第二节分子晶体和原子晶体PPT讲稿.ppt

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1、第二节分子晶体和原子晶体第1页，共34页，编辑于2022年，星期二复习总结：复习总结：微粒间作用微粒间作用微粒为分子：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2页，共34页，编辑于2022年，星期二第3页，共34页，编辑于2022年，星期二一、一、分子晶体分子晶体 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

2、原原子子间间以以共共价价键键结结合合，而而相相邻邻分分子子靠靠分分子子间间作用力或氢键相互吸引作用力或氢键相互吸引。碘碘晶晶体体结结构构*构成分子晶体的粒构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的子是分子，粒子间的相互作用是分子间作相互作用是分子间作用力用力或氢键或氢键第4页，共34页，编辑于2022年，星期二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5页，共34页，编辑于2022年，星期二2 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

3、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，粒子间的相互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作用是分子间作用力或氢键或氢键第6页，共34页，编辑于2022年，星期二3、属于分子晶体的化合物类别举例、属于分子晶体的化合物类别举例（1）、所有非金属氢化物）、所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）、部分非金属单质）、部分非金属单质 X2,O2,H2,S8,P4,C60（3）、部分非金属氧化物）、部分非金属氧化物 CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10（4）、几乎所有的酸）、几乎所有的酸 H2SO4,H

4、NO3,H3PO4（5）、绝大多数有机物晶体）、绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖第7页，共34页，编辑于2022年，星期二4.4.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（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有堆积（每个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 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（如（如：HF HF、冰、冰、NHNH3 3 ）第8页，共34页，编辑于2022年，星期二分子的密堆积分子的密堆积（与每个分子距

5、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9页，共34页，编辑于2022年，星期二干冰的晶体结构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 个个 ）1212第10页，共34页，编辑于2022年，星期二碘碘的的晶晶体体结结构构图图由此可见，每个碘分子周围有由此可见，每个碘分子周围有 个碘分子个碘分子12第11页，共34页，编辑于2022年，星期二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

6、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第12页，共34页，编辑于2022年，星期二许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类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水合物晶体的是1919世纪初的英国化学家戴维，他发世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为现氯可形成化学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶体。的水合物晶体。2020世纪世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种末，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，晶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，

7、而且在常温常压下会迅速分解释放出可它的外形像冰，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第13页，共34页，编辑于2022年，星期二小节小节:1 1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。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，(

8、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（每个分子（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有周围有周围有周围有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 C6060、干冰、干冰、干冰、干冰

9、、I I I I2 2 2 2、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、NHNH3 3 3 3 ）第14页，共34页，编辑于2022年，星期二思思 考与交流考与交流CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。第15页，共34页，编辑于2022年，星期二二、原子晶体二、原子晶体 1、定义：、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。原子间以共价键相结合而形成的空间网状结

10、构的晶体。2、构成微粒：原子、构成微粒：原子 3、微粒之间的作用：共价键、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、气化或熔化时破坏的作用：共价键 5、一般宏观性质：、一般宏观性质：熔沸点高熔沸点高，硬度大硬度大，难溶于一般溶剂。，难溶于一般溶剂。第16页，共34页，编辑于2022年，星期二6、常见原子晶体例举：、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质）某些非金属单质 硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（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等等第17页，共34页，编辑于2022年，星期二10928共价

11、键第18页，共34页，编辑于2022年，星期二18010928Sio共价键第19页，共34页，编辑于2022年，星期二1 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、硅硅和锗的熔点和硬度依次下降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?探究思考探究思考第20页，共34页，编辑于2022年，星期二 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

12、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痕的的深深度度来来表表示示硬硬度。度。资料资料 莫氏硬度莫氏硬度第21页，共34页，编辑于2022年，星期二 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。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、鳞片状和致密有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性

13、质不活泼。具有耐腐，化学性质不活泼。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。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，并用于制造坩锅、电极、铅笔石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。芯等。知识拓展石墨知识拓展石墨第22页，共34页，编辑于2022年，星期二石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨第23页，共34页，编辑于2022年，星期二石墨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

14、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。第24页，共34页，编辑于2022年，星期二第25页，共34页，编辑于2022年，星期二 某些原子的熔点和硬度某些原子的熔点和硬度“硬硬度度是是衡衡量量固固体体软软硬硬程程度度的的指指标标。硬硬度度有有不不同同的的标标度度，最最普普通通的的硬硬度度标标度度是是划划痕痕硬硬度度，即即摩摩氏氏硬硬

15、度度，以以固固体体互互相相刻刻划划时时出出现现刻刻痕痕的的固固体体的的硬硬度度较较低低。全全刚刚石石不不能能被被任任何何天天然然矿矿物物刻刻划划出出封封痕痕，因因而而是是最最硬硬的的。以以金金刚刚石石的的硬硬度度为为1010，以以另另9 9种种天天然然矿矿物物为为代代表表，可将摩氏硬度分为十度，可将摩氏硬度分为十度，原子原子晶体晶体金刚石金刚石氮化硼氮化硼 碳化硅碳化硅氧化铝氧化铝 石英石英 硅硅 锗锗 熔点熔点 3900 3900 3000 3000 2 700 2 700 2030 2030 1710 1710 14101410 12111211 硬度硬度 10 10 9 95 5 9 9

16、5 5 9 9 7 7 6 65 5 6 60 0第26页，共34页，编辑于2022年，星期二练习练习1、金刚石（晶体硅结构与此类似）、金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子被相邻）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的的4个碳原子包围，以共价键跟个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子接个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空间发展，个，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个每个 C-C键长相等，键角均为键长相等，键角均为109。28。（2）晶体中最小环由）晶体中最小环由_个个C组成且不共面。组成且不

17、共面。6（3）晶体中）晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：*/：*/：第27页，共34页，编辑于2022年，星期二例、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完完全拥有全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹角夹角为为120，CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23第28页，共34页，编辑于2022年，星期二小结：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晶体中的键或

18、作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与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第29页，共34页，编辑于2022年，星期二白球表示 硅原子SiO2平面结构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？金刚石的结构12个（个（6个硅个

19、硅 6个氧）个氧）第30页，共34页，编辑于2022年，星期二题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱团簇分子，如右图所示。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，则它的分子式是的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是 ()ATiC BTi4C4，CTi14C13 DTi13C14防止类推中的失误防止类推中的失误C第31页，共34页，编辑于2022年，星期二3、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、

20、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，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，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电导电_第32页，共34页，编辑于2022年，星期二小结：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分子间以分子间作分子间以分子间作用力结合用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电第33页，共34页，编辑于2022年，星期二祝祝同同学学们们学学习习进进步步，天天天天有有个个好好心心情情第34页，共34页，编辑于2022年，星期二