构成晶体粒子构成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作

20、用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电不导电不导电相似相溶相似相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂(2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是A原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂B原子晶体干冰有很高的熔点和沸点C原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应E每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol CO键BDE6、下列各组物质晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 ASO2和SiO2BCO2和H2O C

21、NaCl和HCl DCCl4和KCl7、下列晶体性质的比较中正确的是 A熔点：金刚石碳化硅晶体硅 B沸点：HFH2ONH3 C硬度：白磷冰二氧化硅 D熔点：SiI4SiBr4SiCl4BAD7、共价键、离子键和范德瓦尔斯力是构成物质粒共价键、离子键和范德瓦尔斯力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是一种作用的是A、干冰、干冰 B、氯化钠、氯化钠 C、氢氧化钠、氢氧化钠 D、碘、碘8、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是因果关系时，与键能无关的

22、变化规律是AHF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱的热稳定性依次减弱B金刚石的硬度大于硅，其熔沸点也高于硅金刚石的硬度大于硅，其熔沸点也高于硅CF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高的熔、沸点逐渐升高DH2S的熔沸点小于的熔沸点小于H2O的熔、沸点的熔、沸点BCD9、二氧化硅晶体是空间网状结构，如图所示：二氧化硅晶体是空间网状结构，如图所示：关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的是是A1 mol SiO2晶体中晶体中SiO键为键为2 molB晶体中晶体中Si、O原子个数比为原子个数比为1 2C晶体中晶体中Si、O原子最外电子层都满足原子最外电子层都满足8电电子结构子结构D晶体中最小环上的原子数为晶体中最小环上的原子数为8BC